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1、 工程工程热力学力学课件件华北北电力大学北京力大学北京动力工程系力工程系工程工程热物理教研室制造物理教研室制造2019年年5月月第九章第九章压气机的气机的热力力过程程紧缩气体的用途：动力机、风开工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、休闲等。概述概述罗茨式压气机按任按任务原理分原理分活塞式压头高，流量小，间隙消费叶轮式压头低，流量大，延续消费按按压头高低分高低分通风机表压0.01MPa以下鼓风机表压0.10.3MPa压气机表压0.3MPa以上压气机分气机分类：压气机不是气机不是动力机，力机，压气机中气机中进展的展的过程程不是循不是循环91单级活塞式活塞式压气机任气机任务原理和原理和实际耗功量
2、耗功量一一.任任务原理原理0-1：吸气，传输推进功p1v11-2：紧缩，耗外功2-3：排气，传输推进功p2v2压气机耗功：留意：留意：压气机消气机消费量通常用量通常用单位位时间里消里消费气体的气体的规范范立方米表示，不同于立方米表示，不同于进气或排气形状。气或排气形状。二二.实际耗功耗功所以wC取决于初、终态及过程特征1.绝热紧缩2.等温等温紧缩3.多多变紧缩讨论：a理想紧缩是等温紧缩b通常为多变紧缩,1nk92余隙容积的影响一一.余隙容余隙容积clearancevolume产生缘由布置进、排气构造制造公差部件热膨胀几个名几个名词：余隙容余隙容积:Vc=V3气缸任气缸任务容容积(活塞排量活塞排
3、量):Vh(=V1V3)-cylinderdisplacement;strokevolume;pistondisplacement;pistonsweptvolume余隙容余隙容积比比:(clearance-to-pistondisplacementratio) =Vc/Vh有效吸气容有效吸气容积:Ves=V1V4消费过程：1-2质量m1气体紧缩：p1p22-3气体排向储气罐3-4气体膨胀p2p14-1气体吸入气缸消费量(每周期)：二二.余隙容余隙容积对消消费量的影响量的影响容容积效率效率volumetricefficiency讨论：三三.余隙容余隙容积对实际耗功的影响耗功的影响即余隙即余隙对
4、实际耗功无影响耗功无影响实践上践上还是使耗功增大。是使耗功增大。归纳：余隙存在使余隙存在使1消消费量下降量下降 2实践耗功增大践耗功增大有害容有害容积 采用多级紧缩时，可把紧缩过程分别在几个气缸中完成，可使采用多级紧缩时，可把紧缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的任务压力合理每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的任务压力合理设计余隙比，因此多级紧缩的压气机可以得到较高的容积效率。设计余隙比，因此多级紧缩的压气机可以得到较高的容积效率。 采用中间冷却器，可降低紧缩过程中气体的温度，使紧缩采用中间冷却器，可降低紧缩过程中气体的温度，使紧缩终了温度不
5、致过高。也可以减少压气机所耗费的轴功终了温度不致过高。也可以减少压气机所耗费的轴功p-Vp-V图图中阴影面积中阴影面积) )。 sT132293多多级紧缩和和级间冷却冷却两两级紧缩中中间冷却分析冷却分析有一个最正确增压有一个最正确增压比比省功省功最正确增最正确增压比的推比的推导省功省功最正确增最正确增压比的推比的推导省功省功欲求欲求w分级最小值，分级最小值，最正确增最正确增压比的推比的推导省功省功w分级最小值，分级最小值，最正确增压比最正确增压比可证明可证明假设假设m级级分分级紧缩的其它益的其它益处光滑油要求光滑油要求t160180,高高压压气机必需分气机必需分级分分级紧缩的的级数数省功省功分
6、级分级降低出口温降低出口温多级紧缩到达多级紧缩到达无穷多级无穷多级(1)不能够实不能够实现现(2)构造复杂构造复杂(本钱本钱高高)所以，普通采用所以，普通采用24级紧缩级紧缩T活塞式压气机的定温效率isothermalefficiency例：压气机假设已实现等温紧缩，能否还有必要进展分级紧缩，中间冷却，为什么？答：需求，虽然实现等温紧缩后耗功最小，但假设压比过大，v仍很小，分级后有助于提高v，如图。假设以p1=0.1MPa，p2=2.5MPa=0.04计算单级紧缩二级紧缩例：活塞式压气机把0.1MPa，298k的空气加压到2.5MP。试分别按单级紧缩和二级紧缩，中间冷却，计算压气机容积效率及各
7、缸终温。知解：单级紧缩二级紧缩，中间冷却95叶叶轮式式压气机气机(turbo-compressor)任任务原理原理centrifugal离心式compressoraxial-flow(轴流式compressor一一.简介介叶轮式压气机：转速高；延续吸，排气，运转平稳；排气量大没有余隙影响；但每级压比不高。二二.叶叶轮式式压气机气机热力学分析力学分析由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热紧缩思索实际耗功耗功实践耗功践耗功实践多耗功绝热内效率内效率(adiabaticinternalefficiency)理想气体理想气体例：叶轮式紧缩机，氮气进口参数为p1=0.0972MPa，t1=20c，出口压力
8、p2=311.11kPa，进口处氮气流量气机绝热效率c,s=0.80，略去进出口动能差和位能差，求：1压气机定熵紧缩的耗功量;2实践耗功量;3由于不可逆而多耗功wt;4假设t0=20c，求作功才干损失I。知氮气：压解：11 1。 假设多级紧缩的分级越多，且每两级之间均设置中间冷却措假设多级紧缩的分级越多，且每两级之间均设置中间冷却措施，那么压气机耗费的轴功将减少的越多，试问压气机耗费的轴施，那么压气机耗费的轴功将减少的越多，试问压气机耗费的轴功能否存在最小的极限值？功能否存在最小的极限值？ 2 2。 假设经过各种冷却方法而使压气机的紧缩过程实现为定温过假设经过各种冷却方法而使压气机的紧缩过程实现为定温过程，那么采用多级紧缩的意义是什么？程，那么采用多级紧缩的意义是什么？ 3 3。试分析，在增压比一样时，采用定温紧缩和采用绝热紧缩的。试分析，在增压比一样时，采用定温紧缩和采用绝热紧缩的压气机的容积效率何者高？压气机的容积效率何者高？ 4 4。试阐明余隙容积对实践压气机耗费的轴功能否有影响？。试阐明余隙容积对实践压气机耗费的轴功能否有影响？思思 考考 题题
