工程热力学与传热学气体压缩及动力过程

工程热力学与传热学气体压缩及动力过程第1页，共21页，2023年，2月20日，星期一压气机是生产压缩气体的设备，它不是动力机，而是用消耗机械能来得到压缩气体的一种工作机。6.1压气机的压气过程第2页，共21页，2023年，2月20日，星期一通风机（＜0.01MPa)鼓风机（0.01～0.2MPa)压气机（>0.2MPa)压气机的分类：按工作原理和构造来分：活塞式压气机叶轮式压气机特殊引射式压缩器按压缩气体压力范围来分：第3页，共21页，2023年，2月20日，星期一真空泵第4页，共21页，2023年，2月20日，星期一一、单级活塞式压气机的压气过程4－1：气体进入气缸1－2：气体在气缸内被压缩2－3：气体流出气缸第5页，共21页，2023年，2月20日，星期一可能的压缩过程：绝热过程：定温过程：实际过程：过程进行缓慢，冷却理想过程进行很快，且无冷却有冷却但不充分二、压气机的理论耗功量sTn定温压缩耗功最少、终温最低n=k1<n<k第6页，共21页，2023年，2月20日，星期一多变压气过程理论消耗功：可逆绝热压缩：可逆多变压缩：可逆定温压缩：压缩比：第7页，共21页，2023年，2月20日，星期一空气滤清器进气阀气缸活塞散热片排气阀单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图第8页，共21页，2023年，2月20日，星期一二、余隙容积的影响活塞运动到上死点位置时，活塞顶面与气缸盖间留有一定的空隙，称为余隙容积。余隙容积压缩过程排气，状态不变残留气体膨胀进新气，状态不变上止点（上死点）第9页，共21页，2023年，2月20日，星期一气缸排量余隙容积的存在使产气量下降有效吸气容积容积效率设1-2和3-4都为多变过程，且n相等，则第10页，共21页，2023年，2月20日，星期一生产量减少生产量为零增压比余隙容积比增压比增大，hV越低；增大到某值时hV为零。第11页，共21页，2023年，2月20日，星期一设12和43两过程n相同理想情况下，余隙容积对单位产气量功耗无影响；实际情况并非如此。第12页，共21页，2023年，2月20日，星期一(一)工作原理及简图双级活塞式压气机示意图冷却水三双级活塞式压气机的工作过程第13页，共21页，2023年，2月20日，星期一p30p2p114623多变过程定温线45二)、双级活塞式理想压缩机p-V图双级压缩省功而且压缩终温较低，有利于润滑。单级压缩：面积012560p1p4：双级压缩：面积0123460pV双级活塞式压气机p-V图第14页，共21页，2023年，2月20日，星期一三)、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比压缩1kg气体所消耗的功在p1和p4

间合理选择p2，可使压气机消耗的功最少。对上式求一阶导数并令其等于零，结果解得即第15页，共21页，2023年，2月20日，星期一耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为最佳增压比。压气机消耗的功是每个气缸消耗功的两倍第16页，共21页，2023年，2月20日，星期一采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为m级压缩，最佳增压比为第17页，共21页，2023年，2月20日，星期一双级压缩中间冷却T-s图p2p3T2p11T1sT3’32’2qLqH采用最佳增压比进行双级压缩的优点：1、省功2、各缸负荷均匀3、终温相同，各缸散热量相等第18页，共21页，2023年，2月20日，星期一☆采用多级压缩，级间冷却，当级数趋向无穷多时压缩过程趋向等温压缩，此时消耗的压缩功应最小？纯粹从热力学理论来看是这样，但实践中多级压气机用于生产高压的压缩气体时，级数不能过多，级数过多会使机构复杂，造价增高，运行可靠性下降，活塞式压气机一般常用的为两级或三级，最多不超过六级。第19页，共21页，2023年，2月20日，星期一四叶轮式压气机

优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出径流式（即离心式）

轴流式

机械能——增加动能—压力增加叶片扩压管第20页，共21页，2023年，2月20日，星期一任意工质、任意绝热过程