第八章 压气机的热力过程

第八章压气机的热力过程第八章压气机的热力过程8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论

耗功量8-2余隙容积的影响8-3多级压缩和级间冷却8-4叶轮式压缩机的工作原理1、压缩气体的用途：动力工程、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、家庭生活等。一、概述8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量活塞式—压头高，流量小，间隙生产按工作原理叶轮式—压头低，流量大，连续生产一、概述1、压气机分类压头高低

通风机—表压0.01MPa以下鼓风机—表压0.1~0.3MPa压气机—表压0.3MPa以上8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量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。注意：压气机不是动力机，并非将热能转换为机械能，压气机中进行的过程不是循环。一、概述循环中吸收的热量转换为循环净功的比值，即热效率或循环热效率。压气机的过程只有输入的机械能（或电能）的利用效率，即绝热效率。8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量0－1：吸气，传输推动功p1v11－2：压缩，2－3：排气，传输推动功p2v20-1和2-3过程不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。

耗外功二、工作原理12.opVV1V2.03压气机耗功

压气机耗功应等于压缩过程耗功与进、排气过程推动功的代数和。压气机耗功以技术功计。不是p-v图注意：压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准立方米表示，不同于进气或排气状态。8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（1）可逆绝热压缩-转速快，来不及换热

o12s..2T2npv..三、压气机理论耗功....12s2T2np1p2（3）可逆多变压缩-实际压气过程

（2）可逆定温压缩-转速较慢，热全部散走

wC

取决于初、终态及过程特征

T-s图中多变压缩功如何表示？8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量讨论：（1）

理想压缩是等温压缩

（3）用手动打气筒向轮胎充气时用湿毛巾包在打气筒外壁，会有什么后果？

o12s..2T2npv......12s2T2np1p2打气相当于绝热压缩过程，湿毛巾碰到高温筒壁吸热，降低打气过程多变指数，减少耗功，即省力。8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量活塞式压气机的耗功指（）流动功推动功容积变化功技术功ABCD提交单选题1分压气机压缩过程实际是（）过程多变绝热定温定压ABCD提交单选题1分活塞式压缩机（）压缩时消耗功最小，（）压缩时消耗功最大多变、定温绝热、定温多变、绝热定温、绝热ABCD提交单选题1分活塞式压气机采用等温压缩的好处有（）排气比体积最小排气温度最低耗功最小不可逆损失最小ABCD提交多选题1分产生原因布置进、排气结构制造公差部件热膨胀一、余隙容积12opVV1V33..4nnV4V2..1-2质量m1气体压缩：p1

p2

3-4

气体膨胀p2

p14-1

气体吸入气缸生产量(每周期)：生产过程：2-3

气体排向储气罐

缸内压力大于外界压力，进气阀无法开启质量变化8-2余隙容积的影响12opVV1V33..4nnV4V2..基本概念：（2）气缸排量（气缸工作容积）：活塞从上止点运动到下止点时活塞扫过的容积Vh=V1–V3（1）余隙容积：当活塞运动到上止点位置时，在活塞顶面与气缸盖间留有一定空隙Vc=V3（3）有效吸气容积V=V1–V4（4）余隙容积比

=Vc/Vh一、余隙容积8-2余隙容积的影响

讨论：

二、余隙容积对生产量的影响12opVV1V334nnV4.2’3’2”...p2”p2’VcVhV....膨胀和压缩均为多变过程，且多变指数相同。

8-2余隙容积的影响

二、余隙容积对理论耗功的影响余隙对生产1kg气体理论耗功无影响

有余隙容积时生产1kg气体耗功与无余隙容积时相同。能否用单位质量的功进行计算？

8-2余隙容积的影响尽管余隙对生产1kg气体理论耗功无影响，但是（1）余隙存在，使得每次吸气、进气量降低，气缸不能充分利用，即生产量下降，减小气缸排量的利用率，降低容积效率；余隙容积也称有害容积。二、余隙容积对理论耗功的影响

（2）为了生产同样质量的气体，需要采用较大气缸的机器，使得实际耗功增大。8-2余隙容积的影响对一定大小气缸的活塞式压气机，因余隙容积的存在（）生产1kg气体的理论耗功增大，压气机生产量下降生产1kg气体的理论耗功增大，压气机生产量不变生产1kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量下降生产1kg气体的理论耗功不变，实际耗功增大，压气机生产量不变ABCD提交单选题1分活塞式压气机，随着增压比的提高，其容积效率（）不变减小增加不确定ABCD提交单选题1分

分级压缩

级间冷却工程上需要高压气体，但压缩过程中随

p

升高，T

升高，

v下降。为使目的：（1）避免单级压缩因增压比太高而影响容积效率；（2）省功（减少压缩过程的多变指数）。一、多级压缩1n低压缸ap中冷器3n高压缸28-3多级压缩和级间冷却o12nT12t3paa..每生产1kg压缩气体：

二、理论耗功分析Tso2n12T...32a...1n低压缸ap中冷器3n高压缸2

8-3多级压缩和级间冷却...nn令

时

二、理论耗功分析推广：若m级，则

讨论：（1）按选择各级中间压力，优点：（a）各级耗功相等

有利于曲轴平衡；（b）各缸终温相同

有利于润滑油工作及使可靠性增加；8-3多级压缩和级间冷却二、理论耗功分析讨论：（c）各级散热相同

各中冷器散热相等

（d）各缸按比例缩小；（e）有利于提高整机容积效率

v；若分级m

，则趋于定温压缩但体积庞大，系统复杂，可靠性下降，一般2-4级。（3）定温效率-衡量活塞式压气机性能优劣的指标

（2）分级增多，如4级（如右图）当压缩前气体的状态相同、压缩后气体的压力相同时，可逆定温压缩过程消耗的功wc,T和实际压缩过程所消耗的功wc’之比。8-3多级压缩和级间冷却o2aT.nn312两级压缩、级间冷却压气机，将压力为0.1MPa的空气压缩到1.6MPa。最佳中间压力为（）MPa40.40.20.8ABCD提交单选题1分活塞式压气机采用分级压缩、级间冷却且各级压比相同的工艺，与分级压缩，级间冷却但各级压比不同相比较（）压气机耗功增大，容积效率下降压气机耗功不变，容积效率下降压气机耗功下降，容积效率增大压气机耗功下降，容积效率下降ABCD提交单选题1分活塞式压气机把0.1MPa，298K的空气加压到2.5MP。试分别按单级压缩和二级压缩，中间冷却，计算压气机各缸容积效率及终温。已知解单级压缩二级压缩，中间冷却若取若取一、简介离心式压气机轴流式压气机8-4叶轮式压气机的工作原理叶轮式压气机特点：（1）转速高、连续不断吸气和排气、无余隙容积、产气量大；（2）每级的增压比小，若需得到较高压力，级数需要更多；（3）气流速度高，摩擦损耗大，设计及制造水平要求高。二、叶轮式压气机热力学分析由于排量大，转速高，难冷却，可作绝热压缩考虑。Tso2s12T...2’lmn12smn....2’...与活塞式压气机的区别考虑流量大、转速高，使得摩擦损耗较大，即该过程为不可逆绝热压缩过程。

8-4叶轮式压气机的工作原理气体压缩过程T-s图水蒸气压缩过程T-s图二、叶轮式压气机热力学分析Tso2s12T...2’lmn12smn....2’...(1)理论耗功

(2)实际耗功

(3)实际多耗功

(4)绝热效率或绝热内效率

理想气体定比热容

气体压缩过程T-s图水蒸气压缩过程T-s图8-4叶轮式压气机的工作原理叶轮式压气机的实际工作过程为不可逆绝热压缩过程，该过程中气体的熵（）不变增加不确定减小ABCD提交单选题1分压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时，不向外放热，所以绝热压缩更为经济。对错AB提交单选题1分第八章