第九章压气机热力过程

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1、第九章　压气机的热力过程一、目的及要求　　了解压气机的热力过程，掌握压气机的理论耗功的计算方法；掌握余隙容积对理论耗功及生产量的影响；掌握多级压缩、级间冷却的原理及用途。二、内容：9.1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量9.2余隙容积的影响9.3多级压缩和级间冷却9.4叶轮式压气机的工作原理三、重点及难点：9.1　掌握活塞式压气机和叶轮式压气机的工作原理。9.2掌握不同压缩过程（绝热、定温、多变）状态参数的变化规律、耗功的计算，以及压气机耗功的计算。9.3了解多级压缩、级间冷却的工作情况。了解余隙容积对活塞式压气机工作的影响。四、主要

2、外语词汇：　　Compressor,Multi-LevelCompression,Inter-cooling,Iimpairedvolume五、本章节采用多媒体课件六、复习思考题及作业：思考题：　　1、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？2、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，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？3、压气机所需要的功也可以由第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-s图上面积表示其

3、值。作业：　　9－2，9－4，9－5，9－7第九章压气机的热力过程压气机是用来压缩气体的耗能设备，而不是动力机。压气机的用途很广泛，由于使用场合及工作压力范围不同，压气机的结构型式及工作原理也有很大差异。按工作原理及构造压气机可分为：按其产生压缩气体的压力范围　　活塞式压气机和叶轮式压气机在结构上及工作原理上不同，但从热力学观点来看，气体状态变化过程并没有本质的不同，都是消耗外功，使气体压缩升压的过程。在正常工况下均可视为稳定流动。因此，本章以活塞式压气机为例来分析压缩气体生产过程的热力特征。§9－1　单级活塞式压气机的工作原理和理念耗功

4、量1、工作原理活塞式压气机由进气、压缩、排气三个过程组成，其中进气和排气过程不是热力过程，只是气体的迁移过程，缸内气体数量发生变化，而热力学状态不变。从右图中可看出，a－1及2－b为引入和输出气缸，1－2为气体在压气机中进行压缩的热力过程。在此过程中，压气机中气体数量不变，而气体状态方程变，压缩过程的耗功可由右图中过程线1－2及v轴所围的面积所示。在压气中可分为两种极限情况和一种实际情况：一、绝热过程：当压缩过程快，且气缸散热较差时，可视为绝热过程。二、等温过程：当压缩过程十分缓慢，且气缸散热条件良好时，可视为等温过程。三、界于两者之间的

5、实际过程。在p-v及T-s图上可表示为：2、压气机的理论耗功用表示压气机的耗功：由热力学第一定律得：　　　　　　　根据第四章的内容，对1所述三种过程（定熵、定温及多变过程），若为定值比热容，则有：（1）定熵过程：（）（2）定温过程：（）（3）可逆多变过程：（）耗功大小可从1中给出的p-v图中看出：　　　这就是说，把一定量的气体从相同初态压到相同终态时，定温过程所消耗的功最少，绝热过程最多，多变过程介于两者之间，且随n减小而减少；且绝热过程中气体的温升及比体积也较大，这对机器的运行也是不利的，所以在压气过程中，应昼减小n，使之接近定温过程，

6、对于单级活塞式压气机，通常多变指数n=1.2～1.3。§9－2　余隙容积的影响在实际过程中，由于制造公差及材料的受热膨胀等因素的影响，当活塞运动到死点位置上时，在活塞顶面与气缸盖间有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积，用表示，并用表示排气量，它是活塞从上死点运动到下死点时活塞扫过的容积。在上图中，我们可以看到：1－2为压缩过程，2－3为排气过程，3－4为余隙中气体的膨胀过程，4－1为有效进气过程。余隙容积的影响主要是两个方面：（1）对生产量的影响由于余隙容积的影响，活塞在右行之初，由于气缸内压力大于外界压力而不能进气，直到气缸内气体容积

7、由膨胀到，此时时才开始进气，气缸内实际进气容积V称为有效进气容积，所以有：，所以，由于余隙容积的存在，其本身不起压力作用，而且使另一部分气缸容积也起不到压缩作用。用表示有效吸气容积V与气缸排量之间的比，称容积效率，∴有：　　其中：称为余隙容积百分比，简称余隙容积比或余隙比。　而：∴　　　（9－1）此时，称为增压比。由上式可看出：①　当气缸一定时，则、一定，要使增大，则需减小值；且当达到一定数值时，为零。②当增压比一定时，余隙比越大，则越低。（2）对理念耗功的影响　　　　又∵　　∴上式简化为：　　　　m是压气机生产的压缩气体的质量。若生产1

8、kg压缩气体，则：　　　　　　（9－2）由（9－1）及（9－2）两式得：活塞式压气机余隙容积的存在，虽对压缩宣气体时的理念耗功无影响，但容积效率降低，即单位时间内生产的压缩气体量减少。§9－3