工程热力学第8章

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1、第八章压气机的热力过程ProcessesinCompressor8-1概述8-2单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量8-3余隙容积的影响8-4多级压缩和级间冷却8-5叶轮式压气机工作原理1压缩气体的用途：动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、休闲等。8–1概述压头高低通风机—表压0.01MPa以下鼓风机—表压0.1~0.3MPa压气机—表压0.3MPa以上2压气机分类按工作原理★活塞式—压头高，流量小，间隙生产★叶轮式—压头低，流量大，连续生产3另有罗茨式压气机(Rootsblower),等等。压气机不是动力机，压气机中进行的过程

2、不是循环48–2单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量一、工作原理0-1：吸气，传输推动功p1v12-3：排气，传输推动功p2v2压气机耗功：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。1-2：压缩，耗外功5二、理论耗功wC取决于初、终态及过程特征1.绝热压缩2.等温压缩3.多变压缩6讨论：a）理想压缩是等温压缩b）通常为多变压缩,1

3、1=50oC，V1=0.032m3，经多变压缩p2=0.32Mpa，V2=0.012m3.求：（1）压缩过程的多变指数；（2）压缩终了空气温度；（3）所需压缩功；（4）压缩过程中传出的热量。解：（1）多变指数（2）空气终温8（3）压缩功（4）过程热量98–3余隙容积的影响一、余隙容积（clearancevolume）产生原因布置进、排气结构制造公差部件热膨胀几个名词：气缸工作容积(活塞排量)Vh(=V1–V3)（cylinderdisplacement;strokevolume;pistondisplacement;pistonsweptvolu

4、me）余隙容积Vc（=V3）有效吸气容积Ves（=V1–V4）余隙容积比(clearance-to-pistondisplacementratio)=Vc/Vh10生产过程：1-2质量m1气体压缩：p1p22-3气体排向储气罐3-4气体膨胀p2p14-1气体吸入气缸生产量(每周期)：11二、余隙容积对生产量的影响容积效率（volumetricefficiency）讨论：12三、余隙容积对理论耗功的影响13即余隙对理论耗功无影响（实际上还是使耗功增大）。归纳：余隙存在使1）生产量下降2）实际耗功增大所以余隙容积是有害容积14思考题：既然余隙容

5、积有不利影响，是否可能消除它？答：1、活塞周期运动时，由于摩擦和压缩气体时产生热量，使活塞受热膨胀，产生径向和轴向的伸长，为了避免活塞与汽缸端面发生碰撞事故及活塞与缸壁卡死，故用余隙容积来消除。2、对压缩含有水滴的气体，压缩时水滴可能集结。对于这种情况，余隙容积可防止由于水不可压缩性而产生的水击现象。3、制造精度及零部件组装，与要求总是有偏差的。运动部件在运动过程中可能出现松动，使结合面间隙增大，部件总尺寸增长。158–4多级压缩和级间冷却一、多级压缩分级压缩（multistagecompression），级间冷却（interveningcool

6、ing）。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16二、理论耗功分析1n低压缸ap中冷器3n高压缸2每生产1kg压缩气体：令17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（总耗功有利于曲轴平衡b.各缸终温相同小于不如此分配时各缸终温中最高者，有利于润滑油工作及使可靠性增加。c.各级散热相同各中冷器散热相等）18d.各缸按比例缩小e.对提高整机容积效率v有利2）若分级m，则趋于定温压缩但由于体积庞大，系统复杂，可靠性下降，一般2-4级。3）定温效率(isothermalefficiency)4

7、）真空泵(vacuumpump)的实质也是压气机，是出口压力为恒值—环境压力，进气压力不断降低的压气机。198–5叶轮式压气机工作原理一、简介叶轮式压气机(turbo-compressor)：转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大没有余隙影响；但每级压比不高。二、叶轮式压气机热力学分析由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑。离心式压气机centrifugalcompressor轴流式压气机axial-flowcompressor20理论耗功实际耗功实际多耗功绝热内效率(adiabaticinternalefficiency)理想气体21例

8、：叶轮式压缩机，氮气进口参数p1=0.0972MPa，t1=20℃，出口压力p2=311.11kPa，进口处氮气流量压气机绝热效率C,