工程热力学第九章(压气机的热力过程)09(理工)(沈维道第四版)课件.ppt

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1、第九章压气机的热力过程压气机的作用生活中：自行车打气。工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等型式结构活塞式(往复式)离心式轴流式叶轮式连续流动压力范围通风机鼓风机压缩机出口不连续流动§9-1压气机的结构提供压缩介质活塞式压气机的结构流量小，升压幅度可以很大。普遍使用在汽车，电冰箱,化工。储气罐离心式风机的结构升压幅度小，结构简单。风机实体照片大型离心式风机的结构轴流式压气机的结构流量大，结构复杂。普遍使用在航空，轮船，化工。本节只对活塞式压气机的热力过程进行分析§9-2活塞式压气机的工作原理气缸活塞连杆曲轴一、基本概念止（死）点：

2、活塞左右移动的极限位置行程L：活塞移动的距离行程容积Vh：一次行程活塞扫过的体积吸气压力p1与排气压力p2余隙与余隙容积Vc储气罐气阀行程外止点内止点余隙避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙二、工作原理通过活塞的往复运动使气体的体积发生变化而增压并输送。pV4123无余隙的工作循环气缸活塞连杆曲轴储气罐气阀1、工作原理2、无余隙的工作循环三个过程组成吸气过程：4-1压缩过程：1-2排气过程：2-3pV4'125Vc3'四个过程组成吸气过程：4'-1应该注意：◆压缩过程和膨胀过程是热力过程◆压缩循环是逆循环吸气量：指吸入状态的气量Ve=Vh+Vc–V4'

3、VhVe压气机都有余隙，故s是有余隙的工作循环3、有余隙的工作循环余隙外止点膨胀过程：3'-4压缩过程：1-2排气过程：2-3'1、过程特别快，来不及换热。2、过程特别慢，热全散走。3、过程实际压气过程是§9-3活塞式压气机的理论功耗sTn一、压气机中可能的压气过程压气功为过程曲线所包围的面积可见，等温压缩12T341功耗最少。应该对压气机气缸进行冷却，力使工质充分冷却使其尽量接近等温压缩如气缸上设置翅片气缸夹套内通水冷却等二、对压气机气缸冷却的作用三、压气功的计算理论压气功(可逆过程)指什么功目的：研究耗功，越少越好技术功wt1、理想压气功pV4

4、123无余隙的工作循环对于无余隙的工作循环压气功为过程曲线12341所包围的面积技术功压缩功2、有余隙的压气功有余隙的工作循环，压气功为过程曲线123'4'1所包围的面积pV4'1235Vc3'VhVhVe即压缩过程12技术与膨胀过程3'4'技术功的代数和。取两过程多变指数n相同,可推得3、压气机功率式中吸气容积为Ve式中为吸气量一、容积效率如图，由于有余隙Vc的存在，多了膨胀过程3'4'，使得实际吸气容积由原来的V1减小为Ve有效吸气容积Ve小于行程VhVe与Vh之比叫容积效率ηv式中压力比相对余隙容积§9-4余隙容积的影响pV4'1235Vc3

5、'VhVhVeV1在相同的气缸容积下，排气量下降为什么？吸气量↓（余隙比）pV4'1235Vc3'VhVhVeαηvεηvα达一定值时,ηv=0,压缩机不能吸气,无气排出,只是机内气的循环故单级压缩所能达到的压力比是有限的。单级压缩，最大压力比为二、单级压缩最大压力比§9-5多级压缩与级间冷却一、多级压缩气体经过多次压缩。2、多级压缩的标志中间冷却器（中冷器）3、多级压缩的原因①单级压缩压比有限③工艺要求②多级压缩有优点低压缸高压缸进气口中冷器冷却水1、多级压缩省功由于中冷器存在，多了等压冷却过程2-3，得以省功1、多级压缩p－v图二、级间冷却（1

6、）低压缸高压缸进气口中冷器冷却水分级压缩中间冷却实体照片2、完全回冷与不完全回冷完全回冷：压缩气体经中冷器冷却后的温度与前一级的进气温度相同若每一级均是完全回冷，则此时：二、级间冷却（2）各级进气温度相等低压缸高压缸进气口中冷器冷却水1、省功可见，级数越多，越接近等温过程，越省功。多级压缩达到无穷多级但是，这是不可能实现的并且级数越多，结构复杂所以，一般采用不超过6级压缩T2、降低排气温度3、提高容积效率压缩机的排气温度有限制（过高，易燃、易爆、积炭、润滑油变质等）空压机：<180℃ηv每一级ε三、多级压缩的优点4、降低活塞所受的气体力有利于改善运

7、动件的受力状态，提高运行寿命指总功耗最小时的压力比式中：z为级数四、多级压缩的总功耗1、最佳压力比=mRgT2、多级压缩机的总功耗一台三级压气机，低压缸径D=450mm，行程为L=300mm，α=0.05。吸气压力p1=0.1MPa、t1=18℃、可逆压至p4=1.5MPa，n=1.3。①求各中间压力；②低压缸有效进气容积；③排气温度和排气容积；④所需比功；⑤若采用单级压缩，求比功和排气温度。五、多级压缩计算举例pV12782'367'3'456'解：最佳压力比为①p2=ε最佳×p1=0.2466MPap3=ε最佳×p2=0.6081MPa

8、②低压缸有效进气容积=π×0.452×0.3×[1-0.05(2.4661/1.3-1)]/4=0.0453m3③排气温度