最新08压气机的热力过程解析教学讲义ppt.ppt

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1、08压气机的热力过程解析工业中：制冷：压缩机电厂：锅炉供风汽车：车闸，气动开、关门涡轮机：空气压缩生活中：自行车打气、吹风机。8-0、概述1.压气机用来提高气体压力的设备称为压气机。1)工作原理及构造活塞式叶轮式2.压气机分类活塞式—压力高，流量小， 间隙生产叶轮式—压力低，流量大， 连续生产8-1、单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量一、工作原理0-1：吸气过程，状态不变，获得推动功p1v12-3：排气过程，状态不变，消耗推动功p2v21-2：压缩过程，压力升高，体积减小，耗外功增压比：指什么功目的：分析耗功、探讨省功途径压缩过程耗功压气机耗功压气机耗功：wC取决于初、终态压力

2、及过程特征，过程不同，压缩机耗功也不同。理想气体热力过程的p-v,T-s图sTvpppvvTTss(1)特别快，来不及换热(2)特别慢，热全散走(3)实际压气过程可能的压气过程sTn二、理论耗功1.绝热压缩—过程进行的非常快，产生的热量来不及传出2.等温压缩—压缩过程进行的非常慢，或者冷却措施非常好，产生的热量可以及时排出3.多变压缩—居于上述两种极端情况之间，工程上常见的压缩过程，都属于多变过程2T2n2s讨论：1、等温压缩最省功；2、出口温度最低，有利于设备安全；3、出口比体积最小，有利于设备小型化。a）理想压缩过程是等温压缩讨论：b）通常为多变压缩,1

3、进方向：使工作过程尽可能接近等温压缩。思考题：自行车压力通常应维持在0.25MPa左右，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？8-2、余隙容积的影响产生原因布置进、排气结构，避免活塞与进排气阀碰撞留有空隙制造公差部件热膨胀余隙容积：活塞运行到上止点时，活塞顶部与气缸盖间的空隙容积。压缩过程排气，状态未变残留气体膨胀进新气，状态未变pV12fgV10VcV434气缸排量研究VC对产气量和耗功的影响新气量产气量有效吸气容积CV123p41VV3V余隙容积生产量(每周期)：定义容积效率令余隙(容)比工程上一般＝0.03~0.08CV123p41VV3V假设：压缩过

4、程1-2和余隙容积中气体的膨胀过程3-4均为多变过程。一、余隙容积VC对生产量的影响极限讨论：二、余隙容积VC对理论耗功的影响设12和34两过程n相同功＝面积12341＝面积12561－面积435642311V3VV645CVp余隙对单位产气量耗功不影响2311V3VV645CVp1、虽然余隙容积对理论耗功无影响，但实际上由于余隙容积会造成容积效率减小，使得生产相同质量气体所需要的活塞行程增多（考虑摩擦阻力的存在，还是使实际耗功增大）或设备体积增大。2、余隙存在使1）生产量下降2）实际耗功增大或设备体积增大可见余隙容积是有害容积。减小余隙容积影响的两种方法：1）设计时，尽可能减

5、小余隙容积比；2）使用时，尽可能减小压缩比。讨论：一、减少压气机耗功的几种方法多级压缩级间冷却1）夹层冷却（外部冷却）2）喷水冷却（内部冷却）3）多级压缩，中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，耗功增大。为此采取：8-3、多级压缩和级间冷却两级压缩中间冷却过程3）级数N1）省功2）降低了排气温度1.定性分析1n低压缸2p中冷器3n高压缸4二、理论耗功分析即为等温压缩过程问题：中间压力应如何确定？省功大小与中间压力p2有关存在一个最佳中间压力，使得分级压缩省功最多，即压缩机耗功最小。注意：起到省功作用的是中间冷却，没有中间冷却的多级压缩不能省功。令时2.最佳中间压

6、力的分析每生产1kg压缩气体：推广：若N级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）各缸终温相同讨论d）各中冷器散热相等c）各级散热相同有利于润滑油工作，使可靠性增加。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)思考题：1.如果采用气缸冷却水套以及其他冷却措施，使气体在压气机中已经能够按等温压缩过程进行，这时是否还需要采用多级压缩，为什么？课后思考题需要，虽然实现等温压缩后耗功最小，但由于余隙容积的存在，若压比过大，V会很小，分级后有助于提高V。以p1=0

7、.1MPa，p2=2.5MPa，=0.04计算。单级压缩二级压缩活塞式压气机把0.1MPa，298K的空气加压到2.5MPa。试分别按单级压缩和二级压缩，中间冷却，计算压气机容积效率及各缸终温。已知解：单级压缩二级压缩，中间冷却若取例题1若取容积效率排气温度单级压缩0.525T2=567.3K两级压缩0.716Ta=342.3KT2=493.8K两级压缩0.801Ta=T2=411.1K可见分级压缩，可以有效提高容积效率，同时减小排气温度；而且按最佳中间压力设置的分