《工程热力学》第四版ppt课件 第8章.ppt

1,第八章 压气机的热力过程,Processes in Compressor,8-1 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,2,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。,81 概 述,压头高低,通风机表压0.01MPa以下,鼓风机表压0.10.3MPa,压气机表压0.3MPa以上,3,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,4,另有罗茨式压气机(Roots blower),等等。,压气机不是动力机，压气机中进行的过程不是循环,5,82 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p1v1,2-3：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,6,二、 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,7,讨论：a）,理想压缩是 等温压缩,b）通常为多变压缩, 1n,思考 自行车轮胎压力通常应维持在0.25 MPa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？,8,83 余隙容积的影响,一、余隙容积（clearance volume）,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(=V1V3) （ cylinder displacement; stroke volume; piston displacement; piston swept volume）,余隙容积Vc（=V3）,有效吸气容积Ves（=V1V4）,余隙容积比(clearance-to-piston displacement ratio) =Vc/Vh,9,生产过程： 1-2 质量m1气体压缩：p1p2 2-3,气体排向储气罐,3-4,气体膨胀p2 p1,4-1,气体吸入气缸,生产量(每周期)：,10,二、余隙容积对生产量的影响,容积效率（volumetric efficiency）,讨论：,11,三、余隙容积对理论耗功的影响,12,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,有害容积,13,84 多级压缩和级间冷却,一、多级压缩,分级压缩（multistage compression） ，级间冷却（intervening cooling ） 。,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,14,二、理论耗功分析,1,n,低压缸,a,p,中冷器,3,n,高压缸,2,每生产1 kg压缩气体：,令,15,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,）,16,d. 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(isothermal efficiency),4）真空泵(vacuum pump)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。,例A655355*,例A455155,17,85 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centrifugal compressor,轴流式压气机axial-flow compressor,18,理论耗功,实际耗功,实际多耗功,绝热内效率(adiabatic internal efficiency),理想气体,19,例A451177,例A453257*,下一章,