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工程热力学  第三部分 热力过程及热力循环 第十章 气体的压缩 概 述 什么叫压气机？ 压缩气体的设备。 压气机在现代工业中应用广泛： 化工、能源、冶金、石油、纺织、交通… 概 述 压气机分类（1）： 按气体达到的压力分（三类）：? 通风机（0.01MPa表压） 鼓风机（0.01～0.3MPa表压） 压缩机（0.3MPa表压） 概 述 压气机分类（2）： 按构造和工作原理分（主要三类）： 引射式? 活塞式（主要介绍） 离心式 叶轮式 轴流式 概 述 压气机分类（2）： 按构造和工作原理分（主要三类）： 10－1 压气机的工作原理 一、 单级活塞式压气机的工作原理 10－1 压气机的工作原理 二、 叶轮式压气的工作原理 10－2 压缩过程的热力学分析 稳定流动过程热力学第一定律（压气机适用）： 假定过程可逆 绝热压缩1 2，多变压缩1 2‘，等温压缩1 2“ 10－2 压缩过程的热力学分析 一 压缩过程中气体的状态变化 n: 多变指数 理想气体： n=1~1.4，? 压缩比π：π＝p2/p1 10－2 压缩过程的热力学分析 二 压气机耗功量Wc=-Wt 10－2 压缩过程的热力学分析 二 与外界交换的热量Q 10－2 压缩过程的热力学分析 三 摩擦对压缩过程的影响 (内部不可逆绝热过程) 绝热效率ηc，s ??? 对压气机，0 ≤ηc，s=0.8~0.9 ≤1 10－2 压缩过程的热力学分析 考虑摩擦对压缩过程的影响时的计算： 面积：12‘p2p1 1 ??? 10－3 单级活塞式压气机余隙容积的影响 一 余隙容积Vc和容积效率ηv V ＝V1-V4 有效吸气容积 Vh=V1-V3? 排量? 余隙容积比 Vc/Vh Vc/Vh=V3/(V1-V3) ηv= 1- Vc/Vh(π1/n-1) 10－3 单级活塞式压气机余隙容积的影响 公式的讨论： ηv= 1- Vc/Vh(π1/n-1) 有效吸气容积V排量Vh， ηv减小，生产量减小 1. 余隙容积百分比Vc/Vh一定时， π增加， ηv下降，直至ηv=0 2. 当ηv=0，压缩机不能进气，没有产量 3.增压比一定时，余隙容积百分比增加， ηv下降，直至ηv=0 10－3 单级活塞式压气机余隙容积的影响 相同产量下，理论耗功量不变 问题：右图中，压力增加 到那一点，压气机没有产量？??? 10－4 多级压缩及中间冷却 一 工作原理 ：对绝热压缩，多级压缩加中间冷却省功节能 ??? 问题：若为等温压缩，采用多级压缩能省功吗？ 10－4 多级压缩及中间冷却 二 两级压缩压气机消耗的总功量 10－5 多级压缩及中间冷却 三 最有利的分级增压比(耗功最少) 2级压缩：??? 理想等压中冷 n级压缩加中间冷却最佳压缩比（拉格朗日极值理论）： Pj/pj-1=Pi/pi-1=（pn/p1）1/n 10－5 多级压缩及中间冷却 例10－1 2级压缩、中间冷却的活塞式压缩机，，每小时吸入p1=0.1MPa，t1=17℃的空气108.5kg，可逆多变压缩至p4=6MPa，设各级多变指数n＝1.2，试分析该装置的工作状况，并与单级多变压缩（ n＝1.2 ）至同样压力时的情况比较。 解：单级多变压缩时的排气温度： ＝290.15*(6/0. 1)(1.2-1)/1.2=574.1 K 压缩耗功 ＝108.5/3600*1.2/0.2*0.287 *290.15*(1- 574.1/290.15) =-14.74kW 气体吸收的热量： = 108.5/3600*(1.4-1.2)/