工程热力学第九讲.pptVIP

* 第九章 压气机的热力过程 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。 概述 压气机分类： 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 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 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 §9–1 单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量 一.工作原理 2-3：排气，耗外功 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 0-1：吸气，气体对外做功 p1V1 二.理论耗功 所以wC取决于初、终态及 过程特征 1.绝热压缩 2.多变压缩 3.等温压缩 （定值比热容、理想气体、可逆过程） 讨论：a） 理想压缩是 等温压缩 b）通常为多变压缩, 1nk 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？ Wc如何在T-s图上表示？为什么？ §9–2 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(=V1–V3) 余隙容积Vc（=V3） 有效吸气容积V（=V1–V4） 余隙容积比 ?=Vc/Vh 生产过程： 1-2 质量m1气体压缩：p1?p2 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)： 二.余隙容积对生产量的影响 容积效率—volumetric efficiency 讨论： σ ˉ ˉ - 生产量 m v h 三.余隙容积对理论耗功的影响 WC 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 §9–3 多级压缩和级间冷却 —multistage compression and intervening cooling 一.多级压缩 分级压缩， 级间冷却。 工程上需要高压气体， 但压缩过程中随p升高 T升高； ?v 下降。为使 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1kg压缩气体： 令 时 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 ） 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。 ， 可逆定温压缩功与实际压缩功之比 压气机若已实现等温压缩，是否还有必要进行分级 压缩，中间冷却，为什么？ 答：需要，虽然实现等温压缩 后耗功最小，但若压比过 大， ? v仍很小，分级后有 助于提高? v，如图。 若以p1=0.1MPa，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 *