過控熱力學第08章壓氣機的熱力過程

1、工程熱力學EngineeringThermodynamics動力工程系熱工教研室第八章壓氣機的熱力過程概述：壓氣機：生產(chǎn)壓縮氣體的壓縮氣體的用途：內(nèi)燃機：大型柴油機啟動；二沖程機掃氣；增壓渦輪機：裝置的一部分熱制汽其能：鍋爐供風冷：裝置的一部分車：車閘，公汽開、關門它：氣錘、氣鉆、風鎬、通風、空調(diào)等壓氣機分類：工作原理活塞式壓頭高，流量小， 間隙生產(chǎn)葉輪式壓頭低，流量大， 連續(xù)生產(chǎn)壓頭高低壓氣機表壓0.3MPa以上鼓風機表壓0.10.3MPa 通風機表壓0.01MPa以下81單級活塞式壓氣機工作原理和理論耗功量一、工作原理0-1：吸氣，增加，狀態(tài)不變， 傳輸推動功p1v11-2：壓縮，不變，升

2、壓升溫， 耗功2-3：排氣，減少，狀態(tài)不變， 傳輸推動功p2v2注意：壓氣機不是動力機壓氣機中進行的是過程 不是循環(huán)二.理論耗功壓縮過程耗功：= pdV1-2W1-2l 壓氣機耗功：2WC = p V -pdV - p2V21112=Vdp = -Wt1p2p =增壓比：p1= h2 s - h1wC,s1、絕熱壓縮k -1k= kRgT1 p-1k -1n-n1p1v1 p=-1wC,nn2、多變壓縮n -1= RgT1 ln pwC,T3、等溫壓縮討論：1、 wC,s wC,n wC,T等溫壓縮理想 T2n T2T v2n v2TT2sv2s2、通常為多變壓縮, 1nkwCnn T2nv2

3、n思考題：通常應維持在0.25MPa左右，自行車用手動打氣筒向輪胎充氣時用濕毛巾包在打氣筒外壁，會有什么后果？82余隙容積的影響余隙容積Vc（=V3）clearance volume產(chǎn)生：布置進、排氣結(jié)構(gòu)公差 部件熱膨脹排量Vh(=V1V3)余隙容積比s=Vc/Vh有效吸氣容積Ves（=V1V4）p1p21-2質(zhì)量m1氣體壓縮生產(chǎn)過程：2-3向儲氣罐排氣V3mp p3-4剩余氣體膨脹1 V212m V1 -V44-1吸氣（=排氣）1V1-V4= m V1m生產(chǎn)量(每周期)：小于無V1生產(chǎn)量cV1注意：壓氣機產(chǎn)氣量常用標準立方米/ 分鐘表示不同于進氣或排氣時狀態(tài)。一、余隙容積對生產(chǎn)量的影響容積效

4、率討論：a)當Vc，Vh確定;p hv m生產(chǎn)量= (Vh +1)np使 h= 0maxvVcb)當p一定;Vc hv m生產(chǎn)量 Vcsh= Vcs= V1 - V4= 1 -V3 V4 - vVV - VV - V V1h1313 3V 11= 1 - c p n - 1 = 1 - s p n - 1Vh 二、余隙容積對理論耗功的影響= Wt1-2=-Wt 3-4pWCn-1nn-1n-1 -p4-1n-1n1 -V4 )p-1=n-1nnVes p1p-1=n -1n-1 nnv1 p1p-1= m生產(chǎn)量n -1產(chǎn)氣量的理論耗功n-1nWnv ppw=-1 C n -1C11m生產(chǎn)量即：

5、余隙對產(chǎn)氣量的理論耗功無影響（但實際上，摩擦，還是使耗功增大）。歸納：1） 每周期生產(chǎn)量下降2） 每周期理論耗功減少，余隙使但產(chǎn)氣量的理論耗功不變作業(yè)：四版8-2、5；三版9-2、5；83多級壓縮和級間冷卻單級壓縮，隨p和T的升高，hv 下降。多級壓縮、級間冷卻能保證 T2,maxT2hv hv,min示功圖中間冷卻器降溫極限T3=T1耗功小于單級壓縮耗功理論耗功分析= wC,l + wC,hwC-n1n1npanp2nnR T -1 +-1w=R Tg 1 pCn -1n -1g3pa1-n1n1npap2nnR T - 2=+g 1 p 耗功大小與pa有關n -1p1 a wC令= 0pa

6、pap2 pa=p1 p2或 p= p=lhpp1a= wC,min時wC推廣：若m級，mp2 時w = w則： p= p= p=12mCC,minp1討論：1）按mp2p =選擇各級中間，優(yōu)點：ip1n-1nnRgT1 pi=-1wC,ia）各級耗功相等n -1wC = mwC,i）有利于曲軸平衡（總耗功n-1T = T1p ib）各缸終溫相同n小于不如此分配缸終溫中最高者，有利于潤滑油工作及使可靠性增加。= n - k cDTqc）各級氣缸散熱相同iVn - 1= c p DTq中，i各中冷器散熱相等d） 各級氣缸容積按增壓比遞減e） 對提高整機容積效率hv有利2）若分級m，則趨于定溫壓縮

7、但由于體積龐大，系統(tǒng)復雜，可靠性下降一般2-4級3）定溫效率isothermal efficiency= wC,ThC,TwC4）真空泵(vacuum pump)的實質(zhì)也是壓氣機，是出口為恒值環(huán)境，進氣不斷降低的壓氣機。*例題第八章A655355.ppt 例題第八章A455155.ppt84葉輪式壓氣工作原理axial-flow compressorcentrifugal compressor原理：初步、導向葉片擴壓、葉片，再擴壓，逐級升壓特點：轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大沒有余隙影響；但每級壓比不高。葉輪式壓氣機熱力學分析絕熱壓縮過程流量大，運轉(zhuǎn)快，難冷卻。= h2s - h1理論耗功wC,s實際耗功wC = h2 - h1實際多耗功DwC = h2 - h2 s = 面積mn2 2s m絕熱內(nèi)效率- h1= wCs= h2 shCSh - hw C21對理想氣體- T1- T1= T2sT = T +