礦大北京化工原理06

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）1 其結(jié)構(gòu)、工作原理與往復(fù)泵的相似。不同處在其結(jié)構(gòu)、工作原理與往復(fù)泵的相似。不同處在于：輸送氣體于：輸送氣體可壓縮，壓縮時(shí)可壓縮，壓縮時(shí) 體積體積T ，設(shè)備配以冷卻裝置：冷卻夾套或翅片散熱等。設(shè)備配以冷卻裝置：冷卻夾套或翅片散熱等。一、往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程一、往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程 以單動(dòng)單缸往復(fù)壓縮機(jī)為例。此機(jī)的吸入、排以單動(dòng)單缸往復(fù)壓縮機(jī)為例。此機(jī)的吸入、排出閥均在氣缸的一端，吸入口外側(cè)氣體的壓強(qiáng)為出閥均在氣缸的一端，吸入口外側(cè)氣體的壓強(qiáng)為p1，排出口外側(cè)為：排出口外側(cè)為： p2。2-2-3 往復(fù)壓縮機(jī)往復(fù)壓縮機(jī)p1p2中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）2 為了便于分析，特作假設(shè)如下：

2、為了便于分析，特作假設(shè)如下： 壓縮的是理想氣體，不存在粘性阻力和壓縮的是理想氣體，不存在粘性阻力和形體阻力。形體阻力。吸氣時(shí)吸氣時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)= p1，排氣時(shí)排氣時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)= p2； 壓縮機(jī)無(wú)泄漏。壓縮機(jī)無(wú)泄漏。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）3 工作過(guò)程工作過(guò)程： 活塞處在氣缸右端時(shí)工活塞處在氣缸右端時(shí)工作室最大，作室最大，V1，p1；1(5)2 3 4 3 2 14 5V2V1p 活塞左移，活塞左移，室內(nèi)室內(nèi)p ，當(dāng)移至點(diǎn)，當(dāng)移至點(diǎn)2時(shí)，時(shí)，p=p2，排氣閥被頂開氣體排出，至排氣閥被頂開氣體排出，至點(diǎn)點(diǎn)3； 無(wú)余隙，無(wú)余隙，活塞稍向活塞稍向右移，室內(nèi)右移，室

3、內(nèi)p迅速降至迅速降至p1，吸，吸氣閥開，氣體進(jìn)入氣缸。氣閥開，氣體進(jìn)入氣缸。(一一)理想壓縮循環(huán)理想壓縮循環(huán)(無(wú)余隙無(wú)余隙)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）4 即：即：“12 壓縮；壓縮；23恒壓排氣；恒壓排氣；45恒壓吸氣恒壓吸氣”理想壓縮循環(huán)。理想壓縮循環(huán)。111VpW 壓縮壓縮 活塞對(duì)氣體做功：活塞對(duì)氣體做功：恒壓排氣恒壓排氣 活塞對(duì)氣體做正流動(dòng)功：活塞對(duì)氣體做正流動(dòng)功： 212VVpdVW221VpW 期間獲得的功是循環(huán)中壓縮、排期間獲得的功是循環(huán)中壓縮、排氣和吸氣三個(gè)過(guò)程活塞對(duì)氣體做功的代數(shù)和：氣和吸氣三個(gè)過(guò)程活塞對(duì)氣體做功的代數(shù)和：恒壓吸氣恒壓吸氣 p1的氣體對(duì)活塞做流動(dòng)功的氣體對(duì)活塞做流動(dòng)功

4、,對(duì)活塞為負(fù)值：對(duì)活塞為負(fù)值：3 2 14 5中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）5整個(gè)循環(huán)功為：整個(gè)循環(huán)功為：221132121VppdVVpWWWWVV 2121211122)(VVpppdVVdppVdVpVp (2-41) 21ppVdpW W 稱為稱為“理論功理論功”。在。在p1，p2一定時(shí)，一定時(shí)， W大小只與壓縮過(guò)程有關(guān)。大小只與壓縮過(guò)程有關(guān)。該過(guò)程分為：該過(guò)程分為：等溫等溫、絕熱絕熱和和多變多變?nèi)N形式，相應(yīng)的三種形式，相應(yīng)的V=f ( p )代入上式即可求得功的大小代入上式即可求得功的大小。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）61(5)2a3 4 V1V2p 絕熱壓縮過(guò)程絕熱壓縮過(guò)程 當(dāng)氣體由當(dāng)氣體由p1,

5、V1壓縮至壓縮至p2,V2，活塞提供的外功轉(zhuǎn)，活塞提供的外功轉(zhuǎn)變成氣體的熱形式，變成氣體的熱形式，熱積累熱積累T V2 。nRTpV 由由2211VpVp ，知：，知：pVpV/11 ，即，即)/ln()/(12111121ppVpdppVpWpp (2-42)絕熱過(guò)程：絕熱過(guò)程： pVVpVp2211常數(shù)，常數(shù)， 111111)/()/(ppVpVpV 則：則： 等溫壓縮過(guò)程等溫壓縮過(guò)程 21ppVdpW中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）7絕熱壓縮，氣體排出時(shí)的溫度絕熱壓縮，氣體排出時(shí)的溫度 11121111111121pppVdpppVWpp(2-43) 1111211 pppV 11212 ppTT(

6、2-44)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）8 壓縮機(jī)的實(shí)際工作過(guò)程中，氣體溫度有所升高、壓縮機(jī)的實(shí)際工作過(guò)程中，氣體溫度有所升高、與外界有熱交換，與外界有熱交換，介于等溫和絕熱介于等溫和絕熱之間。之間。 該過(guò)程的循環(huán)功與排出溫度仿該過(guò)程的循環(huán)功與排出溫度仿(2-43)、(2-44) 多變壓縮過(guò)程多變壓縮過(guò)程計(jì)算。用多變指數(shù)計(jì)算。用多變指數(shù)m ( 1 m W變變 W等溫等溫 21ppVdpW中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）9(二二)實(shí)際壓縮過(guò)程實(shí)際壓縮過(guò)程 實(shí)際中，活塞推向閥門一端時(shí)，無(wú)法去除少量實(shí)際中，活塞推向閥門一端時(shí)，無(wú)法去除少量氣體的殘留空間氣體的殘留空間余隙。余隙。 “實(shí)際壓縮循環(huán)實(shí)際壓縮循環(huán)” ：V1V2V

7、3V4pp2p1 1)/(1)(112411 ppVVpW(2-45) 現(xiàn)在吸入氣體的體積只有現(xiàn)在吸入氣體的體積只有(V1V4) 活塞掃過(guò)體積活塞掃過(guò)體積 (V1-V3 )。以絕熱計(jì)算實(shí)際壓縮時(shí)活塞對(duì)氣體作的功：以絕熱計(jì)算實(shí)際壓縮時(shí)活塞對(duì)氣體作的功：余隙降低壓縮機(jī)的有效功余隙降低壓縮機(jī)的有效功。 壓縮壓縮恒壓排氣恒壓排氣膨脹膨脹恒壓吸氣恒壓吸氣 1/111211 pppVW理理中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）10用穩(wěn)定的余隙體積用穩(wěn)定的余隙體積V3 取代取代V4。 余隙系數(shù)余隙系數(shù) 余隙體積占活塞掃過(guò)體積的余隙體積占活塞掃過(guò)體積的%：%100313 VVV (2-46)大、中型：低壓氣缸大、中型：低壓氣缸

8、 ( p2 / p1 )操操 0 。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）15 又又氣缸內(nèi)氣體的氣缸內(nèi)氣體的溫度溫度 吸入管內(nèi)的，吸入管內(nèi)的，氣氣體進(jìn)入氣缸后膨脹占去一部分有效體積。體進(jìn)入氣缸后膨脹占去一部分有效體積。實(shí)際實(shí)際吸氣量吸氣量 理論吸氣量。理論吸氣量。 各種各種泄漏泄漏 實(shí)際排氣量實(shí)際排氣量實(shí)際排氣量實(shí)際排氣量部分無(wú)用部分無(wú)用功功；流阻消耗能量流阻消耗能量；壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦，壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦，軸軸功率功率 理論功率：理論功率： 絕熱總效率，一般絕熱總效率，一般為為0.70.9。 設(shè)計(jì)完善時(shí)設(shè)計(jì)完善時(shí)0.8(二二)軸功率與效率軸功率與效率絕熱時(shí)壓縮機(jī)的理論功率為：絕熱時(shí)壓縮機(jī)的理論功率為：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）17三、多級(jí)壓縮三、多級(jí)壓縮 為避免為避免( p2 /p1) 0 及氣缸內(nèi)溫升過(guò)高。有及氣缸內(nèi)溫升過(guò)高。有效辦法：采用多級(jí)壓縮。優(yōu)點(diǎn)：效辦法：采用多級(jí)壓縮。優(yōu)點(diǎn)： 避免避免T2 過(guò)高；過(guò)高； 有冷卻裝置的能有效地減少無(wú)用功的消耗；有冷卻裝置的能有效地減少無(wú)用功的消耗； 提高氣缸容積利用率提高氣缸容積利用率,每一級(jí)每一級(jí) ( p2 / p1 ) i ，同同 下，下， 0 。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）18 在多級(jí)壓縮中，當(dāng)在多級(jí)壓縮中，當(dāng)每一級(jí)的壓縮比相等每一級(jí)的壓縮比相等時(shí)其時(shí)其總耗能最小，理論功為：總耗能最小，理論功為：