氣體或蒸汽壓縮循環(huán)課件

第3篇熱力學(xué)典型工程應(yīng)用

Typicalengineeringthermodynamics

第3篇熱力學(xué)典型工程應(yīng)用

Typicalengineer1本篇重點(diǎn)對(duì)典型熱力循環(huán)（氣體壓縮循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、氣體動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)）、氣體與蒸汽的可逆流動(dòng)、熱力學(xué)基本理論在化學(xué)過(guò)程的應(yīng)用等與人們生產(chǎn)生活息息相關(guān)的熱力學(xué)典型工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了闡述。本篇重點(diǎn)對(duì)典型熱力循環(huán)（氣體壓縮循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、氣體動(dòng)力2Gasorvaporcompressioncycle第7章氣體或蒸汽壓縮循環(huán)

Gasorvaporcompressioncycle3壓氣機(jī)：用來(lái)壓縮氣體的設(shè)備。氣體經(jīng)壓氣機(jī)消耗機(jī)械能被壓縮，壓力升高，稱為壓縮氣體。壓縮氣體用途：各種氣動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力、顆粒物料氣力輸送、大中型內(nèi)燃機(jī)的高壓空氣啟動(dòng)，冶金爐鼓風(fēng)、高壓氧艙、制冷工程以及化學(xué)工業(yè)中對(duì)氣體或蒸汽的壓縮等。壓氣機(jī)：用來(lái)壓縮氣體的設(shè)備。4壓氣機(jī)的作用及分類工作原理及構(gòu)造活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式葉輪式壓力范圍通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)引射式穩(wěn)定流動(dòng)壓縮循環(huán)為開式循環(huán)壓氣機(jī)的作用及分類工作原理及構(gòu)造活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式57-1活塞式氣體壓縮循環(huán)

7-1活塞式氣體壓縮循環(huán)67.1.1單級(jí)活塞式氣體壓縮循環(huán)

7.1.1單級(jí)活塞式氣體壓縮循環(huán)7特點(diǎn)：流量小，增壓比π(π

=p2／p1)大儲(chǔ)氣罐軸功AB三個(gè)階段：吸氣過(guò)程，壓縮過(guò)程，排氣過(guò)程理論壓氣過(guò)程：忽略余隙容積，可逆，無(wú)壓力損失65（1）工作原理1.絕熱壓縮2.定溫壓縮3.多變壓縮特點(diǎn)：流量小，增壓比π(π=p2／p1)大儲(chǔ)氣罐軸功AB8(2)氣體壓縮循環(huán)的理論耗功

過(guò)程f-1,2-g：氣體被吸入或排出氣缸的質(zhì)量遷移過(guò)程，熱力狀態(tài)不發(fā)生變化；1-2：閉口系統(tǒng)的壓縮熱力過(guò)程65壓縮過(guò)程耗功ws：∫pdv壓縮循環(huán)技術(shù)功wt：∫-vdp(2)氣體壓縮循環(huán)的理論耗功過(guò)程f-1,2-g：氣體被吸9●特別快，來(lái)不及換熱●特別慢，熱全散走●實(shí)際壓氣過(guò)程

壓縮過(guò)程分類sTn●特別快，來(lái)不及換熱●特別慢，熱全散走●實(shí)際壓氣過(guò)程壓縮過(guò)10三種壓氣過(guò)程理論耗功的計(jì)算Wc.T

=-Wt

=△H-QTWc.n

=△H-QnWc.s=-Wt

=△H-Qs=H2.s-H1=H2.s-H2.T=Qj-2T-2s-n-j定壓定溫定壓三種壓氣過(guò)程理論耗功的計(jì)算Wc.T=-Wt=△H-11三種壓氣過(guò)程的參數(shù)關(guān)系三種壓氣過(guò)程的參數(shù)關(guān)系12某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)每小時(shí)吸入的空氣量V1=140m3/h，吸入空氣的狀態(tài)參數(shù)是p1=0.1MPa、t1=27℃，輸出空氣的壓力p2=0.6MPa。試按下列三種情況計(jì)算壓氣機(jī)所需要的理想功率（以kW表示）：①定溫壓縮；②絕熱壓縮（設(shè)κ=1.4）；③多變壓縮（設(shè)n=1.2）。解:(1)定溫壓縮(2)絕熱壓縮(3)多變壓縮某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)每小時(shí)吸入的空氣量V1=14013[解]①多變指數(shù)根據(jù)p1V1n=p2V2n，可得：

空氣為p1=1bar，T1=323K，V1=0.1m3，按多變過(guò)程壓縮至p2=8bar，V2=0.02m3。試求：①多變指數(shù)；②壓氣機(jī)消耗功；③壓縮終點(diǎn)空氣溫度；④壓縮過(guò)程中傳出的熱量。例題7.1[解]①多變指數(shù)空氣為p1=1bar，T1=323K，V14②壓氣機(jī)的耗功=1.292(8×0.02-1×0.1)×105/(1.292-1)=26.548kJ③壓縮終溫根據(jù)p1V1n=p2V2n，可得：

②壓氣機(jī)的耗功15④壓縮過(guò)程傳熱量根據(jù)題設(shè)可知空氣質(zhì)量m為：根據(jù)能量方程，有：=0.108×1.004(516.8-323)-26.548=-5.534kJ④壓縮過(guò)程傳熱量167.1.2余隙容積對(duì)氣體壓縮循環(huán)的影響

7.1.2余隙容積對(duì)氣體壓縮循環(huán)的影響17為了運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙，稱為余隙容積Vc壓縮過(guò)程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進(jìn)新氣，狀態(tài)未變余隙比：工程上一般＝0.03~0.0812233441V3V1V4Vp為了運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙，稱為余隙容積18余隙容積影響活塞排量研究VC對(duì)排氣量和Ws的影響新氣量產(chǎn)氣量有效吸氣量V3V1V4余隙容積影響活塞排量研究VC對(duì)排氣量和Ws的影響新氣量有效19VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響容積效率V3V1V4π

=p2／p1增壓比VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響容積效率V3V1V4π=p2／p1增壓20VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響討論：（1）p2/p1→，σ↑,ηv↓

（2）σ

和n→，p2/p1↑ηv↓,情況極限ηv=0。

容積效率VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響討論：（1）p2/p1→，σ↑,ηv21VC對(duì)理論耗功的影響設(shè)12和43兩過(guò)程n相同功＝面積12341＝面積12561－面積43564余隙對(duì)耗功不影響，但會(huì)影響容積效率。VC對(duì)理論耗功的影響設(shè)12和43兩過(guò)程n相同功＝面積1222三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積比均為6%，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa，27℃，出口壓力為0.5MPa，但壓縮過(guò)程的指數(shù)分別為：n1=1.4、n2=1.25、n3=1,試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過(guò)程的指數(shù)和壓縮過(guò)程相同）。解：三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積比均為6%，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa23某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)，其增壓比為7，活塞排量為0.009m3

，余隙比為0.06轉(zhuǎn)速為750r/min(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，壓縮過(guò)程多變指數(shù)為1.3。求（1）容積效率；（2）生產(chǎn)量（kg/h）；（3）理論消耗功率（kW）；（4）壓縮過(guò)程中放出的熱量。已知吸入空氣參數(shù)為p1=0.1MPa，t1=20℃，cv=0.718kJ/(k·kg)。解：由題意Vh=0.009m3，π=7，σ=0.06，

n=1.3（1）容積效率（2）生產(chǎn)量某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)，其增壓比為7，活塞排量為0.009m324（3）（4）（3）（4）257.1.3氣體多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻減小氣體壓縮過(guò)程中多變指數(shù)n：（1）水套冷卻（2）多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻低壓氣缸等溫線7.1.3氣體多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻減小氣體壓縮過(guò)程中多變指數(shù)n26多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻裝置多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻裝置27兩級(jí)壓縮中間冷卻分析存在最佳中間壓力使兩個(gè)氣缸中所消耗的功的總和最小

省功兩級(jí)壓縮中間冷卻分析存在最佳中間壓力使兩個(gè)氣缸中所消耗的功的28最佳增壓比的推導(dǎo)

省功最佳增壓比的推導(dǎo)省功29最佳增壓比的推導(dǎo)

省功欲求wc最小值→最有利中間壓力最佳增壓比的推導(dǎo)省功欲求wc最小值→最有利中間壓力30最佳增壓比的推導(dǎo)

省功ws最小值最佳增壓比可證明若m級(jí)最佳增壓比的推導(dǎo)省功ws最小值最佳增壓比可證明31分級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)1潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)分級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)1潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)32分級(jí)壓縮優(yōu)點(diǎn)21.各級(jí)氣缸的壓縮終了最高溫度相等(T2=T3)2.各級(jí)所消耗的壓縮功相等(wc.1=wc.2)

省功z級(jí)壓縮軸功：wc=zwc.1分級(jí)壓縮優(yōu)點(diǎn)21.各級(jí)氣缸的壓縮終了最高溫度相等(T2=T3333.每級(jí)向外散出的熱量相等，而且每級(jí)的中間冷卻器向外散出的熱量也相等。4.分級(jí)壓縮對(duì)提高容積效率有利，在每一級(jí)中升壓比縮小，其容積效率比不分級(jí)時(shí)大。評(píng)價(jià)指標(biāo):1.采取冷卻措施：壓氣機(jī)的定溫效率2.不采取冷卻措施：絕熱壓縮效率3.每級(jí)向外散出的熱量相等，而且每級(jí)的中間冷卻器向外散出的熱34一臺(tái)兩級(jí)壓氣機(jī)示功圖如圖

所示，若此壓氣機(jī)吸入空氣的溫度是t1=17℃，壓力p1=0.1MPa，壓氣機(jī)將空氣壓縮到p3=2.5MPa。壓氣機(jī)的生產(chǎn)量為500m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），兩個(gè)氣缸中的壓縮過(guò)程均按多變指數(shù)n=1.25進(jìn)行。以壓氣機(jī)所需要的功量最小作為條件，試求：（1）空氣在低壓氣缸中被壓縮后所達(dá)到的壓力p2；（2）壓氣機(jī)中氣體被壓縮后的最高溫度t2

和t3；（3）設(shè)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm，每個(gè)氣缸在每個(gè)進(jìn)氣沖程中吸入的空氣體積V1

和V2;（4）每級(jí)壓氣機(jī)中每小時(shí)所消耗的功W1

和W2，以及壓氣所消耗的總功W；（5）空氣在中間冷卻器及兩級(jí)氣缸中放出的熱量（kJ/h）。一臺(tái)兩級(jí)壓氣機(jī)示功圖如圖所示，若此壓氣機(jī)吸入空氣的溫度是t35（1）（2）壓氣機(jī)中空氣被壓縮后最高溫度（3）每小時(shí)吸氣量每轉(zhuǎn)一圈吸入空氣體積（1）（2）壓氣機(jī)中空氣被壓縮后最高溫度（3）每小時(shí)吸氣量36（4）壓氣機(jī)耗功（5）（4）壓氣機(jī)耗功（5）37例題7.2

實(shí)驗(yàn)室需要壓力p2=6.0MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是兩級(jí)壓縮？若采用兩級(jí)壓縮，最佳中間壓力p應(yīng)為多少？設(shè)大氣壓力p1=0.1MPa，大氣溫度T1=293K，n=1.25采用中冷器將壓縮空氣冷卻到初溫，求壓縮終了空氣的溫度T2’。[解]采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮，決定于壓縮終溫是否超過(guò)了規(guī)定值。如采用了一級(jí)壓縮，則終了溫度T2為：例題7.2

實(shí)驗(yàn)室需要壓力p2=6.0MPa的壓縮空氣，應(yīng)采38顯然超過(guò)了潤(rùn)滑油允許溫度，所以應(yīng)采用兩級(jí)壓縮中間冷卻。最佳中間壓力p為：

兩級(jí)壓縮后的終溫T2/則為：顯然超過(guò)了潤(rùn)滑油允許溫度，所以應(yīng)采用兩級(jí)壓縮中間冷卻。397.2葉輪式氣體壓縮循環(huán)

7.2葉輪式氣體壓縮循環(huán)

40葉輪式壓氣機(jī)簡(jiǎn)介

活塞式壓氣機(jī)優(yōu)、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量小轉(zhuǎn)速不高，間歇性吸氣與排氣，余隙容積的影響優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；沒(méi)有余隙影響；排氣量大缺點(diǎn)：每級(jí)壓比不高；摩擦損耗大葉輪式式壓氣機(jī)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：壓縮比高葉輪式壓氣機(jī)簡(jiǎn)介

活塞式壓氣機(jī)優(yōu)、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣41離心式壓縮機(jī)Centrifugalcompressor軸流式壓縮機(jī)axial-flowcompressor分類

螺旋槳壓氣機(jī)燃燒室氣輪機(jī)蝸輪減速器離心式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)分類

螺旋槳壓氣機(jī)燃燒室氣輪機(jī)蝸輪減42理想氣體壓縮實(shí)際過(guò)程和水蒸氣的壓縮實(shí)際過(guò)程

理論耗功實(shí)際耗功實(shí)際多耗功理想氣體壓縮實(shí)際過(guò)程和水蒸氣的壓縮實(shí)際過(guò)程理論耗功實(shí)際耗功437.3氣體壓縮效率

7.3氣體壓縮效率

44理想氣體（比熱容定值）的絕熱內(nèi)效率絕熱內(nèi)效率adiabatic

internal

efficiency氣壓機(jī)的定溫效率為什么熱力過(guò)程要接近定溫壓縮？理想氣體（比熱容定值）絕熱內(nèi)效率adiabatic

inte45例題7.3葉輪式壓縮機(jī)，氮?dú)膺M(jìn)口參數(shù)為p1=97.2kPa，T1=473K，出口壓力p2=311.11kPa，進(jìn)口處氮?dú)饬髁縬v=113.3m3/min，絕熱壓縮效率cs=0.80，略去進(jìn)出口動(dòng)能差和位能差。已知氮?dú)鈉p=1.038kJ/(kg?K)，Rg=0.297kJ/(kg?K)，k=1.4。求：①1min內(nèi)壓氣機(jī)可逆絕熱壓縮的耗功量；②1min內(nèi)實(shí)際耗功量；③1min內(nèi)由于不可逆而多耗功wc；④若T0=290K，求1min內(nèi)做功能力損失AL。例題7.3葉輪式壓縮機(jī)，氮?dú)膺M(jìn)口參數(shù)為p1=97.2kPa46[解]①根據(jù)題設(shè)，可知壓縮終溫T2可表示為：氮?dú)膺M(jìn)口比容v1為：

則氮?dú)膺M(jìn)口質(zhì)量流量為故1min內(nèi)壓氣機(jī)可逆絕熱壓縮的耗功量Wcs為：②1min內(nèi)實(shí)際耗功量Wcs/為：[解]①根據(jù)題設(shè)，可知壓縮終溫T2可表示為：氮?dú)膺M(jìn)口比容v47③1min內(nèi)由于不可逆而多耗功wc：

wc=Wcs/-Wcs=18.973-15.178=3.795kJ④若T0=290K，求1min內(nèi)做功能力損失AL為：

按絕熱壓縮效率定義，對(duì)于理想氣體，實(shí)際壓縮終溫T2/為：故氣體絕熱壓縮過(guò)程熵變?chǔ)12為：=126.6[1.038×ln(437.4/293)-0.297×ln(311.11/97.2)]=8.9099kJ/K1min內(nèi)做功能力損失AL=T0×ΔSiso=T0×ΔS12=293×8.9099=2610.6kJ③1min內(nèi)由于不可逆而多耗功wc：wc=Wcs/-48第7章氣體或蒸汽壓縮循環(huán)課件49單級(jí)活塞式壓氣機(jī)圖儲(chǔ)氣罐軸功AB單級(jí)活塞式壓氣機(jī)圖儲(chǔ)氣罐軸功AB50離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)升壓幅度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。風(fēng)機(jī)實(shí)體照片離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)升壓幅度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。風(fēng)機(jī)實(shí)體照片51大型離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)大型離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)52軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)流量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。普遍使用在航空，輪船，化工軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)流量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。53第3篇熱力學(xué)典型工程應(yīng)用

Typicalengineeringthermodynamics

第3篇熱力學(xué)典型工程應(yīng)用

Typicalengineer54本篇重點(diǎn)對(duì)典型熱力循環(huán)（氣體壓縮循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、氣體動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)）、氣體與蒸汽的可逆流動(dòng)、熱力學(xué)基本理論在化學(xué)過(guò)程的應(yīng)用等與人們生產(chǎn)生活息息相關(guān)的熱力學(xué)典型工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了闡述。本篇重點(diǎn)對(duì)典型熱力循環(huán)（氣體壓縮循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、氣體動(dòng)力55Gasorvaporcompressioncycle第7章氣體或蒸汽壓縮循環(huán)

Gasorvaporcompressioncycle56壓氣機(jī)：用來(lái)壓縮氣體的設(shè)備。氣體經(jīng)壓氣機(jī)消耗機(jī)械能被壓縮，壓力升高，稱為壓縮氣體。壓縮氣體用途：各種氣動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力、顆粒物料氣力輸送、大中型內(nèi)燃機(jī)的高壓空氣啟動(dòng)，冶金爐鼓風(fēng)、高壓氧艙、制冷工程以及化學(xué)工業(yè)中對(duì)氣體或蒸汽的壓縮等。壓氣機(jī)：用來(lái)壓縮氣體的設(shè)備。57壓氣機(jī)的作用及分類工作原理及構(gòu)造活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式葉輪式壓力范圍通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)引射式穩(wěn)定流動(dòng)壓縮循環(huán)為開式循環(huán)壓氣機(jī)的作用及分類工作原理及構(gòu)造活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式587-1活塞式氣體壓縮循環(huán)

7-1活塞式氣體壓縮循環(huán)597.1.1單級(jí)活塞式氣體壓縮循環(huán)

7.1.1單級(jí)活塞式氣體壓縮循環(huán)60特點(diǎn)：流量小，增壓比π(π

=p2／p1)大儲(chǔ)氣罐軸功AB三個(gè)階段：吸氣過(guò)程，壓縮過(guò)程，排氣過(guò)程理論壓氣過(guò)程：忽略余隙容積，可逆，無(wú)壓力損失65（1）工作原理1.絕熱壓縮2.定溫壓縮3.多變壓縮特點(diǎn)：流量小，增壓比π(π=p2／p1)大儲(chǔ)氣罐軸功AB61(2)氣體壓縮循環(huán)的理論耗功

過(guò)程f-1,2-g：氣體被吸入或排出氣缸的質(zhì)量遷移過(guò)程，熱力狀態(tài)不發(fā)生變化；1-2：閉口系統(tǒng)的壓縮熱力過(guò)程65壓縮過(guò)程耗功ws：∫pdv壓縮循環(huán)技術(shù)功wt：∫-vdp(2)氣體壓縮循環(huán)的理論耗功過(guò)程f-1,2-g：氣體被吸62●特別快，來(lái)不及換熱●特別慢，熱全散走●實(shí)際壓氣過(guò)程

壓縮過(guò)程分類sTn●特別快，來(lái)不及換熱●特別慢，熱全散走●實(shí)際壓氣過(guò)程壓縮過(guò)63三種壓氣過(guò)程理論耗功的計(jì)算Wc.T

=-Wt

=△H-QTWc.n

=△H-QnWc.s=-Wt

=△H-Qs=H2.s-H1=H2.s-H2.T=Qj-2T-2s-n-j定壓定溫定壓三種壓氣過(guò)程理論耗功的計(jì)算Wc.T=-Wt=△H-64三種壓氣過(guò)程的參數(shù)關(guān)系三種壓氣過(guò)程的參數(shù)關(guān)系65某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)每小時(shí)吸入的空氣量V1=140m3/h，吸入空氣的狀態(tài)參數(shù)是p1=0.1MPa、t1=27℃，輸出空氣的壓力p2=0.6MPa。試按下列三種情況計(jì)算壓氣機(jī)所需要的理想功率（以kW表示）：①定溫壓縮；②絕熱壓縮（設(shè)κ=1.4）；③多變壓縮（設(shè)n=1.2）。解:(1)定溫壓縮(2)絕熱壓縮(3)多變壓縮某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)每小時(shí)吸入的空氣量V1=14066[解]①多變指數(shù)根據(jù)p1V1n=p2V2n，可得：

空氣為p1=1bar，T1=323K，V1=0.1m3，按多變過(guò)程壓縮至p2=8bar，V2=0.02m3。試求：①多變指數(shù)；②壓氣機(jī)消耗功；③壓縮終點(diǎn)空氣溫度；④壓縮過(guò)程中傳出的熱量。例題7.1[解]①多變指數(shù)空氣為p1=1bar，T1=323K，V67②壓氣機(jī)的耗功=1.292(8×0.02-1×0.1)×105/(1.292-1)=26.548kJ③壓縮終溫根據(jù)p1V1n=p2V2n，可得：

②壓氣機(jī)的耗功68④壓縮過(guò)程傳熱量根據(jù)題設(shè)可知空氣質(zhì)量m為：根據(jù)能量方程，有：=0.108×1.004(516.8-323)-26.548=-5.534kJ④壓縮過(guò)程傳熱量697.1.2余隙容積對(duì)氣體壓縮循環(huán)的影響

7.1.2余隙容積對(duì)氣體壓縮循環(huán)的影響70為了運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙，稱為余隙容積Vc壓縮過(guò)程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進(jìn)新氣，狀態(tài)未變余隙比：工程上一般＝0.03~0.0812233441V3V1V4Vp為了運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙，稱為余隙容積71余隙容積影響活塞排量研究VC對(duì)排氣量和Ws的影響新氣量產(chǎn)氣量有效吸氣量V3V1V4余隙容積影響活塞排量研究VC對(duì)排氣量和Ws的影響新氣量有效72VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響容積效率V3V1V4π

=p2／p1增壓比VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響容積效率V3V1V4π=p2／p1增壓73VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響討論：（1）p2/p1→，σ↑,ηv↓

（2）σ

和n→，p2/p1↑ηv↓,情況極限ηv=0。

容積效率VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響討論：（1）p2/p1→，σ↑,ηv74VC對(duì)理論耗功的影響設(shè)12和43兩過(guò)程n相同功＝面積12341＝面積12561－面積43564余隙對(duì)耗功不影響，但會(huì)影響容積效率。VC對(duì)理論耗功的影響設(shè)12和43兩過(guò)程n相同功＝面積1275三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積比均為6%，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa，27℃，出口壓力為0.5MPa，但壓縮過(guò)程的指數(shù)分別為：n1=1.4、n2=1.25、n3=1,試求各壓氣機(jī)的容積效率（假設(shè)膨脹過(guò)程的指數(shù)和壓縮過(guò)程相同）。解：三臺(tái)空氣壓縮機(jī)的余隙容積比均為6%，進(jìn)氣狀態(tài)均為0.1MPa76某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)，其增壓比為7，活塞排量為0.009m3

，余隙比為0.06轉(zhuǎn)速為750r/min(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，壓縮過(guò)程多變指數(shù)為1.3。求（1）容積效率；（2）生產(chǎn)量（kg/h）；（3）理論消耗功率（kW）；（4）壓縮過(guò)程中放出的熱量。已知吸入空氣參數(shù)為p1=0.1MPa，t1=20℃，cv=0.718kJ/(k·kg)。解：由題意Vh=0.009m3，π=7，σ=0.06，

n=1.3（1）容積效率（2）生產(chǎn)量某單級(jí)活塞式壓氣機(jī)，其增壓比為7，活塞排量為0.009m377（3）（4）（3）（4）787.1.3氣體多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻減小氣體壓縮過(guò)程中多變指數(shù)n：（1）水套冷卻（2）多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻低壓氣缸等溫線7.1.3氣體多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻減小氣體壓縮過(guò)程中多變指數(shù)n79多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻裝置多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻裝置80兩級(jí)壓縮中間冷卻分析存在最佳中間壓力使兩個(gè)氣缸中所消耗的功的總和最小

省功兩級(jí)壓縮中間冷卻分析存在最佳中間壓力使兩個(gè)氣缸中所消耗的功的81最佳增壓比的推導(dǎo)

省功最佳增壓比的推導(dǎo)省功82最佳增壓比的推導(dǎo)

省功欲求wc最小值→最有利中間壓力最佳增壓比的推導(dǎo)省功欲求wc最小值→最有利中間壓力83最佳增壓比的推導(dǎo)

省功ws最小值最佳增壓比可證明若m級(jí)最佳增壓比的推導(dǎo)省功ws最小值最佳增壓比可證明84分級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)1潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)分級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)1潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)85分級(jí)壓縮優(yōu)點(diǎn)21.各級(jí)氣缸的壓縮終了最高溫度相等(T2=T3)2.各級(jí)所消耗的壓縮功相等(wc.1=wc.2)

省功z級(jí)壓縮軸功：wc=zwc.1分級(jí)壓縮優(yōu)點(diǎn)21.各級(jí)氣缸的壓縮終了最高溫度相等(T2=T3863.每級(jí)向外散出的熱量相等，而且每級(jí)的中間冷卻器向外散出的熱量也相等。4.分級(jí)壓縮對(duì)提高容積效率有利，在每一級(jí)中升壓比縮小，其容積效率比不分級(jí)時(shí)大。評(píng)價(jià)指標(biāo):1.采取冷卻措施：壓氣機(jī)的定溫效率2.不采取冷卻措施：絕熱壓縮效率3.每級(jí)向外散出的熱量相等，而且每級(jí)的中間冷卻器向外散出的熱87一臺(tái)兩級(jí)壓氣機(jī)示功圖如圖

所示，若此壓氣機(jī)吸入空氣的溫度是t1=17℃，壓力p1=0.1MPa，壓氣機(jī)將空氣壓縮到p3=2.5MPa。壓氣機(jī)的生產(chǎn)量為500m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），兩個(gè)氣缸中的壓縮過(guò)程均按多變指數(shù)n=1.25進(jìn)行。以壓氣機(jī)所需要的功量最小作為條件，試求：（1）空氣在低壓氣缸中被壓縮后所達(dá)到的壓力p2；（2）壓氣機(jī)中氣體被壓縮后的最高溫度t2

和t3；（3）設(shè)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm，每個(gè)氣缸在每個(gè)進(jìn)氣沖程中吸入的空氣體積V1

和V2;（4）每級(jí)壓氣機(jī)中每小時(shí)所消耗的功W1

和W2，以及壓氣所消耗的總功W；（5）空氣在中間冷卻器及兩級(jí)氣缸中放出的熱量（kJ/h）。一臺(tái)兩級(jí)壓氣機(jī)示功圖如圖所示，若此壓氣機(jī)吸入空氣的溫度是t88（1）（2）壓氣機(jī)中空氣被壓縮后最高溫度（3）每小時(shí)吸氣量每轉(zhuǎn)一圈吸入空氣體積（1）（2）壓氣機(jī)中空氣被壓縮后最高溫度（3）每小時(shí)吸氣量89（4）壓氣機(jī)耗功（5）（4）壓氣機(jī)耗功（5）90例題7.2

實(shí)驗(yàn)室需要壓力p2=6.0MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是兩級(jí)壓縮？若采用兩級(jí)壓縮，最佳中間壓力p應(yīng)為多少？設(shè)大氣壓力p1=0.1MPa，大氣溫度T1=293K，n=1.25采用中冷器將壓縮空氣冷卻到初溫，求壓縮終了空氣的溫度T2’。[解]采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮，決定于壓縮終溫是否超過(guò)了規(guī)定值。如采用了一級(jí)壓縮，則終了溫度T2為：例題7.2

實(shí)驗(yàn)室需要壓力p2=6.0MPa的壓縮空氣，應(yīng)采91顯然超過(guò)了潤(rùn)滑油允許溫度，所以應(yīng)采用兩級(jí)壓縮中間冷卻。最佳中間壓力p為：

兩級(jí)壓縮后的終溫T2/則為：顯然超過(guò)了潤(rùn)滑油允許溫度，所以應(yīng)采用兩級(jí)壓縮中間冷卻。927.2葉輪式氣體壓縮循環(huán)

7.2葉輪式氣體壓縮循環(huán)

93葉輪式壓氣機(jī)簡(jiǎn)介

活塞式壓氣機(jī)優(yōu)、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量小轉(zhuǎn)速不高，間歇性吸氣與排氣，余隙容積的影響優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；沒(méi)有余隙影響；排氣量大缺點(diǎn)：每級(jí)壓比不高；摩擦損耗大葉輪式式壓氣機(jī)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：壓縮比高葉輪式壓氣機(jī)簡(jiǎn)介

活塞式壓氣機(jī)優(yōu)、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣94離心式壓縮機(jī)Centrifugalcompressor軸流式壓縮機(jī)axial-flowcompressor分類

螺旋槳壓氣