工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程第一節(jié)單級活塞式壓氣機(jī)的工作原理一、結(jié)構(gòu)簡圖

主要部件：1、活塞2、氣缸3、濾清器4、吸、排氣閥5、散熱肋片排入空氣瓶中工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程二、工作過程1、吸氣過程0-12、壓縮過程1-23、排氣過程2-3圖中2-3和0-1不是狀態(tài)變化，而是表示氣缸內(nèi)氣體質(zhì)量的變化。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程PVTs112’2’2”2”P1P2P2P122三種壓縮過程圖示1-2’定溫過程1-2”絕熱過程1-2多變過程工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程第二節(jié)單級活塞式壓氣機(jī)所消耗的機(jī)械功和容積效率壓氣機(jī)所需的功Wc，在數(shù)值上等于壓縮過程的技術(shù)功。技術(shù)功工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

示功圖p-V圖所包圍的面積表示壓氣機(jī)的耗功，可以看出定溫壓縮耗功最少，排溫最低，而絕熱壓縮所消耗的機(jī)械功最大，排溫最高。因此對壓氣機(jī)應(yīng)加強(qiáng)冷卻，不僅減少耗功，而且保證潤滑條件。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程1、可逆定溫壓縮2、可逆絕熱壓縮3、可逆多變壓縮1kg工質(zhì)從“理想氣體的過程”得技術(shù)功（即壓氣機(jī)的耗功）公式。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程二、容積效率

余隙容積clearance

volume

產(chǎn)生原因：布置進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)制造公差部件熱膨脹工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

有余隙容積壓縮機(jī)示功圖p21V1-V4Vc4VVh31、有余隙容積存在時(shí)，對Wc的影響工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

有余隙容積壓縮機(jī)示功圖p21V1-V4Vc4VVh3式中，V1-V4=m’v1,m’為有余隙容積時(shí)進(jìn)入氣缸的氣體質(zhì)量壓縮1kg氣體所消耗的功為：無余隙容積時(shí)，壓縮1kg氣體所消耗的功為：有余隙容積和無余隙容積時(shí)，壓縮1kg氣體所消耗的功是相同的工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程2、有余隙容積存在時(shí)，對供氣量（生產(chǎn)量）的影響p21V1-V4Vc4VVh3容積效率：有效吸氣容積與氣缸工作容積之比。有效吸氣容積：V=V1-V4氣缸工作容積：Vh=V1-Vc工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程增大時(shí)，容積效率降低；提高時(shí)，容積效率也降低。容積效率：稱為壓縮機(jī)的余隙比稱為壓縮機(jī)的增壓比工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程對于壓力較高的情況，一般采用雙級壓縮和中間冷卻。VhVcVpVp2pb3421增壓比對容積效率及排溫的影響2’4’3’P2’3”(2”)P2”3、增壓比對容積效率的影響

V，v

，當(dāng)增加到某一數(shù)值時(shí)，V=0，v

=0，活塞徒勞往返，無壓縮氣體排出，同時(shí)，壓縮終溫t2

，為保證潤滑，要求t2

<160°C，

7,=2-6。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程一、工作原理及簡圖

雙級活塞式壓氣機(jī)示意圖

冷卻水第三節(jié)雙級活塞式壓氣機(jī)的工作過程工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程p30p2p113’4252’多變過程定溫線3二、雙級活塞式理想壓氣機(jī)p-V圖雙級壓縮省功而且壓縮終溫較低，有利于潤滑。p1p3pV

雙級活塞式壓氣機(jī)p-V和T-S圖工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程三、雙級活塞式壓氣機(jī)的耗功及最佳增壓比壓縮1kg氣體所消耗的功最有效的冷卻：T2’=T1即p1v1

=p2v2’p2的選擇工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程耗功最小，則兩級增壓比應(yīng)相同，這個(gè)增壓比稱為最佳增壓比。采用最佳增壓比，且有效冷卻，則各級耗功相同，每一級均為m級壓縮，最佳增壓比為工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

雙級壓縮中間冷卻T-s圖p2p3T2p11T1sT3’32’2qLqH采用最佳增壓比進(jìn)行雙級壓縮的優(yōu)點(diǎn)：1、省功2、各缸負(fù)荷均勻3、終溫相同，各缸散熱量相等工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程例題：

某兩級壓縮、中間冷卻的活塞式壓氣機(jī)。每小時(shí)吸入p1=0.1Mpa，t1=170c

kg，可逆多變壓縮到p3=6Mpa。設(shè)各級多變指數(shù)為1.2，試分析這個(gè)裝置的工作情況，并與單級多變壓縮（n=1.2）至同樣增壓比時(shí)的情況相比較。

解

單級多變壓縮時(shí)排氣溫度為

t3=300.790c

單級壓縮時(shí)壓氣機(jī)消耗的功率為工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程最佳增壓比

各級的排氣溫度為

兩級壓縮時(shí)壓氣機(jī)消耗的總功率為

工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程第四節(jié)葉輪式壓氣機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：流量大、氣體能無間歇地連續(xù)流進(jìn)流出徑流式（即離心式）

軸流式

機(jī)械能——增加動(dòng)能—壓力增加葉片擴(kuò)壓管離心式壓氣機(jī)中，氣流沿軸向進(jìn)入葉輪，受高速旋轉(zhuǎn)的葉輪推動(dòng)，依靠離心力的作用而加速。然后在渦殼型流道（相當(dāng)于擴(kuò)壓管）中降低流速提高壓力。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程

葉輪式壓氣機(jī)：轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸、排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大

。沒有余隙影響；但每級壓比不高。由于排量大，運(yùn)轉(zhuǎn)快，難冷卻，可作絕熱壓縮考慮。工程熱力學(xué)課件壓氣機(jī)熱力過程三、汽輪機(jī)流入流出12wsq=0wt=wS四、泵和壓縮機(jī)復(fù)習(xí)一下第一定律的相關(guān)內(nèi)容工程熱力學(xué)課