第8章-壓氣機(jī)的熱力過程

第八章壓氣機(jī)的熱力過程教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生了解壓氣機(jī)熱力過程。知識(shí)點(diǎn)：活塞式壓氣機(jī)工作原理，耗功量計(jì)算；余隙容積對(duì)壓氣機(jī)性能的影響；多級(jí)壓縮與級(jí)間冷卻；葉輪式壓氣機(jī)的工作原理。重點(diǎn)：壓氣機(jī)耗功量的計(jì)算方法，提高壓氣機(jī)效率的方法和途徑。難點(diǎn)：多級(jí)壓縮過程中各級(jí)增壓比的確定，提高壓氣機(jī)效率的方法和途徑。

壓氣機(jī)是生產(chǎn)壓縮氣體的設(shè)備，它不是動(dòng)力機(jī)，而是用消耗機(jī)械能來得到壓縮氣體的一種工作機(jī)。壓氣機(jī)：通風(fēng)機(jī)（＜0.01MPa)鼓風(fēng)機(jī)（0.01～0.3MPa)壓氣機(jī)（>0.3MPa)壓氣機(jī)的分類：按工作原理和構(gòu)造來分：活塞式壓氣機(jī)葉輪式壓氣機(jī)特殊引射式壓縮器按壓縮氣體壓力范圍來分：收縮器

靜葉片動(dòng)葉片擴(kuò)壓器軸流式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)殼轉(zhuǎn)子止推軸承支撐軸承聯(lián)軸器軸端密封進(jìn)口導(dǎo)向葉片軸流式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖擴(kuò)壓管離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)氣室進(jìn)氣口葉輪蝸殼出氣口出口擴(kuò)壓器主軸出口擴(kuò)壓器離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖空氣濾清器進(jìn)氣閥氣缸活塞散熱片排氣閥單級(jí)活塞式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖單級(jí)活塞式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖噴管混合室擴(kuò)壓管高壓工作流體被引射流體引射式壓縮器——引射器引射式壓縮器——引射器8-1單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理和理論耗功量pva一、工作原理pva一、工作原理pva一、工作原理pva一、工作原理pva1同14一、工作原理pva1一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva1同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva1一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮2－b：氣體流出氣缸bV１12abpVV2p20同14a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體在氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮2－b：氣體流出氣缸，輸向儲(chǔ)氣筒

不是熱力過程，只是氣體的移動(dòng)過程，氣體狀態(tài)不發(fā)生變化，缸內(nèi)氣體的數(shù)量發(fā)生變化。

a-1和2-b過程一、工作原理二、壓氣機(jī)的理論耗功量壓縮氣體的生產(chǎn)過程包括氣體的流入、壓縮和輸出，壓氣機(jī)耗功應(yīng)等于壓縮過程耗功與進(jìn)、排氣過程推動(dòng)功的代數(shù)和：

壓氣機(jī)耗功

壓氣機(jī)耗功以技術(shù)功計(jì)。V１12abpVV2p20活塞式壓氣機(jī)的理論壓縮耗功對(duì)于理想氣體:（1）可逆絕熱壓縮

理想氣體三種壓縮過程耗功量（2）可逆多變壓縮（3）可逆定溫壓縮定溫、定熵、多變壓縮消耗理論功的比較pvTs12S2T12np2p12S2T2nabp2p1jmn結(jié)論：定溫、定熵、多變壓縮消耗理論功的比較

三、壓氣機(jī)的實(shí)際耗功（壓氣機(jī)的效率）1.壓氣機(jī)的實(shí)際耗功對(duì)于理想氣體12sp1p2sT2‘2.壓氣機(jī)的絕熱效率壓氣機(jī)的實(shí)際耗功8-2余隙容積的影響V=V１－V４V

h=V１－V3V4–V3V

e12nn4350p有余隙的活塞式壓氣機(jī)的工作過程V

hV有余隙的壓氣機(jī)工作過程V=V１－V４V

h=V１－V3V4–V3V

e12nn4350pV實(shí)際進(jìn)入氣缸的氣體所占的體積余隙容積為活塞排量有余隙時(shí)的理論壓氣功為假定1—2及3—4兩過程的n相同，一、余隙容積對(duì)理論壓氣功的影響余隙容積對(duì)理論壓氣功的對(duì)于1kg氣體

表明，不論有無(wú)余隙，壓縮單位質(zhì)量氣體所消耗的理論壓氣功相同。

二、余隙對(duì)排氣量的影響

有效的吸氣容積小于活塞排量，降低了活塞排量的利用率。它用兩者的比值容積效率ηv表示。是余隙與活塞排量的比值，稱為余隙比，通常為0.03～0.08。余隙對(duì)排氣量的影響p2p1V1340VVeVh三、增壓比對(duì)容積效率的影響8－3多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻

省功（減少壓縮過程的多變指數(shù)）避免單級(jí)壓縮因增壓比太高而影響容積效率多級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻壓氣機(jī)裝置系統(tǒng)圖低壓缸中間冷卻器高壓缸冷卻水多級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻壓氣機(jī)裝置系統(tǒng)一、兩級(jí)壓縮、中間冷卻壓氣機(jī)3T3n3p3p2p1p21vs133s2T多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻的壓氣機(jī)熱力過程在p-V圖和T-s圖上的表示p1p2p33T3s3n多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻的壓氣機(jī)熱力過程在p-V圖和T-s圖上的表示二、兩級(jí)壓縮、中間冷卻分析耗功量設(shè)兩級(jí)壓縮的多變指數(shù)相同，且二、兩級(jí)壓縮、中間冷卻分析最佳增壓比對(duì)于m級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻：二、兩級(jí)壓縮、中間冷卻分析設(shè)計(jì)原則與特點(diǎn)每級(jí)壓氣機(jī)所需的功相等，有利于壓氣機(jī)曲軸的平衡每個(gè)氣缸中氣體壓縮后所達(dá)到的最高溫度相同每級(jí)向外排出的熱量相等各級(jí)氣缸容積按增壓比遞減二、兩級(jí)壓縮、中間冷卻分析壓氣機(jī)定溫效率工程上采用壓氣機(jī)的定溫效率來作為活塞式壓氣機(jī)性能優(yōu)劣的指標(biāo)：8－4葉輪式壓氣機(jī)的工作原理

與活塞式壓氣機(jī)相比，葉輪式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，輸氣量大，輸氣均勻且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高。缺點(diǎn)是增壓比小。葉輪式壓氣機(jī)分為離心式與軸流式兩種型式。一、葉輪式壓氣機(jī)工作原理收縮器

靜葉片動(dòng)葉片擴(kuò)壓器軸流式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)殼轉(zhuǎn)子止推軸承支撐軸承聯(lián)軸器軸端密封進(jìn)口導(dǎo)向葉片軸流式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖擴(kuò)壓管離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)氣室進(jìn)氣口葉輪蝸殼出氣口出口擴(kuò)壓器主軸出口擴(kuò)壓器離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖二、葉輪式壓氣機(jī)分析不可逆絕熱壓縮1－2’定熵壓縮過程1－2s理想壓縮過程實(shí)際壓縮過程壓氣機(jī)的絕熱效率例題①判斷A、B哪組儀表測(cè)量的參數(shù)是正確的，并說明理由；②壓氣機(jī)的實(shí)際耗功(kJ/kg)；③理想情況下壓氣機(jī)的耗功(kJ/kg)；④該壓氣機(jī)的效率。Ts12p1p2一壓氣機(jī)絕熱壓縮空氣，已知進(jìn)