第八章壓氣機(jī)的熱力過程

第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，盡管活塞式和葉輪 式的結(jié)構(gòu)和工作原理都不同，但壓縮過程中氣體的狀態(tài)變化本質(zhì)上是一致的。本章主要內(nèi)容：以活塞式壓氣機(jī)為重點(diǎn)，分析壓縮氣體生產(chǎn)過程的熱力學(xué)特性第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日壓氣機(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)。什么是壓氣機(jī)：第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日壓氣機(jī)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)壓頭高低通風(fēng)機(jī)—表壓0.01MPa以下鼓風(fēng)機(jī)—表壓0.1~0.3MPa壓氣機(jī)—表壓0.3MPa以上第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日另有羅茨式壓氣機(jī)(Rootsblower)等等壓氣機(jī)不是動(dòng)力機(jī)，壓氣機(jī)中進(jìn)行的過程不是循環(huán)第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日8-1單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理和理論耗功量第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、工作原理f－1：氣體引入氣缸1－2：氣體在氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮2－g：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

f-1和2-g過程第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日熱力過程，氣體的參數(shù)發(fā)生變化。有兩種極限情況：絕熱過程1－2s定溫過程1－2T實(shí)際壓縮1－2n

1－2過程第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、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，所以壓氣機(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)耗功可見壓氣機(jī)耗功以技術(shù)功計(jì)。第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、壓氣機(jī)的理論耗功量（1）可逆絕熱壓縮三種壓縮過程耗功量第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、壓氣機(jī)的理論耗功量（2）可逆多變壓縮三種壓縮過程耗功量第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、壓氣機(jī)的理論耗功量（3）可逆定溫壓縮三種壓縮過程耗功量第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、壓氣機(jī)的理論耗功量三種壓縮過程耗功量第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日8-2余隙容積的影響第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、余隙容積當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂面與氣缸蓋間留有一定的空隙，為余隙容積VcVh為氣缸排量：因?yàn)?－4為余隙容積中剩余氣體的膨脹過程（多變過程），所以4－1表示有效進(jìn)氣。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、余隙容積的影響生產(chǎn)量：有效吸氣容積：容積效率：

余隙容積百分比Vc/Vh和多變指數(shù)n一定時(shí)，增壓比越大，則容積效率越低，且當(dāng)增加到一定值時(shí)容積效率為零。增壓比一定時(shí)余隙容積百分比越大，容積效率越低。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、余隙容積的影響理論耗功量：可見有余隙容積后，如果增壓相同，理論上所消耗的功與無余隙容積時(shí)相同。但容積效率降低，需要壓縮同樣數(shù)量的氣體，需要更大的壓氣機(jī)。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日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第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、兩級(jí)壓縮、中間冷卻壓氣機(jī)第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日1n低壓缸ap中冷器3n高壓缸2每生產(chǎn)1kg壓縮氣體：令第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日推廣：若m級(jí)，則討論：

1）按選擇各級(jí)中間壓力，優(yōu)點(diǎn)：

a.各級(jí)耗功相等（總耗功有利于曲軸平衡

b.各缸終溫相同小于不如此分配時(shí)各缸終溫中最高者，有利于潤滑油工作及使可靠性增加。

c.各級(jí)散熱相同各中冷器散熱相等）第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日

d.各缸按比例縮小

e.對(duì)提高整機(jī)容積效率v有利2）若分級(jí)m，則趨于定溫壓縮但由于體積龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性下降，一般2-4級(jí)。3）定溫效率(isothermalefficiency)第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日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。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、葉輪式壓氣機(jī)工作原理軸流式離心式第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、葉輪式壓氣機(jī)分