《工程熱力學(xué)》第四版課件-第8章

第八章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程ProcessesinCompressor8-1概述8-2單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理和理論耗功量8-3余隙容積的影響8-4多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻8-5葉輪式壓氣機(jī)工作原理1第八章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程ProcessesinCompr壓縮氣體的用途：動(dòng)力機(jī)、風(fēng)動(dòng)工具、制冷工程、化學(xué)工業(yè)、潛水作業(yè)、醫(yī)療、休閑等。8–1概述壓頭高低

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2壓縮氣體的用途：8–1概述壓頭高低通風(fēng)機(jī)—表壓0.01壓氣機(jī)分類按工作原理★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)3壓氣機(jī)分類★活塞式—壓頭高，流量小，間隙生產(chǎn)★葉輪式—壓頭低另有羅茨式壓氣機(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(guò)程不是循環(huán)4另有羅茨式壓氣機(jī)(Rootsblower),等等。壓氣機(jī)不8–2單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理和理論耗功量一、工作原理0-1：吸氣，傳輸推動(dòng)功p1v12-3：排氣，傳輸推動(dòng)功p2v2壓氣機(jī)耗功：注意：壓氣機(jī)生產(chǎn)量通常用單位時(shí)間里生產(chǎn)氣體的標(biāo)準(zhǔn)立方米表示，不同于進(jìn)氣或排氣狀態(tài)。1-2：壓縮，耗外功58–2單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理和理論耗功量一、工作原理二、理論耗功wC取決于初、終態(tài)及過(guò)程特征1.絕熱壓縮2.等溫壓縮3.多變壓縮6二、理論耗功wC取決于初、終態(tài)及過(guò)程特征1討論：a）理想壓縮是等溫壓縮

b）通常為多變壓縮,1<n<κ

思考

自行車輪胎壓力通常應(yīng)維持在0.25MPa左右，用手動(dòng)打氣筒向輪胎充氣時(shí)用濕毛巾包在打氣筒外壁，會(huì)有什么后果？7討論：理想壓縮是b）通常為多變壓縮,1<n<κ8–3余隙容積的影響一、余隙容積（clearancevolume）

產(chǎn)生原因布置進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)制造公差部件熱膨脹幾個(gè)名詞：氣缸工作容積(活塞排量)Vh(=V1–V3)（cylinderdisplacement;strokevolume;pistondisplacement;pistonsweptvolume）余隙容積Vc（=V3）有效吸氣容積Ves（=V1–V4）余隙容積比(clearance-to-pistondisplacementratio)=Vc/Vh88–3余隙容積的影響一、余隙容積（clearance生產(chǎn)過(guò)程：1-2質(zhì)量m1氣體壓縮：p1p22-3氣體排向儲(chǔ)氣罐3-4氣體膨脹p2

p14-1氣體吸入氣缸生產(chǎn)量(每周期)：9生產(chǎn)過(guò)程：氣體排向儲(chǔ)氣罐3-4氣體膨脹p2p14-1氣二、余隙容積對(duì)生產(chǎn)量的影響容積效率（volumetricefficiency）討論：10二、余隙容積對(duì)生產(chǎn)量的影響容積效率（volumetrice三、余隙容積對(duì)理論耗功的影響11三、余隙容積對(duì)理論耗功的影響11即余隙對(duì)理論耗功無(wú)影響（實(shí)際上還是使耗功增大）。歸納：

余隙存在使1）生產(chǎn)量下降2）實(shí)際耗功增大有害容積12即余隙對(duì)理論耗功無(wú)影響（實(shí)際上還是使耗功增大）。歸納：有害容

8–4多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻一、多級(jí)壓縮分級(jí)壓縮（multistagecompression）

，級(jí)間冷卻（interveningcooling）

。工程上需要高壓氣體，但壓縮過(guò)程中隨p升高T升高；V

下降。為使138–4多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻一、多級(jí)壓縮分級(jí)壓縮（mu二、理論耗功分析1n低壓缸ap中冷器3n高壓缸2每生產(chǎn)1kg壓縮氣體：令14二、理論耗功分析1n低壓缸ap中冷器3n高壓缸2每生產(chǎn)1k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(rùn)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）15推廣：若m級(jí)，則討論：選擇各級(jí)中間壓力，優(yōu)點(diǎn)：a.各級(jí)耗

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)4）真空泵(vacuumpump)的實(shí)質(zhì)也是壓氣機(jī)，是出口壓力為恒值—環(huán)境壓力，進(jìn)氣壓力不斷降低的壓氣機(jī)。例A655355*例A45515516d.各缸按比例縮小2）若分級(jí)m，則趨于定溫壓縮但由8–5葉輪式壓氣機(jī)工作原理

一、簡(jiǎn)介

葉輪式壓氣機(jī)(turbo-compressor)

：

轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大沒(méi)有余隙影響；但每級(jí)壓比不高。二、葉輪式壓氣機(jī)熱力學(xué)分析由于排量大，運(yùn)轉(zhuǎn)快，難冷卻，可作絕熱壓縮考慮。離心式壓氣機(jī)centrifugalcompressor軸流式壓氣機(jī)axial-flowcompressor178–5葉輪式壓氣機(jī)工作原理一、簡(jiǎn)介二、葉輪式壓氣