工程热力学课件：压气机的热力过程.ppt

1第八章压气机的热力过程 2压气机是生产压缩气体的设备，它不是动力机，而是用消耗机械能来得到压缩气体的一种工作机。压气机中进行的是气体升压过程，不是一个循环。压气机： 3压缩气体的用途：动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、休闲等。压头高低通风机—表压0.01MPa以下鼓风机—表压0.1~0.3MPa压气机—表压0.3MPa以上 4压气机分类按工作原理★活塞式—压头高，流量小，间隙生产★叶轮式—压头低，流量大，连续生产 5从热力学观点出发，尽管活塞式和叶轮式的结构和工作原理都不同，但压缩过程中气体的状态变化本质上是一致的。本章主要内容：以活塞式压气机为重点，分析压缩气体生产过程的热力学特性。 6§8-1单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 7理论压气功(可逆过程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式压气机的压气过程技术功wt 8一、工作原理f－1：气体引入气缸1－2：气体在气缸内进行压缩2－g：气体流出气缸，输向储气筒不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状态不发生变化，缸内气体的数量发生变化。f-1和2-g过程 9(1)特别快，来不及换热。(2)特别慢，热全散走。(3)实际压气过程是可能的压气过程sTn 10二、压气机的理论耗功量压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与进、排气过程推动功的代数和：压气机耗功可见压气机耗功以技术功计。 11二、压气机的理论耗功量（1）可逆绝热压缩三种压缩过程耗功量 12（2）可逆多变压缩三种压缩过程耗功量 13（3）可逆定温压缩三种压缩过程耗功量 14三种压气过程的参数关系 15三种压气过程的技术功数值最小重要启示 16§8-2余隙容积的影响 17避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙余隙容积压缩过程排气，状态未变残留气体膨胀进新气，状态未变一、活塞式压气机的余隙容积 18活塞排量研究余隙容积VC对耗功和产气量的影响新气量产气量有效吸气容积 19二、余隙容积的影响(1)生产量：有效吸气容积：容积效率：余隙容积的存在导致Vh不能被全部利用。π－增压比 20余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增压比越大，则容积效率越低，且当增加到一定值时容积效率为零。增压比一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。 21（2）余隙容积VC对理论耗功的影响设12和43两过程n相同功＝面积12341＝面积12561－面积43564 22余隙容积VC对理论压气功的影响余隙对单位产气量耗功不影响p1V=mRgT1 23§8－3多级压缩和级间冷却单级压缩的不足：(1)n或π较大时，压缩终温高；(2)π较大时，容积效率ηv低；(3)n较大时，耗功大。采用水套冷却的方法：可使压缩过程多变指数小些，①耗功大的问题可以解决；②压缩终温高得到部分解决；水套冷却有局限性：叶轮式压气机中无法采用。考虑容积效率方面会发现容积效率低是单级压缩中无法解决的难题。采用多级压缩和级间冷却可以解决上述三方面的问题。本节以两级压缩、中间冷却为例对此进行探讨。 24两级压缩中间冷却分析有一个最佳增压比 251.耗功量计算设两级压缩的多变指数相同，且 262.最佳增压比同理，对于m级压缩、级间冷却： 27采用最佳增压比的好处（1）每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡；（2）每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同；（3）每级向外排出的热量相等；（4）各级气缸容积按增压比递减； 283.压气机定温效率活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应尽可能采用冷却措施，力求接近定温过程。工程上采用压气机的定温效率来作为活塞式压气机性能优劣的指标： 29其他需要注意的地方：润滑油要求t<160~180℃,高压压气机必须分级 30分级压缩的级数省功分级冷却降低出口温度多级压缩达到无穷多级(1)不可能实现(2)结构复杂(成本高)所以，一般采用2~4级压缩T减少余隙容积的影响 答疑安排：D423周六：上午8:30—11:00下午3:00—5:00晚上7:00—9:00周日：上午8:30—11:00工程热力学考试时间：6月23日下午14:30—16:30考试地点：建环：南教201储运（1—3）：南教202储运（4—6）：南教20331