工程热力学与传热学气体压缩及动力过程.ppt

工程热力学与传热学 工程热力学 第六章 气体的压缩过程及动力循环 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。 6.1 压气机的压气过程 通风机（0.01MPa) 鼓风机（0.010.2MPa) 压气机（0.2MPa) 压气机的分类： 按工作原理和构造来分： 活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器 按压缩气体压力范围来分： 真空泵 一、单级活塞式压气机的压气过程 41：气体进入气缸 12：气体在气缸内被压缩 23：气体流出气缸 可能的压缩过程： 绝热过程： 定温过程： 实际过程： 过程进行缓慢，冷却理想 过程进行很快，且无冷却 有冷却但不充分 二、压气机的理论耗功量 s T n 定温压缩耗功最 少、终温最低 n = k 1n k 多变压气过程理论消耗功 ： 可逆绝热压缩： 可逆多变压缩： 可逆定温压缩： 压缩比： 空气滤清器 进气阀气 缸活 塞 散热片排气阀 单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图 单级活塞式压气机结构示意图 二、余隙容积的影响 活塞运动到上死 点位置时，活塞顶 面与气缸盖间留有 一定的空隙，称为 余隙容积。 余隙容积 压缩过程 排气，状态不变 残留气体膨胀 进新气，状态不变 上止点 （上死点） 气缸排量 v余隙容积的存在使产气量下降 有效吸气容积 容积效率 设1-2和3-4都 为多变过程，且 n相等，则 生产量减少 生产量为零 增压比增压比 余隙容积比余隙容积比 增压比增压比 增大，增大， h h V V 越低；越低； 增大到某值时增大到某值时 h h V V 为零。为零。 设12和43两过程n 相同 理想情况下，余隙容 积对单位产气量功耗 无影响；实际情况并 非如此。 (一)工作原理及简图 双级活塞式压气机示意图 冷却水 三 双级活塞式压气机的工作过程 p3 0 p2 p11 4 6 2 3 多变 过程 定温线 4 5 二)、双级活塞式理想压缩机 p-V 图 双级压缩省功而且压缩终 温较低，有利于润滑。 单级压缩：面积012560 p1p4： 双级压缩：面积0123460p V 双级活塞式压气机p-V图 三)、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比 压缩1kg气体所消耗的功 在p1和p4 间合理选择p2，可使压气机消耗的功最少。对上式求一 阶导数并令其等于零，结果解得 即 耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为最佳增压比。 压气机消耗的功是每个气缸消耗功的两倍 采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为 m级压缩，最佳增压比为 双级压缩中间冷却T-s图 p2p3 T2 p1 1 T1 s T 3 3 2 2 qL qH 采用最佳增压比进行双级 压缩的优点： 1、省功 2、各缸负荷均匀 3、终温相同，各缸散热量相 等 采用多级压缩，级间冷却，当级数趋向无穷多时压缩过 程趋向等温压缩，此时消耗的压缩功应最小？ 纯粹从热力学理论来看是这样，但实践中多级压气机 用于生产高压的压缩气体时，级数不能过多，级数过多 会使机构复杂，造价增高，运行可靠性下降，活塞式压 气机一般常用的为两级或三级，最多不超过六级。 四 叶轮式压气机 优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出 径流式（即离心式） 轴流式 机械能增加动能压力增加 叶片扩压管 任意工质、任意绝热过程压缩