过控热力学第08章压气机的热力过程

1、工程热力学EngineeringThermodynamics动力工程系热工教研室第八章压气机的热力过程概述：压气机：生产压缩气体的压缩气体的用途：内燃机：大型柴油机启动；二冲程机扫气；增压涡轮机：装置的一部分热制汽其能：锅炉供风冷：装置的一部分车：车闸，公汽开、关门它：气锤、气钻、风镐、通风、空调等压气机分类：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， 连续生产压头高低压气机表压0.3MPa以上鼓风机表压0.10.3MPa 通风机表压0.01MPa以下81单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量一、工作原理0-1：吸气，增加，状态不变， 传输推动功p1v11-2：压缩，不变，升

2、压升温， 耗功2-3：排气，减少，状态不变， 传输推动功p2v2注意：压气机不是动力机压气机中进行的是过程 不是循环二.理论耗功压缩过程耗功：= pdV1-2W1-2l 压气机耗功：2WC = p V -pdV - p2V21112=Vdp = -Wt1p2p =增压比：p1= h2 s - h1wC,s1、绝热压缩k -1k= kRgT1 p-1k -1n-n1p1v1 p=-1wC,nn2、多变压缩n -1= RgT1 ln pwC,T3、等温压缩讨论：1、 wC,s wC,n wC,T等温压缩理想 T2n T2T v2n v2TT2sv2s2、通常为多变压缩, 1nkwCnn T2nv2

3、n思考题：通常应维持在0.25MPa左右，自行车用手动打气筒向轮胎充气时用湿毛巾包在打气筒外壁，会有什么后果？82余隙容积的影响余隙容积Vc（=V3）clearance volume产生：布置进、排气结构公差 部件热膨胀排量Vh(=V1V3)余隙容积比s=Vc/Vh有效吸气容积Ves（=V1V4）p1p21-2质量m1气体压缩生产过程：2-3向储气罐排气V3mp p3-4剩余气体膨胀1 V212m V1 -V44-1吸气（=排气）1V1-V4= m V1m生产量(每周期)：小于无V1生产量cV1注意：压气机产气量常用标准立方米/ 分钟表示不同于进气或排气时状态。一、余隙容积对生产量的影响容积效

4、率讨论：a)当Vc，Vh确定;p hv m生产量= (Vh +1)np使 h= 0maxvVcb)当p一定;Vc hv m生产量 Vcsh= Vcs= V1 - V4= 1 -V3 V4 - vVV - VV - V V1h1313 3V 11= 1 - c p n - 1 = 1 - s p n - 1Vh 二、余隙容积对理论耗功的影响= Wt1-2=-Wt 3-4pWCn-1nn-1n-1 -p4-1n-1n1 -V4 )p-1=n-1nnVes p1p-1=n -1n-1 nnv1 p1p-1= m生产量n -1产气量的理论耗功n-1nWnv ppw=-1 C n -1C11m生产量即：

5、余隙对产气量的理论耗功无影响（但实际上，摩擦，还是使耗功增大）。归纳：1） 每周期生产量下降2） 每周期理论耗功减少，余隙使但产气量的理论耗功不变作业：四版8-2、5；三版9-2、5；83多级压缩和级间冷却单级压缩，随p和T的升高，hv 下降。多级压缩、级间冷却能保证 T2,maxT2hv hv,min示功图中间冷却器降温极限T3=T1耗功小于单级压缩耗功理论耗功分析= wC,l + wC,hwC-n1n1npanp2nnR T -1 +-1w=R Tg 1 pCn -1n -1g3pa1-n1n1npap2nnR T - 2=+g 1 p 耗功大小与pa有关n -1p1 a wC令= 0pa

6、pap2 pa=p1 p2或 p= p=lhpp1a= wC,min时wC推广：若m级，mp2 时w = w则： p= p= p=12mCC,minp1讨论：1）按mp2p =选择各级中间，优点：ip1n-1nnRgT1 pi=-1wC,ia）各级耗功相等n -1wC = mwC,i）有利于曲轴平衡（总耗功n-1T = T1p ib）各缸终温相同n小于不如此分配缸终温中最高者，有利于润滑油工作及使可靠性增加。= n - k cDTqc）各级气缸散热相同iVn - 1= c p DTq中，i各中冷器散热相等d） 各级气缸容积按增压比递减e） 对提高整机容积效率hv有利2）若分级m，则趋于定温压缩

7、但由于体积庞大，系统复杂，可靠性下降一般2-4级3）定温效率isothermal efficiency= wC,ThC,TwC4）真空泵(vacuum pump)的实质也是压气机，是出口为恒值环境，进气不断降低的压气机。*例题第八章A655355.ppt 例题第八章A455155.ppt84叶轮式压气工作原理axial-flow compressorcentrifugal compressor原理：初步、导向叶片扩压、叶片，再扩压，逐级升压特点：转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大没有余隙影响；但每级压比不高。叶轮式压气机热力学分析绝热压缩过程流量大，运转快，难冷却。= h2s - h1理论耗功wC,s实际耗功wC = h2 - h1实际多耗功DwC = h2 - h2 s = 面积mn2 2s m绝热内效率- h1= wCs= h2 shCSh - hw C21对理想气体- T1- T1= T2sT = T +