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文档简介

工程热力学第九章1第一页,共二十七页,编辑于2023年,星期日压缩气体的用途:动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、休闲等。概述2第二页,共二十七页,编辑于2023年,星期日压气机分类:

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

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3第三页,共二十七页,编辑于2023年,星期日另有罗茨式压气机(Rootsblower)等等压气机不是动力机,压气机中进行的过程不是循环4第四页,共二十七页,编辑于2023年,星期日§9–1单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量一.工作原理2-3:排气,耗外功p2V2压气机耗功:注意:压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准

立方米表示,不同于进气或排气状态。1-2:压缩,耗外功0-1:吸气,气体对外做功p1V15第五页,共二十七页,编辑于2023年,星期日二.理论耗功所以wC取决于初、终态及过程特征1.绝热压缩2.多变压缩3.等温压缩(定值比热容、理想气体、可逆过程)6第六页,共二十七页,编辑于2023年,星期日讨论:a)理想压缩是

等温压缩b)通常为多变压缩,1<n<k

思考题:

自行车压力通常应维持在0.25MPa左右,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?Wc如何在T-s图上表示?为什么?7第七页,共二十七页,编辑于2023年,星期日§9–2余隙容积的影响一.余隙容积—clearancevolume

产生原因布置进、排气结构制造公差部件热膨胀几个名词:气缸工作容积(活塞排量)

Vh(=V1–V3)余隙容积Vc(=V3)有效吸气容积V(=V1–V4)余隙容积比

=Vc/Vh8第八页,共二十七页,编辑于2023年,星期日生产过程:1-2质量m1气体压缩:p1p22-3气体排向储气罐3-4气体膨胀p2

p14-1气体吸入气缸生产量(每周期):9第九页,共二十七页,编辑于2023年,星期日二.余隙容积对生产量的影响容积效率—volumetricefficiency讨论:σ¯¯­生产量mvh10第十页,共二十七页,编辑于2023年,星期日三.余隙容积对理论耗功的影响WC11第十一页,共二十七页,编辑于2023年,星期日即余隙对理论耗功无影响(实际上还是使耗功增大)。归纳:

余隙存在使1)生产量下降2)实际耗功增大有害容积12第十二页,共二十七页,编辑于2023年,星期日

§9–3多级压缩和级间冷却—multistagecompressionandinterveningcooling一.多级压缩分级压缩,级间冷却。工程上需要高压气体,但压缩过程中随p升高T升高;

v下降。为使13第十三页,共二十七页,编辑于2023年,星期日二.理论耗功分析1n低压缸ap中冷器3n高压缸2每生产1kg压缩气体:令时14第十四页,共二十七页,编辑于2023年,星期日推广:若m级,则讨论:1)按选择各级中间压力,优点:a)各级耗功相等(总耗功有利于曲轴平衡

b)各缸终温相同小于不如此分配时各缸终温中最高者,有利于润滑油工作及使可靠性增加。c)各级散热相同各中冷器散热相等)15第十五页,共二十七页,编辑于2023年,星期日d)各缸按比例缩小e)对提高整机容积效率v有利2)若分级m,则趋于定温压缩

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—isothermalefficiency4)真空泵(vacuumpump)的实质也是压气机,是出口压力为恒值—环境压力,进气压力不断降低的压气机。,可逆定温压缩功与实际压缩功之比16第十六页,共二十七页,编辑于2023年,星期日压气机若已实现等温压缩,是否还有必要进行分级压缩,中间冷却,为什么?答:需要,虽然实现等温压缩后耗功最小,但若压比过大,

v仍很小,分级后有助于提高

v,如图。若以p1=0.1MPa,p2=2.5MPa

=0.04计算单级压缩二级压缩17第十七页,共二十七页,编辑于2023年,星期日活塞式压气机把0.1MPa,298k的空气加压到2.5MPa。试分别按单级压缩和二级压缩,中间冷却,计算压气机容积效率及各缸终温。已知解:单级压缩二级压缩,中间冷却18第十八页,共二十七页,编辑于2023年,星期日19第十九页,共二十七页,编辑于2023年,星期日§9–4叶轮式压气机(turbo-compressor)的工作原理

一.简介

叶轮式压气机:

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。二.叶轮式压气机热力学分析由于排量大,运转快,难冷却,可作绝热压缩考虑centrifugalcompressoraxial-flowcompressor20第二十页,共二十七页,编辑于2023年,星期日理论耗功实际耗功实际多耗功绝热内效率(adiabaticinternalefficiency)理想气体21第二十一页,共二十七页,编辑于2023年,星期日叶轮式压缩机,氮气进口参数为p1=0.0972MPa,t1=20°c,出口压力p2=311.11kPa,进口处氮气流量气机绝热效率c,s=0.80,略去进出口动能差和位能差,求:1)压气机定熵压缩的耗功量;2)实际耗功量;3)由于不可逆而多耗功wt;4)若t0=20°c,求作功能力损失I。已知氮气:压22第二十二页,共二十七页,编辑于2023年,星期日解:1)23第二十三页,共二十七页,编辑于2023年,星期日24第二十四页,共二十七页,编辑于2023年,星期日*某大学实验室需4.9MPa压缩空气源,据市场调查,目前市售活塞式压气机余容比叶轮式压气机绝热效率

cs=0.85,试提出初步方案及必要的分析计算(已知T0=290K,p0=0.1MPa)。解:中间压力及压力比25第二十五页,共二十七页,编辑于2023年,星期日容积效率因为两级

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