第八章　压气机的热力过程

第八章压气机的热力过程PW6000压气机叶片叶片式离心压气机鼓风机活塞式引射式

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。压气机通风机（＜110kPa)鼓风机（110~400kPa)压气机（>400kPa)压气机的分类按工作原理和构造：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：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单级活塞式压气机工作原理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过程热力过程，气体的参数发生变化。1－2过程有两种极限情况：绝热过程1－2s（散热很差）定温过程1－2T（散热很好）过程耗功量可由图中过程线1－2与V轴所包围的面积表示。实际压缩1－2n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。（1）可逆绝热压缩三种压缩过程耗功量（2）可逆多变压缩三种压缩过程耗功量（3）可逆定温压缩

压缩过程中气体终压和初压之比，称为增压比，即：三种压缩过程耗功量三种压缩过程耗功量产生原因布置进、排气结构制造公差部件热膨胀余隙容积当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，为余隙容积VcVh为气缸排量：因为3－4为余隙容积中剩余气体的膨胀过程（多变过程），所以4－1表示有效进气。有效吸气容积：余隙容积的影响余隙容积的影响

生产量：容积效率：

由于为余隙容积中剩余气体的膨胀过程（3－4过程），有效吸气容积小于气缸排量。讨论：余隙容积百分比：余隙容积的影响理论耗功量：

可见有余隙容积后，如果增压比相同，理论上所消耗的功与无余隙容积时相同。

余隙容积中剩余气体膨胀可利用，因此耗功是两者之差：余隙容积的影响两级压缩、中间冷却压气机避免单级压缩因增压比太高而影响容积效率省功（减少压缩过程的多变指数）两级压缩、中间冷却分析耗功量1低压缸a中冷器3高压缸2每生产1kg压缩气体：npn

设两级压缩的多变指数相同，且两级压缩、中间冷却分析最佳增压比同理，对于m级压缩、级间冷却：两级压缩、中间冷却分析

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。多级压缩、中间冷却分析该设计特点每级压气机所需的功相等，有利于压气机曲轴的平衡每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同每级向外排出的热量相等各级气缸容积按增压比递减多级压缩、中间冷却分析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：即：可逆定温压缩过程消耗的功与实际压缩过程消耗的功之比与活塞式压气机相比，叶轮式压气机结构紧凑，输气量大，输气均匀且运转平稳，效率高；缺点：增压比小，需要级数多；气流速度高，造成摩擦损失。叶轮式压气机分为离心式与轴流式两种型式。活塞式压气机缺点：单位时间内产气量小（转速不高，间隙性的吸气和排气，以及余隙容积的影响）。叶轮式压气机轴流式离心式高转速中小流量压气机气流撞击动叶，迫使气流减速拐弯，从而实现增压由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑。叶轮式压气机不可逆绝热压缩1－2’定熵压缩过程1－2s理想压缩过程