工程熱力學(xué)48學(xué)時(shí)第八章

1、第八章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程能源與動(dòng)力學(xué)院李井華本章要求：Ø 以活塞式壓氣機(jī)為重點(diǎn)，分析壓縮氣體生產(chǎn)過(guò)程的熱力學(xué)特性。Ø 掌握多級(jí)壓縮、級(jí)間冷卻的基本原理Ø 了解余隙容積對(duì)壓縮氣體過(guò)程的影響規(guī)律什么是壓氣機(jī)？壓氣機(jī)是生產(chǎn)壓縮氣體的設(shè)備，它不是動(dòng)力機(jī)，而是用消耗機(jī)械能來(lái)得到壓縮氣體的一種工作機(jī)。壓氣機(jī)的分類：按工作原理和構(gòu)造：活塞式壓氣機(jī)葉輪式壓氣機(jī)特殊引射式壓縮器壓氣機(jī)的分類：活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式結(jié)構(gòu)形式葉輪式連續(xù)流動(dòng)出口流量不連續(xù)壓氣機(jī)的分類：Dp < 0.01MPa0.01MPa < Dp < 0.3MPa通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓力范圍Dp >

2、 0.3MPa壓縮機(jī)81 活塞式壓氣機(jī)的壓氣過(guò)程從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，盡管活塞式和葉輪式的 結(jié)構(gòu)和工作原理都不同，但壓縮過(guò)程中氣體的狀態(tài)變化本質(zhì)上是一致的。目的：研究耗功，越少越好指什么功p技術(shù)功wt2壓縮氣體的生產(chǎn)過(guò)程包括氣體的流入、壓縮和輸出，所以壓氣機(jī)耗功應(yīng)等于壓縮過(guò)程耗功與進(jìn)、排氣過(guò)程推動(dòng)功的代數(shù)和。1wC = w12 - ( p2v2 - p1v1 ) = wtv可能的壓氣過(guò)程n = k n = 11 < n < kp2sT(1) 、特別快，來(lái)不及換熱。(2) 、特別慢，熱全散走。n(3)、實(shí)際壓氣過(guò)程是pp2T2T2n2sp1s22n2Tp111sv三種壓氣過(guò)程的參數(shù)關(guān)系&

3、lt; v2 n< v2sT1 = T2T< T2 n < T2sp2v2Tpp22sT2T2n2sp12n2Tp111sv三種壓氣過(guò)程功的計(jì)算82 活塞式壓氣機(jī)的余隙影響p避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙32余隙容積 VC12342341壓縮過(guò)程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進(jìn)新氣，狀態(tài)未變14V(1)對(duì)生產(chǎn)量的影響p32V氣缸有效進(jìn)氣容積(V=V1-V4)Vh氣缸排量(Vh=V1-V3)Vc余隙容積(Vc=V3)v容積效率(v=V/Vh)14VcVVVh余隙容積的影響p假設(shè)：1-2及3-4過(guò)程是指數(shù)均為n的多變過(guò)程32 4 3 14 p 為增壓比VcVVh當(dāng)壓縮機(jī)一定時(shí)，越大

4、，則v越低， 且當(dāng)增大到某一值時(shí)，v等于零當(dāng)壓縮機(jī)一定時(shí)，余隙容積越大，則容積效率越低。(2)對(duì)理論耗功的影響pg32f14VV由于p1=p4、p3=p2，所以余隙容積的影響Ø 余隙容積的存在，使容積效率降低Ø 余隙容積的存在，對(duì)壓縮定量氣體的理論耗功沒有影響Ø 余隙容積的存在，對(duì)壓縮機(jī)的實(shí)際耗功是有害的8-3 多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻分析pp2高壓缸5423低壓缸p11v冷卻水進(jìn)氣口有一個(gè)最佳增壓比最佳增壓比的推導(dǎo)w= wI+ wIIt(n)t(n)分級(jí)pp4éùún-1êæ p2 ö nn45省功 =RgT1

5、ç÷-1êè p1 øúúûùn -1êëén-1êæ p4 ö nn2úpç÷+ RgT3-12êè p3 øúúû3n -1êëp1v1最佳增壓比的推導(dǎo)欲求w分級(jí)最小值pp45省功 42p23p11v最佳增壓比的推導(dǎo)w分級(jí)最小值pp45 省功4最佳增壓比2p23p2p1 p11v可證明若m級(jí)分級(jí)壓縮的其它好處T4 < T5p4p6544Tpp524p1262p2133p11vs潤(rùn)滑油要求t<160180,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)分級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)省功降低出口溫度分級(jí)pp654多級(jí)壓縮達(dá)到無(wú)窮多級(jí)(1)不可能實(shí)現(xiàn)Tp11v(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(成本高)所以，一般采用 2 4 級(jí)壓縮8-4葉輪式壓氣機(jī)的工作原理活塞式壓氣機(jī)的特點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量小間隙性的吸氣和排氣余隙容積的影響葉輪式壓氣機(jī)的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速比活塞式壓氣機(jī)高 能連續(xù)不斷地吸氣和排氣每級(jí)的增壓比小容易造成較大的摩擦損耗ØØ軸流式離心式葉輪式壓氣機(jī)熱力分析ü 理想壓縮過(guò)程定熵壓縮過(guò)程12sü