工程熱力學(xué)章節(jié)件課件

1、第九章 壓氣機(jī)的熱力過(guò)程壓縮氣體的用途： 動(dòng)力機(jī)、風(fēng)動(dòng)工具、制冷工程、 化學(xué)工業(yè)、潛水作業(yè)、醫(yī)療、休閑等。概述羅茨式壓氣機(jī) 按工作原理分活塞式壓頭高，流量小，間隙生產(chǎn) 葉輪式壓頭低，流量大，連續(xù)生產(chǎn) 按壓頭高低分 通風(fēng)機(jī)表壓0.01MPa以下鼓風(fēng)機(jī)表壓0.10.3MPa壓氣機(jī)表壓0.3MPa以上壓氣機(jī)分類： 壓氣機(jī)不是動(dòng)力機(jī)，壓氣機(jī)中進(jìn)行的過(guò)程不是循環(huán)91 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理和理論耗功量一.工作原理0-1：吸氣，傳輸推動(dòng)功p1v11-2：壓縮，耗外功2-3：排氣，傳輸推動(dòng)功p2v2壓氣機(jī)耗功：注意：壓氣機(jī)生產(chǎn)量通常用單位時(shí)間里生產(chǎn)氣體的標(biāo)準(zhǔn) 立方米表示，不同于進(jìn)氣或排氣狀態(tài)。二.理論耗功

2、所以wC取決于初、終態(tài)及過(guò)程特征1.絕熱壓縮2.等溫壓縮3.多變壓縮討論：a）理想壓縮是 等溫壓縮 b）通常為多變壓縮,1nk92 余隙容積的影響一.余隙容積clearancevolume產(chǎn)生原因布置進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)制造公差部件熱膨脹幾個(gè)名詞：余隙容積: Vc（=V3）氣缸工作容積(活塞排量): Vh(=V1V3) -cylinderdisplacement;strokevolume; pistondisplacement; pistonsweptvolume余隙容積比: (clearance-to-piston displacement ratio) =Vc/Vh有效吸氣容積: Ves（=V1V

3、4）生產(chǎn)過(guò)程： 1-2 質(zhì)量m1氣體壓縮：p1p2 2-3 氣體排向儲(chǔ)氣罐3-4 氣體膨脹 p2p14-1 氣體吸入氣缸生產(chǎn)量(每周期)：二.余隙容積對(duì)生產(chǎn)量的影響容積效率volumetricefficiency討論：三.余隙容積對(duì)理論耗功的影響即余隙對(duì)理論耗功無(wú)影響（實(shí)際上還是使耗功增大）。歸納： 余隙存在使 1）生產(chǎn)量下降 2）實(shí)際耗功增大有害容積 采用多級(jí)壓縮時(shí)，可把壓縮過(guò)程分別在幾個(gè)氣缸中完成，可使每級(jí)氣缸的增壓比不會(huì)過(guò)高，也可便于按各級(jí)氣缸的工作壓力合理設(shè)計(jì)余隙比，因而多級(jí)壓縮的壓氣機(jī)可以得到較高的容積效率。 采用中間冷卻器，可降低壓縮過(guò)程中氣體的溫度，使壓縮終了溫度不致過(guò)高。也可以

4、減少壓氣機(jī)所消耗的軸功（p-V圖中陰影面積)。 sT1322 93 多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻兩級(jí)壓縮中間冷卻分析有一個(gè)最佳增壓比 省功最佳增壓比的推導(dǎo) 省功最佳增壓比的推導(dǎo) 省功欲求w分級(jí)最小值，最佳增壓比的推導(dǎo) 省功w分級(jí)最小值，最佳增壓比可證明若m級(jí)分級(jí)壓縮的其它好處 潤(rùn)滑油要求t160180,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)分級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)省功分級(jí)降低出口溫多級(jí)壓縮達(dá)到無(wú)窮多級(jí)(1)不可能實(shí)現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(成本高)所以，一般采用 2 4 級(jí)壓縮T活塞式壓氣機(jī)的定溫效率isothermalefficiency 例：壓氣機(jī)若已實(shí)現(xiàn)等溫壓縮，是否還有必要進(jìn)行分級(jí)壓縮，中間冷卻，為什么？答：需要，雖然實(shí)現(xiàn)等溫壓縮

5、后耗功最小，但若壓比過(guò) 大， v仍很小，分級(jí)后有 助于提高 v，如圖。若以p1=0.1MPa，p2=2.5MPa =0.04計(jì)算單級(jí)壓縮二級(jí)壓縮 例：活塞式壓氣機(jī)把0.1MPa，298k的空氣加壓到2.5MP。 試分別按單級(jí)壓縮和二級(jí)壓縮，中間冷卻，計(jì)算壓氣機(jī)容積效率及各缸終溫。已知 解：?jiǎn)渭?jí)壓縮二級(jí)壓縮，中間冷卻95 葉輪式壓氣機(jī)(turbo-compressor) 工作原理centrifugal（離心式）compressoraxial-flow(軸流式） compressor 一.簡(jiǎn)介 葉輪式壓氣機(jī)： 轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大沒(méi)有余隙影響；但每級(jí)壓比不高。 二.葉輪式壓氣機(jī)

6、熱力學(xué)分析由于排量大，運(yùn)轉(zhuǎn)快，難冷卻，可作絕熱壓縮考慮理論耗功實(shí)際耗功實(shí)際多耗功絕熱內(nèi)效率(adiabaticinternalefficiency)理想氣體 例：葉輪式壓縮機(jī)，氮?dú)膺M(jìn)口參數(shù)為p1=0.0972MPa，t1=20c， 出口壓力p2=311.11kPa，進(jìn)口處氮?dú)饬髁繗鈾C(jī)絕熱效率c,s=0.80，略去進(jìn)出口動(dòng)能差和位能差，求： 1）壓氣機(jī)定熵壓縮的耗功量; 2）實(shí)際耗功量; 3）由于不可逆而多耗功wt; 4）若t0=20c，求作功能力損失I。 已知氮?dú)猓簤航猓?）1。 如果多級(jí)壓縮的分級(jí)越多，且每?jī)杉?jí)之間均設(shè)置中間冷卻措施，則壓氣機(jī)消耗的軸功將減少的越多，試問(wèn)壓氣機(jī)消耗的軸功是否存在最小的極限值？ 2。 如果通過(guò)各種冷卻方法而使壓氣機(jī)的壓縮過(guò)