工程熱力學(xué)(壓氣機(jī)的熱力過程)

1、第九章 壓氣機(jī)的熱力過程壓氣機(jī)的作用生活中：自行車打氣。工業(yè)上：鍋爐鼓風(fēng)、出口引風(fēng)、煉鋼、燃?xì)廨啓C(jī)、制冷空調(diào)等等型式結(jié)構(gòu)活塞式(往復(fù)式)離心式軸流式葉輪式連續(xù)流動(dòng)壓力范圍通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)出口不連續(xù)流動(dòng)9-1 壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)提供壓縮介質(zhì)活塞式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)流量小，升壓幅度可以很大。普遍使用在汽車，電冰箱, 化工。儲(chǔ)氣罐離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)升壓幅度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。風(fēng)機(jī)實(shí)體照片大型離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)流量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。普遍使用在航空，輪船， 化工。本節(jié)只對(duì)活塞式壓氣機(jī)的熱力過程進(jìn)行分析9-2 活塞式壓氣機(jī)的工作原理氣缸活塞連桿曲軸一、基本概念止（死）點(diǎn)：活塞左右移動(dòng)的極限位置行程L：活塞移動(dòng)的

2、距離行程容積Vh：一次行程活塞掃過的體積吸氣壓力p1與排氣壓力p2余隙與余隙容積Vc儲(chǔ)氣罐氣閥行程外止點(diǎn)內(nèi)止點(diǎn)余隙避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙二、工作原理通過活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣體的體積發(fā)生變化而增壓并輸送。pV4123無余隙的工作循環(huán)氣缸活塞連桿曲軸儲(chǔ)氣罐氣閥1、工作原理2、無余隙的工作循環(huán)三個(gè)過程組成吸氣過程：4-1壓縮過程：1-2排氣過程：2-3pV4125Vc3四個(gè)過程組成吸氣過程：4-1應(yīng)該注意：壓縮過程和膨脹過程是熱力過程壓縮循環(huán)是逆循環(huán)吸氣量：指吸入狀態(tài)的氣量Ve = Vh + Vc V4 VhVe壓氣機(jī)都有余隙，故s是有余隙的工作循環(huán)3、有余隙的工作循環(huán)余隙外止點(diǎn)膨脹過程：3

3、-4壓縮過程：1-2排氣過程：2-31、過程特別快，來不及換熱。2、過程特別慢，熱全散走。3、過程實(shí)際壓氣過程是 9-3 活塞式壓氣機(jī)的理論功耗sTn 一、壓氣機(jī)中可能的壓氣過程 壓氣功為過程曲線所包圍的面積 可見，等溫壓縮12T341功耗最少。應(yīng)該對(duì)壓氣機(jī)氣缸進(jìn)行冷卻，力使工質(zhì)充分冷卻使其盡量接近等溫壓縮如氣缸上設(shè)置翅片氣缸夾套內(nèi)通水冷卻等 二、對(duì)壓氣機(jī)氣缸冷卻的作用 三、壓氣功的計(jì)算理論壓氣功(可逆過程)指什么功目的：研究耗功，越少越好技術(shù)功wt1、理想壓氣功pV4123無余隙的工作循環(huán)對(duì)于無余隙的工作循環(huán)壓氣功為過程曲線12341所包圍的面積技術(shù)功壓縮功2、有余隙的壓氣功有余隙的工作循環(huán)

4、，壓氣功為過程曲線12341所包圍的面積pV41235Vc3VhVhVe即壓縮過程12技術(shù)與膨脹過程34技術(shù)功的代數(shù)和。取兩過程多變指數(shù)n相同,可推得3、壓氣機(jī)功率式中吸氣容積為Ve式中 為吸氣量 一、容積效率如圖，由于有余隙Vc的存在，多了膨脹過程34，使得實(shí)際吸氣容積由原來的V1減小為Ve有效吸氣容積Ve小于行程VhVe與Vh之比叫容積效率v式中壓力比相對(duì)余隙容積9-4 余隙容積的影響pV41235Vc3VhVhVeV1在相同的氣缸容積下，排氣量下降為什么？吸氣量（余隙比）pV41235Vc3VhVhVevv達(dá)一定值時(shí),v=0,壓縮機(jī)不能吸氣,無氣排出,只是機(jī)內(nèi)氣的循環(huán)故單級(jí)壓縮所能達(dá)到的

5、壓力比是有限的。單級(jí)壓縮，最大壓力比為 二、單級(jí)壓縮最大壓力比9-5 多級(jí)壓縮與級(jí)間冷卻一、多級(jí)壓縮氣體經(jīng)過多次壓縮。2、多級(jí)壓縮的標(biāo)志中間冷卻器（中冷器）3、多級(jí)壓縮的原因 單級(jí)壓縮壓比有限 工藝要求 多級(jí)壓縮有優(yōu)點(diǎn)低壓缸高壓缸進(jìn)氣口中冷器冷卻水1、多級(jí)壓縮省功由于中冷器存在，多了等壓冷卻過程2-3，得以省功1、多級(jí)壓縮pv圖二、級(jí)間冷卻（1）低壓缸高壓缸進(jìn)氣口中冷器冷卻水分級(jí)壓縮中間冷卻實(shí)體照片2、完全回冷與不完全回冷完全回冷：壓縮氣體經(jīng)中冷器冷卻后的溫度與前一級(jí)的進(jìn)氣溫度相同若每一級(jí)均是完全回冷，則此時(shí)：二、級(jí)間冷卻（2）各級(jí)進(jìn)氣溫度相等低壓缸高壓缸進(jìn)氣口中冷器冷卻水1、省功可見，級(jí)數(shù)越多，越接近等溫過程，越省功。多級(jí)壓縮達(dá)到無窮多級(jí)但是，這是不可能實(shí)現(xiàn)的并且級(jí)數(shù)越多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜所以，一般采用不超過6 級(jí)壓縮T2、降低排氣溫度3、提高容積效率壓縮機(jī)的排氣溫度有限制（過高，易燃、易爆、積炭、潤(rùn)滑油變質(zhì)等）空壓機(jī)： wt (-251.4)T4 T4 (385.5K)多級(jí)壓縮可以省功多級(jí)壓縮可以降低排氣溫度9-6 葉輪式壓氣機(jī)的工作原理與離心泵相似，葉輪式壓氣機(jī)屬于速度式，依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪提高氣體的壓力和動(dòng)能，再通過轉(zhuǎn)能裝置(擴(kuò)壓器)，將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)為壓力能，從而實(shí)現(xiàn)氣體的增壓和輸送相關(guān)內(nèi)容專業(yè)課詳細(xì)講解，這里不作具體要求。1、工作原