第九章 压气机的热力过程
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第九章 压气机的热力过程. 压气机：. 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. 通风机（＜ 110 kPa) 鼓风机（ 110~400 kPa) 压气机（ >400 kPa). 按压缩气体压力范围：. 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. 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。. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第九章 压气机的热力过程第九章 压气机的热力过程
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（＜ 110 kPa) 鼓风机（ 110~400 kPa) 压气机（ >400 kPa)
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
9-1 9-1 单级活塞式压气机的工单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量作原理和理论耗功量
一、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。
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。
有两种极限情况： 绝热过程 1 － 2s
定温过程 1 － 2T
实际压缩 1 － 2n
1 － 2 过程
二、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：
tC wvpvpww )]([ 112212
压气机耗功
可见压气机耗功以技术功计。
二、压气机的理论耗功量
（ 1 ）可逆绝热压缩
k
k
g
stsC
p
pTR
k
k
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1
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,,
11
三种压缩过程耗功量
二、压气机的理论耗功量
（ 2 ）可逆多变压缩
n
n
g
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p
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n
n
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1
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三种压缩过程耗功量
二、压气机的理论耗功量
（ 3 ）可逆定温压缩
2
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1
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lnlnp
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vTR
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gg
TtTC
三种压缩过程耗功量
二、压气机的理论耗功量
TCnCsC www ,,,
三种压缩过程耗功量
Tns TTT ,2,2,2
9-2 9-2 余隙容积的影响余隙容积的影响
一、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 Vc
Vh 为气缸排量：
31 VVVh
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。
二、余隙容积的影响 生产量：
有效吸气容积：
41 VVV 容积效率：
11
1
n
h
c
hV V
V
V
V
余隙容积百分比 Vc/Vh 和多变指数 n 一定时，增压比越大，则容积效率越低，且当增加到一定值时容积效率为零。 增压比一定时余隙容积百分比越大，容积效率越低。
二、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。
11
1
1
443112
n
n
g
gfgfC
TRn
n
AAW
9 － 3 多级压缩和级间冷却
省功（减少压缩过程的多变指数） 避免单级压缩因增压比太高而影响容积效率
一、两级压缩、中间冷却压气机一、两级压缩、中间冷却压气机
二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析
耗功量 耗功量
21
11
11
1
2
3
1
1
21
1
2
32
1
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n
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p
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n
n
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www
设两级压缩的多变指数相同，且
12 TT
二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析 最佳增压比 最佳增压比
)(21 2
1
2
3
1
1
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p
p
p
pTR
n
nw
n
n
n
n
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02
p
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32312
21 p
p
p
pppp 或
同理，对于 m 级压缩、级间冷却：
mip
pmm
i ,,2,11
1
1
1
1
11
,n
n
g
m
iiCC TR
n
nmww
二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析
设计原则与特点 设计原则与特点
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
二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析
压气机定温效率 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：
C
TCTC w
w ,,
9 － 4 叶轮式压气机的工作原理
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。缺点是增压比小。叶轮式压气机分为离心式与轴流式两种型式。
一、叶轮式压气机工作原理
轴流式 离心式
二、叶轮式压气机分析
不可逆绝热压缩 1 －2’
定熵压缩过程 1 － 2s
理想压缩过程
mjsC sTAhhw 2212
实际压缩过程
njC TAhhw 2212
nmmSCC SAhhww 2222,
二、叶轮式压气机分析
压气机的绝热效率
12
12,
, hh
hh
w
wS
C
SC
SC