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1、工程热力学与传热学气体压缩及动力过程第1页，此课件共21页哦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。6.1 压气机的压气过程压气机的压气过程第2页，此课件共21页哦通风机（0.01MPa)鼓风机（0.010.2MPa)压气机（0.2MPa)压气机的分类：压气机的分类：按工作原理和构造来分：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来分：第3页，此课件共21页哦真空泵第4页，此课件共21页哦一、单级活塞式压气机的压气过程一、单级活塞式压气机的压气过程41：气体进入气缸：气体进入气缸12：气体在气缸内被压缩：气体在气缸内被压缩2
2、3：气体流出气缸：气体流出气缸第5页，此课件共21页哦可能的压缩过程：可能的压缩过程：绝热过程：绝热过程：定温过程：定温过程：实际过程：实际过程：过程进行缓慢，冷却理想过程进行缓慢，冷却理想过程进行很快，且无冷却过程进行很快，且无冷却有冷却但不充分有冷却但不充分二、压气机的理论耗功量二、压气机的理论耗功量sTn定温压缩耗功最定温压缩耗功最少、终温最低少、终温最低n=k1n k第6页，此课件共21页哦多变压气过程理论消耗功多变压气过程理论消耗功：可逆绝热压缩：可逆绝热压缩：可逆多变压缩：可逆多变压缩：可逆定温压缩：可逆定温压缩：压缩比压缩比：第7页，此课件共21页哦空气滤清器进气阀气 缸活 塞散
3、热片排气阀单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图第8页，此课件共21页哦二、余隙容积的影响二、余隙容积的影响 活塞运动到上死活塞运动到上死点位置时，活塞顶点位置时，活塞顶面与气缸盖间留有面与气缸盖间留有一定的空隙，称为一定的空隙，称为余隙容积。余隙容积。余隙容积余隙容积压缩过程压缩过程排气，状态不变排气，状态不变残留气体膨胀残留气体膨胀进新气，状态不变进新气，状态不变 上止点上止点（上死点）（上死点）第9页，此课件共21页哦气缸排量气缸排量v余隙容积的存在使产气量下降余隙容积的存在使产气量下降有效吸气容积有效吸气容积容积效率容积
4、效率设设1-2和和3-4都为都为多变过程，且多变过程，且n相相等，则等，则第10页，此课件共21页哦生产量减少生产量减少生产量为零生产量为零增压比增压比增压比增压比余隙容积比余隙容积比余隙容积比余隙容积比增压比增压比增压比增压比 增大，增大，增大，增大，h h h hV V 越低；越低；越低；越低；增大到某值时增大到某值时增大到某值时增大到某值时h h h hV V 为零。为零。为零。为零。第11页，此课件共21页哦设设1 12 2和和4 43 3两过程两过程n n 相同相同理想情况下，余隙容积理想情况下，余隙容积对单位产气量功耗无影对单位产气量功耗无影响；实际情况并非如此。响；实际情况并非如
5、此。第12页，此课件共21页哦(一一)工作原理及简图工作原理及简图双级活塞式压气机示意图 冷却水三三 双级活塞式压气机的工作过程双级活塞式压气机的工作过程第13页，此课件共21页哦p30p2p114623多变过程定温线45二二)、双级活塞式理想压缩机、双级活塞式理想压缩机 p-V p-V 图图双级压缩省功省功而且压缩终温压缩终温较低较低，有利于润滑。单级压缩：面积012560p1p4：双级压缩：面积0123460pV双级活塞式压气机p-V图第14页，此课件共21页哦三三)、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比压缩1kg气体所消耗的功 在p1和p4 间合理选择p
6、2，可使压气机消耗的功最少。对上式求一阶导数并令其等于零，结果解得即第15页，此课件共21页哦耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为最佳增压比。压气机消耗的功是每个气缸消耗功的两倍第16页，此课件共21页哦采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为m级压缩，最佳增压比为第17页，此课件共21页哦 双级压缩中间冷却T-s图 p2p3T2p11T1sT3322qLqH采用最佳增压比进行双级压缩的优点：1、省功2、各缸负荷均匀3、终温相同，各缸散热量相等第18页，此课件共21页哦采用多级压缩，级间冷却，当级数趋向无穷多时压缩过程趋向等温压缩，此时消耗的压缩功应最小？纯粹从热力学理论来看是这样，但实践中多级压气机用于生产高压的压缩气体时，级数不能过多，级数过多会使机构复杂，造价增高，运行可靠性下降，活塞式压气机一般常用的为两级或三级，最多不超过六级。第19页，此课件共21页哦四四 叶轮式压气机叶轮式压气机 优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出 径流式（即离心式）轴流式 机械能增加动能压力增加叶片扩压管第20页，此课件共21页哦任意工质、任意绝热过程压缩每千克气体所消耗的功为定熵压缩0=q且不计进、出口气流动能的变化和重力位能的变化如果被压缩的是定比热容理想气体对定比热容理想气体的定熵过程第21页，此课件共21页哦