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1、第8章压气机的热力过程第1页，本讲稿共48页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：压气机：第2页，本讲稿共48页通风机（0.01MPa)鼓风机（0.010.3MPa)压气机（0.3MPa)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，本讲稿共48页收缩器 静叶片动叶片扩压器轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图机壳转子止推轴承支撑轴承联轴器轴端密封进口导向叶片轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图第4页，本讲稿共48页扩压管离心式压气机结构示意
2、图离心式压气机结构示意图进气室进气口叶 轮蜗壳出气口出口扩压器主轴出口扩压器离心式压气机结构示意图第5页，本讲稿共48页空气滤清器进气阀气 缸活 塞散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6页，本讲稿共48页喷管喷管混合室混合室扩压管扩压管高压工作流体高压工作流体被引射流体被引射流体引射式压缩器引射式压缩器引引 射射 器器引射式压缩器引射式压缩器引射器引射器第7页，本讲稿共48页8-1 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第8页，本讲稿共48页pva一、工作原理一、工作原理第9
3、页，本讲稿共48页pva一、工作原理一、工作原理第10页，本讲稿共48页pva一、工作原理一、工作原理第11页，本讲稿共48页pva一、工作原理一、工作原理第12页，本讲稿共48页pva1同14一、工作原理一、工作原理第13页，本讲稿共48页pva1一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸第14页，本讲稿共48页pva1同14一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸第15页，本讲稿共48页pva1一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸第16页，本讲稿共48页pva12一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸第17页，本讲稿共48页pva12同14一、工作原理一、工作原理a1：气体引入
4、气缸12：气体被压缩第18页，本讲稿共48页pva12一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸12：气体被压缩第19页，本讲稿共48页pva12同14一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸12：气体被压缩第20页，本讲稿共48页pva12一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸12：气体被压缩第21页，本讲稿共48页pva12同14一、工作原理一、工作原理a1：气体引入气缸12：气体被压缩2b：气体流出气缸b第22页，本讲稿共48页V12abpVV2p20同14a1：气体引入气缸12：气体在气缸内进行压缩2b：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
5、变化，缸内气体的数量发生变化。a-1和2-b过程一、工作原理一、工作原理第23页，本讲稿共48页二、压气机的理论耗功量二、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，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：压气机耗功 压气机耗功以技术功计。第24页，本讲稿共48页V12abpVV2p20活塞式压气机的理论压缩耗功对于理想气体对于理想气体:第25页，本讲稿共48页（1）可逆绝热压缩 理想气体三种压缩过程耗功量第26页，本讲稿共48页（2）可逆多变压缩（3）可逆定温压缩第27页，本讲稿共48页定温、定熵、多变压缩消耗理论功的比较定温、定熵、多变压缩消耗理论功的
6、比较pvTs12S2T12np2p12S2T2nabp2p1jmn结论：结论：结论：结论：定温、定熵、多变压缩消耗理论功的比较定温、定熵、多变压缩消耗理论功的比较第28页，本讲稿共48页 三三、压气机的实际耗功（压气机的效率）、压气机的实际耗功（压气机的效率）1.1.压气机的实际耗功压气机的实际耗功对于理想气体对于理想气体12sp1p2sT22.2.压气机的绝热效率压气机的绝热效率压气机的实际耗功压气机的实际耗功第29页，本讲稿共48页8-2 余隙容积的影响余隙容积的影响第30页，本讲稿共48页V=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350p有有余余隙隙的的活活塞塞式式压压气气机机的的
7、工工作作过过程程V hV有余隙的压气机工作过程第31页，本讲稿共48页V=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350pV实际进入气缸的气体所占的体积实际进入气缸的气体所占的体积余隙容积为余隙容积为活塞排量活塞排量有余隙时的理论压气功为有余隙时的理论压气功为假定假定1 12 2及及3 34 4两过程的两过程的n n相同，相同，一一、余隙容积对理论压气功的影响余隙容积对理论压气功的影响余隙容积对理论压余隙容积对理论压气功的气功的对于对于1kg气体气体 表明，不论有无表明，不论有无余隙，压缩单位质量余隙，压缩单位质量气体所消耗的理论压气体所消耗的理论压气功相同。气功相同。第32页，本讲稿共4
8、8页 二二、余隙对排气量的影响余隙对排气量的影响 有有效效的的吸吸气气容容积积小小于于活活塞塞排排量量，降降低低了了活活塞塞排排量量的的利利用用率率。它用两者的比值容积效率它用两者的比值容积效率v表示。表示。是余隙与活塞排量的比值，称为余隙比，是余隙与活塞排量的比值，称为余隙比，通常为通常为0.030.08。余隙对排气量的影响余隙对排气量的影响第33页，本讲稿共48页p2p1V1340VVeVh三三、增压比对容积效率的影响增压比对容积效率的影响第34页，本讲稿共48页83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第35页，本讲稿共48页多多多多级级
9、级级压压压压缩缩缩缩、级级级级间间间间冷冷冷冷却却却却压压压压气气气气机机机机装装装装置置置置系系系系统统统统图图图图低压缸中间冷却器高压缸冷却水多级压缩、级间冷却压气机装置系统一、两级压缩、中间冷却压气机一、两级压缩、中间冷却压气机第36页，本讲稿共48页3T3n3p3p2p1p21vs133s2T多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机 热力过程在热力过程在热力过程在热力过程在p-Vp-Vp-Vp-V图和图和图和图和T-sT-sT-sT-s图上的表示图上的表示图上的表示图上的表示p1p2p33T3s3n多级压缩级间冷多级压缩级间冷却的
10、压气机却的压气机 热热力过程在力过程在p-Vp-V图和图和T-sT-s图上的表示图上的表示第37页，本讲稿共48页二、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设两级压缩的多变指数相同，且第38页，本讲稿共48页二、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对于m级压缩、级间冷却：第39页，本讲稿共48页二、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第40页，本讲稿共48页二、两级压缩、
11、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：第41页，本讲稿共48页84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第42页，本讲稿共48页收缩器 静叶片动叶片扩压器轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图机壳转子止推轴承支撑轴承联轴器轴端密封进口导向叶片轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图第43页，本讲稿共48页扩压管离心式压气机结构示意图离心式压气机结构示
12、意图进气室进气口叶 轮蜗壳出气口出口扩压器主轴出口扩压器离心式压气机结构示意图第44页，本讲稿共48页二、叶轮式压气机分析不可逆绝热压缩12定熵压缩过程12s理想压缩过程实际压缩过程第45页，本讲稿共48页压气机的绝热效率第46页，本讲稿共48页例题 判断A、B哪组仪表测量的参数是正确的，并说明理由；压气机的实际耗功(kJ/kg)；理想情况下压气机的耗功(kJ/kg)；该压气机的效率。Ts12p1p2一压气机绝热压缩空气，已知进入压气机的空气参数为 p10.1MPa，t110，用A组仪表测得出口处的空气状态参数为温度250、压力0.7MPa，用B组仪表测得其参数为温度230、压力0.8MPa，空气比热 cp1.005 kJ/(kgK)，k1.4。第47页，本讲稿共48页本章结束第48页，本讲稿共48页