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1、工程热力学与传热学气体压缩及动力过程你现在浏览的是第一页，共21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。6.1 压气机的压气过程压气机的压气过程你现在浏览的是第二页，共21页通风机（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：你现在浏览的是第三页，共21页真空泵你现在浏览的是第四页，共21页一、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
2、缩：气体在气缸内被压缩23：气体流出气缸：气体流出气缸你现在浏览的是第五页，共21页可能的压缩过程：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定温压缩耗功最少、定温压缩耗功最少、终温最低终温最低n=k1n k你现在浏览的是第六页，共21页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：你现在浏览的是第七
3、页，共21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你现在浏览的是第八页，共21页二、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）你现在浏览的是第九页，共21页气缸排量气缸排量v余隙容积的存在使产气量下降余隙容积
4、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相等，则相等，则你现在浏览的是第十页，共21页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余隙容积比余隙容积比增压比增压比 增大，增大，h hV 越低；越低；增大到某值时增大到某值时h hV V 为零。为零。为零。为零。你现在浏览的是第十一页，共21页设设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；实际情况并非如此。你现在浏览的是第十二页，共21页(一一)工作
5、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你现在浏览的是第十三页，共21页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图你现在浏览的是第十四页，共21页三三)、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p2，可使压气机消耗的功最少。对
6、上式求一阶导数并令其等于零，结果解得即你现在浏览的是第十五页，共21页耗功最小，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你现在浏览的是第十六页，共21页采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为m级压缩，最佳增压比为你现在浏览的是第十七页，共21页 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，各缸散热量相等你现在浏览的是第十八页，共21页采用多级压缩，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。你现在浏览的是第十九页，共21页四四 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你现在浏览的是第二十页，共21页任意工质、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你现在浏览的是第二十一页，共21页