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1、第七章 压气机的压气过程现在学习的是第1页，共11页 压气机中的压缩过程，可抽象为绝热压缩、压气机中的压缩过程，可抽象为绝热压缩、定温压缩和多变压缩分析。定温压缩和多变压缩分析。压缩终了温度压缩终了温度：功量功量：对对绝热压缩绝热压缩过程过程sT12sp1p22n2T现在学习的是第2页，共11页定温压缩定温压缩定温压缩定温压缩过程过程过程过程多变压缩多变压缩多变压缩多变压缩过程过程过程过程现在学习的是第3页，共11页7-2 7-2 7-2 7-2 活塞式内燃机的压气过程活塞式内燃机的压气过程活塞式内燃机的压气过程活塞式内燃机的压气过程特点：具有余隙容积。特点：具有余隙容积。最大容积：最大容积：
2、V1工作容积：工作容积：Vh V1 V3有效进气容积：有效进气容积：V1 V4余隙容积：余隙容积：V3压气机的轴功可按压气过程各过程功压气机的轴功可按压气过程各过程功的代数和来计算，即的代数和来计算，即可见，过程线可见，过程线1-2-3-4-1包围的面积即为压气机消耗的轴功。包围的面积即为压气机消耗的轴功。现在学习的是第4页，共11页 将过程特征关系将过程特征关系p1p4，p2p3，v2v3，v1v4及m1m2，m3m4代入上式，得代入上式，得 设设1-2和和3-4具有相同的过程性质：具有相同的过程性质：则有则有 m1m3m每一循环活塞式压气机输出气体的质量，所以按单位每一循环活塞式压气机输出
3、气体的质量，所以按单位质量气体计算，轴功可表示为质量气体计算，轴功可表示为 活塞式压气机的余隙容积在理论上不影响压缩单位质量气体所消活塞式压气机的余隙容积在理论上不影响压缩单位质量气体所消耗的轴功，但实际上由于存在膨胀和压缩过程的不可逆损失，压气机耗的轴功，但实际上由于存在膨胀和压缩过程的不可逆损失，压气机耗功会增加。耗功会增加。现在学习的是第5页，共11页容积效率容积效率容积效率容积效率 由于余隙容积的存在，有效吸气容积由于余隙容积的存在，有效吸气容积V1V4，总是小于工作容积总是小于工作容积Vh，工作容积不能充分利用。通常用工作容积不能充分利用。通常用容积效率容积效率V表示压气机工作容积的
4、利用率。表示压气机工作容积的利用率。改写为改写为即即 余隙比余隙比V3/Vh 压力升高比压力升高比p2/p1 V。单级压缩单级压缩p2/p1 一般为一般为10左右，需要更高压力时，左右，需要更高压力时，应采用多级压缩。应采用多级压缩。现在学习的是第6页，共11页7-3 7-3 多级压缩多级压缩多级压缩多级压缩 采用多级压缩时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级采用多级压缩时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的工作压力合理设计余隙气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的工作压力合理设计余隙比，因而多级压缩的压气机可以得到较高的容积效率。
5、比，因而多级压缩的压气机可以得到较高的容积效率。采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度，使压缩终了温度采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度，使压缩终了温度不致过高。也可以减少压气机所消耗的轴功（不致过高。也可以减少压气机所消耗的轴功（p-V图中阴影面积图中阴影面积)。sT1322现在学习的是第7页，共11页中间压力对耗功的影响中间压力对耗功的影响中间压力对耗功的影响中间压力对耗功的影响 两级压气机所消耗的轴功为两级压气机所消耗的轴功为设气体在中冷器得到充分冷却，即设气体在中冷器得到充分冷却，即T2T1，以及两级气缸中压缩过程的多变指以及两级气缸中压缩过程的多变指数相同，即数相同，即n
6、1n2n，则上式可写为则上式可写为 上式中，上式中，p1取决进气环境；取决进气环境；p3取决使用要求，均是不可改变的。因取决使用要求，均是不可改变的。因此此(ws)c仅取决于仅取决于p2 ，即，即(ws)cf(p2)，对其对其求极值，可得压气机消耗的功为极小求极值，可得压气机消耗的功为极小值时中间压力值时中间压力p2的值应为的值应为 即各级压气机的的增压比相同时，采用中间冷却措施的压气机所消耗的轴功即各级压气机的的增压比相同时，采用中间冷却措施的压气机所消耗的轴功最少最少。或或现在学习的是第8页，共11页7-47-4 压气机效率压气机效率压气机效率压气机效率 通常用压气机效率来说明不可逆因素的
7、影响。通常用压气机效率来说明不可逆因素的影响。压气机无冷却时，压缩过程可认为是绝热的，其理想的过程为定熵的，令压气机无冷却时，压缩过程可认为是绝热的，其理想的过程为定熵的，令初态及终压与实际绝热压气过程相同。则定熵过程的轴功与实际压气过程的轴功初态及终压与实际绝热压气过程相同。则定熵过程的轴功与实际压气过程的轴功之比，称为之比，称为压气机的绝热效率压气机的绝热效率c,s，即，即定熵压气过程的轴功定熵压气过程的轴功实际绝热压气过程的轴功实际绝热压气过程的轴功 因此有因此有 由由c,s，便可利用定熵过程的轴功及终态参数，便可利用定熵过程的轴功及终态参数，计算实际压气过程消耗计算实际压气过程消耗的轴
8、功及压气过程的的轴功及压气过程的终态参数终态参数。一般轴流式及离心式压气机的绝热效。一般轴流式及离心式压气机的绝热效率在率在0.800.90之间。之间。现在学习的是第9页，共11页 如果压气机采用冷却措施，则可以认为理想的压气过程是可逆定温如果压气机采用冷却措施，则可以认为理想的压气过程是可逆定温过程。可逆定温过程的轴功和实际压气过程的轴功之比称为定温效率，过程。可逆定温过程的轴功和实际压气过程的轴功之比称为定温效率，用用c,T表示，即表示，即 已知压气机的定温效率，便可利用可逆定温过程的轴功计算采用已知压气机的定温效率，便可利用可逆定温过程的轴功计算采用冷却措施的冷却措施的压气机的轴功压气机
9、的轴功。现在学习的是第10页，共11页 7-1 7-1 压气机中气体的压缩过程为定温过程时，压气机消耗的轴压气机中气体的压缩过程为定温过程时，压气机消耗的轴功最小，这是否因定温压缩过程的压缩功最小所致？功最小，这是否因定温压缩过程的压缩功最小所致？7-2 7-2 压气机的压缩过程为定温过程时，如工质为理想气体，则压气压气机的压缩过程为定温过程时，如工质为理想气体，则压气机消耗的轴功全部转变为过程中气体放出的热量。试分析在此过程中气机消耗的轴功全部转变为过程中气体放出的热量。试分析在此过程中气体的火用参数如何变化？设过程为可逆的，试说明过程中火用平衡关系。体的火用参数如何变化？设过程为可逆的，试
10、说明过程中火用平衡关系。7-3 7-3 如如果果多多级级压压缩缩的的分分级级越越多多，且且每每两两级级之之间间均均设设置置中中间间冷冷却却措措施施，则则压压气气机机消消耗耗的的轴轴功功将将减减少少的的越越多多，试试问问压压气气机机消消耗耗的的轴轴功功是是否否存存在在最最小的极限值？小的极限值？7-4 7-4 如如果果通通过过各各种种冷冷却却方方法法而而使使压压气气机机的的压压缩缩过过程程实实现现为为定定温温过过程程，则则采采用多级压缩的意义是什么？用多级压缩的意义是什么？7-5 7-5 试试分分析析，在在增增压压比比相相同同时时，采采用用定定温温压压缩缩和和采采用用绝绝热热压压缩缩的的压压气气机的容积效率何者高？机的容积效率何者高？7-6 7-6 试说明余隙容积对实际压气机消耗的轴功是否有影响？试说明余隙容积对实际压气机消耗的轴功是否有影响？思思思思 考考考考 题题题题现在学习的是第11页，共11页