第8章-壓氣機的熱力過程

第八章壓氣機的熱力過程教學(xué)目標：使學(xué)生了解壓氣機熱力過程。知識點：活塞式壓氣機工作原理，耗功量計算；余隙容積對壓氣機性能的影響；多級壓縮與級間冷卻；葉輪式壓氣機的工作原理。重點：壓氣機耗功量的計算方法，提高壓氣機效率的方法和途徑。難點：多級壓縮過程中各級增壓比的確定，提高壓氣機效率的方法和途徑。

壓氣機是生產(chǎn)壓縮氣體的設(shè)備，它不是動力機，而是用消耗機械能來得到壓縮氣體的一種工作機。壓氣機：通風(fēng)機（＜0.01MPa)鼓風(fēng)機（0.01～0.3MPa)壓氣機（>0.3MPa)壓氣機的分類：按工作原理和構(gòu)造來分：活塞式壓氣機葉輪式壓氣機特殊引射式壓縮器按壓縮氣體壓力范圍來分：收縮器

靜葉片動葉片擴壓器軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖機殼轉(zhuǎn)子止推軸承支撐軸承聯(lián)軸器軸端密封進口導(dǎo)向葉片軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖擴壓管離心式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖進氣室進氣口葉輪蝸殼出氣口出口擴壓器主軸出口擴壓器離心式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖空氣濾清器進氣閥氣缸活塞散熱片排氣閥單級活塞式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖單級活塞式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖噴管混合室擴壓管高壓工作流體被引射流體引射式壓縮器——引射器引射式壓縮器——引射器8-1單級活塞式壓氣機的工作原理和理論耗功量pva一、工作原理pva一、工作原理pva一、工作原理pva一、工作原理pva1同14一、工作原理pva1一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva1同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva1一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮pva12同14一、工作原理a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體被壓縮2－b：氣體流出氣缸bV１12abpVV2p20同14a－1：氣體引入氣缸1－2：氣體在氣缸內(nèi)進行壓縮2－b：氣體流出氣缸，輸向儲氣筒

不是熱力過程，只是氣體的移動過程，氣體狀態(tài)不發(fā)生變化，缸內(nèi)氣體的數(shù)量發(fā)生變化。

a-1和2-b過程一、工作原理二、壓氣機的理論耗功量壓縮氣體的生產(chǎn)過程包括氣體的流入、壓縮和輸出，壓氣機耗功應(yīng)等于壓縮過程耗功與進、排氣過程推動功的代數(shù)和：

壓氣機耗功

壓氣機耗功以技術(shù)功計。V１12abpVV2p20活塞式壓氣機的理論壓縮耗功對于理想氣體:（1）可逆絕熱壓縮

理想氣體三種壓縮過程耗功量（2）可逆多變壓縮（3）可逆定溫壓縮定溫、定熵、多變壓縮消耗理論功的比較pvTs12S2T12np2p12S2T2nabp2p1jmn結(jié)論：定溫、定熵、多變壓縮消耗理論功的比較

三、壓氣機的實際耗功（壓氣機的效率）1.壓氣機的實際耗功對于理想氣體12sp1p2sT2‘2.壓氣機的絕熱效率壓氣機的實際耗功8-2余隙容積的影響V=V１－V４V

h=V１－V3V4–V3V

e12nn4350p有余隙的活塞式壓氣機的工作過程V

hV有余隙的壓氣機工作過程V=V１－V４V

h=V１－V3V4–V3V

e12nn4350pV實際進入氣缸的氣體所占的體積余隙容積為活塞排量有余隙時的理論壓氣功為假定1—2及3—4兩過程的n相同，一、余隙容積對理論壓氣功的影響余隙容積對理論壓氣功的對于1kg氣體

表明，不論有無余隙，壓縮單位質(zhì)量氣體所消耗的理論壓氣功相同。

二、余隙對排氣量的影響

有效的吸氣容積小于活塞排量，降低了活塞排量的利用率。它用兩者的比值容積效率ηv表示。是余隙與活塞排量的比值，稱為余隙比，通常為0.03～0.08。余隙對排氣量的影響p2p1V1340VVeVh三、增壓比對容積效率的影響8－3多級壓縮和級間冷卻

省功（減少壓縮過程的多變指數(shù)）避免單級壓縮因增壓比太高而影響容積效率多級壓縮、級間冷卻壓氣機裝置系統(tǒng)圖低壓缸中間冷卻器高壓缸冷卻水多級壓縮、級間冷卻壓氣機裝置系統(tǒng)一、兩級壓縮、中間冷卻壓氣機3T3n3p3p2p1p21vs133s2T多級壓縮級間冷卻的壓氣機熱力過程在p-V圖和T-s圖上的表示p1p2p33T3s3n多級壓縮級間冷卻的壓氣機熱力過程在p-V圖和T-s圖上的表示二、兩級壓縮、中間冷卻分析耗功量設(shè)兩級壓縮的多變指數(shù)相同，且二、兩級壓縮、中間冷卻分析最佳增壓比對于m級壓縮、級間冷卻：二、兩級壓縮、中間冷卻分析設(shè)計原則與特點每級壓氣機所需的功相等，有利于壓氣機曲軸的平衡每個氣缸中氣體壓縮后所達到的最高溫度相同每級向外排出的熱量相等各級氣缸容積按增壓比遞減二、兩級壓縮、中間冷卻分析壓氣機定溫效率工程上采用壓氣機的定溫效率來作為活塞式壓氣機性能優(yōu)劣的指標：8－4葉輪式壓氣機的工作原理

與活塞式壓氣機相比，葉輪式壓氣機結(jié)構(gòu)緊湊，輸氣量大，輸氣均勻且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高。缺點是增壓比小。葉輪式壓氣機分為離心式與軸流式兩種型式。一、葉輪式壓氣機工作原理收縮器

靜葉片動葉片擴壓器軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖機殼轉(zhuǎn)子止推軸承支撐軸承聯(lián)軸器軸端密封進口導(dǎo)向葉片軸流式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖擴壓管離心式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖進氣室進氣口葉輪蝸殼出氣口出口擴壓器主軸出口擴壓器離心式壓氣機結(jié)構(gòu)示意圖二、葉輪式壓氣機分析不可逆絕熱壓縮1－2’定熵壓縮過程1－2s理想壓縮過程實際壓縮過程壓氣機的絕熱效率例題①判斷A、B哪組儀表測量的參數(shù)是正確的，并說明理由；②壓氣機的實際耗功(kJ/kg)；③理想情況下壓氣機的耗功(kJ/kg)；④該壓氣機的效率。Ts12p1p2一壓氣機絕熱壓縮空氣，已知進