压气机的理论压缩功

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压气机性能实验报告

天津市高等教育自学考试模具设计与制造专业热工基础与应用综合实验报告（一）压气机性能实验主考院校:专业名称：专业代码：学生姓名：准考证号：一、活塞式压气机概述1.活塞式压气机结构及工作原理（1）活塞式压气机结构压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。

本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。

本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。

活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。

图1.1 活塞式压气机机构简图图1-2 三维仿真示意图（2）活塞式压气机工作原理：电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。

曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。

具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。

当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。

压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。

这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。

在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。

且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。

特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。

压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。

故当输出压力较高时，应采取分级压缩。

分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。

活塞式空压机有多种结构形式。

按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。

工程热力学12---气体的压缩知识分享

工程热力学12---气体的压缩第十二章气体的压缩通过消耗外功来提高气体压力的设备称为压气机。

压气机在工程、科学研究中具有十分广泛的用途，如动力工程中煤粉的输运和锅炉通风、制冷设备中制冷剂的压缩、风洞实验中高压气体的获得、风动工具（如公共汽车车门的开关、大型内燃机的启动），车胎打气等。

压气机分类：通风机（<0.01MPa表压）按压力范围鼓风机（0.01～0.3MPa表压）压缩机（>0.3MPa表压））活塞式按构造叶轮式（离心式和轴流式）引射式活塞式压气机是通过活塞在气缸中的往复运动来挤压气缸中的气体，从而使气体的压力提高。

叶轮式压气机通过叶轮的旋转，使气体加速，并使高速气体在特定流道中（相当于扩压管）降低流速，从而提高压力。

活塞式压气机和叶轮式压气机的一个显著区别是：活塞式压气机吸气与排气是间歇性的；而叶轮式压气机的压缩过程是在连续流动状态下进行的，即气体不断地流入压气机，在压气机内被压缩后，不断地被排出压气机。

活塞式压气机适用于高压、排量小的场合；而轴流式压气机适用于低压、排量大的场合。

尽管压气机的种类和工作原理多种多样，但是从热力学的观点来看，压缩气体的状态变化并没有什么不同，都是接受外功使气体压缩升压的过程。

12.1 活塞式压气机的工作原理活塞式压气机的示意图和p -v 图（又称示功图）示于图12-1中。

工作三部曲： ①在活塞式压气机的理想工作过程中，气体经过进气阀与排气阀时，不考虑在阀门处的阻力与摩擦力。

当活塞自左止点向右移动时，进气阀门A 打开，气体从缸外被吸入气缸，这是吸气过程（0-1），此时，吸入气体的热力学状态不发生任何变化。

②当到达右止点时，进气阀关闭，活塞在外力作用下向左回行，气缸内的气体被压缩，压力升高，这就是气体的压缩过程（2-3），此时需要消耗外功。

③当活塞左行至某一位置时，气体的压力升高到预定压力2p ，此时排气阀门B 开启，活塞继续左行，把气缸内的气体排到储气罐或输气管道中，直至活塞到达左止点，这是排气过程（2-3）。

工程热力学-第八章压气机的热力过程

可见压气机耗功以技术功计。
➢ 三种压缩过程耗功量
（1）可逆绝热压缩
wC,s wt,s
k 1
k
k
1
RgT1
1
p2 p1
k
（2）可逆多变压缩
wC,n wt,n
n1
n
n
1
RgT1
1
p2 p1
n
（3）可逆定温压缩
wC,T wt,T
RgT1
ln
v2 v1
RgT1 ln
wC h2s h1 Aj2T 2s m
定压线
✓实际压缩过程
不可逆绝热压缩1－2’
wC h2 h1 Aj2T2n wC wC,S h2 h2 Am2S2nm
✓压气机的绝热效率
可逆绝热压缩时压气机所需的功与不可逆绝热压缩时所需的功之比称为压气机的绝热效率，也称为压气机的绝热内效率：
p1 p2
压缩过程中气体终压和初压之比，称为增压比，
即：
p=
p2 p1
wC,s wC,n wC,T
T2,s T2,n T2,T
采用绝热压缩后，比体积较大，需要较大储气罐；温度较高，不利于机器安全运行。
因此要尽量接近定温过程，所以采用水套冷却。
8-2 余隙容积的影响
一、余隙容积
当活塞运动到上死点位置时，活塞顶面与气
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：
即：可逆定温压缩过程消耗的功与实际压缩
过程消耗的功之比
C ,T
wC ,T wC
9－4 叶轮式压气机的工作原理
✓ 活塞式压气机缺点：单位时间内产气量小（转速不高，间隙性的吸气和排气，以及余隙容积的影响）。

压气机的热力过程概述和工作原理

1
0.525
二级压缩，中间冷却
若取 pa 0.2MPa
l
pa p1
0.2 0.1
MPa MPa
2、h
2.5 0.2
MPa MPa
12.5
n1
Ta T1l n 342.3 K 69.3 oC
1
V ,L
1
n l
1
0.970
n1
T2 T1 h n 493.8 K 220.8 oC
C,T
等温压缩过程耗功实际压缩过程耗功
wC,T wC
课后思考题
思考题： 1. 如果采用气缸冷却水套以及其他冷却措施，使气体在压气机中已经能够按等温压缩过程进行，这时是否还需要采用多级压缩，为什么？
需要，虽然实现等温压缩后耗功最小，但由于余隙容积的存
在，若压比过大， V会很小，分级后有助于提高 V。
2）求实际耗功量
P Ps 15 178 kJ/min 18 972.5 kJ/min 316.21 kW
C,s
0.8
3）由于不可逆而多耗功
P P ' Ps 18 972.5 kJ/min 15 178 kJ/min 3 794.5 kJ/min 63.24 kW
m1
V1
V4 V1
研究VC对产气量和耗功
的影响
3
4 V3
2
1 V
V1 V
一、余隙容积VC对生产量的影响
定义容积效率
p 32
V
V
Vh
V1 V4 V1 V3
V3 V3
VC
1 V4 V3 V1 V3
1 V3 V1 V3
V4 V3
1
1 4V

理想气体热力过程及气体压缩

压缩 4． 1 基本热力过程一、一般分析法 1．建立
过程方程依据：过程方程线 p=f(v)2．确定初终状态参数依据：状态方程 3．p-v 图与 T-s 图分析 4．求传递能量，依据能量方程：Q-W=U 二、参数关系式及传递能量（见下表）4．2 多变过程已知某多变过程任意两点参数，求 n 一、多变过
轴功全部转化成热能向外放出.=2．定熵压缩轴功的计算,按稳态稳流能量方程，绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体温度升高，该式也适用于不可逆过程 3．多变压缩轴功的计算按稳态稳流能量方程，多变压缩消耗的轴功部分用于增加气体的焓，部分对外放热，该式同样适用于不可逆过程结论 :可见定温过程耗功最少，绝热过程耗功最多 4．4 多级压缩及中间冷却由即：压力比越大，其压缩终了温度越高，较高的压缩气体常采用中间冷却设备，称多级压气机.最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机
出和吸收热量相等.4．5 活塞式压气机余隙影响一、余隙对排气量的影响余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，结论：余隙使一部分汽缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。二、余隙对理论压缩轴功的影响式中：为实际吸入的气体体积。结论：不论压气机有无余隙，压缩每 kg 气体所需的理论压缩轴功都相同，所以应减少余隙容积。本章重点结合热
p1=1bar ，t1=5℃ 。若对 A 中的气体缓慢加热（电热），使气体缓慢膨胀，推动活塞压缩 B 中的气体，直至 A 中气体温度升高至 127℃ 。试求过程中 B 气体吸取的热量。设气体 kJ/(kmol·K)， kJ/(kmol·K) 。气缸与活塞的热容量可以忽略不计。

燃气轮机复习题(新)

电站燃气轮机课程复习思考题1. 词语解释：（1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为机械功l c的百分数。

（2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为电功l s的百分数。

（3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为净功l e的百分数。

（4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的机械功（或电功）l s（kJ/kg）,或净功l e（kJ/kg）.（5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压与进口总压之比。

（6）透平的膨胀比: 透平的进口总压与出口总压之比。

（7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压与当地大气压之比。

（8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压与入口总压之比。

（9）透平出口总压保持系数:当地大气压与透平的排气总压之比。

（10）压气机的等熵压缩效率:对于1kg同样初温度的空气来说，为了压缩达到同样大小的压缩比，等熵压缩功与所需施加的实际压缩功之比。

（11）透平的等熵膨胀效率:对于1kg同样初温度的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，燃气对外输出的实际膨胀功与等熵膨胀功之比。

（12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。

（13）回热循环:在简单循环回路中加入回热器，当燃气透平排出的高温燃气流经回热器时，可以把一部分热能传递给由压气机送来的低温空气。

这样，就能降低排气温度，而使进到燃烧室燃料量减少，从而提高机组的热效率。

（14）热耗率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q，转化成机械功（或电工）Ic,Is或Ie 的百分数。

（15）最佳压缩比（16）燃烧效率：一个小于1的参数，用来描写燃烧过程中燃料能量的实际利用程度。

（17）间冷循环：采用为了减少压气机的耗功量，把气体稍微加压后，就引出来冷却降温，然后再使之增压，从而提高比功的这种分段冷却、逐渐加压方法的燃气轮机热力循环，就叫做间冷循环。

工程热力学第四章

2、研究热力过程的一般方法
实际过程是一个复杂过程，很难确定其变化规律，一般需要作些假设： (1) 根据实际过程的特点，将实际过程近似地概括为几种典型过程：定容、定压、定温和绝热过程； (2)不考虑实际过程中不可逆的耗损，视为可逆过程； (3)工质视为理想气体； (4)比热容取定值。
3、分析热力过程的一般步骤
1 可知在p 由过程方程得 p ∝ κ 可知在p-v图上是一高次双曲线 v
定熵过程曲线的斜率是 ∂p = −κ p v ∂v s 定温过程曲线的斜率是
p ∂p =− v ∂v T
为什么？为什么？
问题：问题：定熵过程曲线和定温过程曲线哪根更陡？更陡？
如
二、多变过程分析
1.多变过程的p 图和T 1.多变过程的p—v图和T-s图 p
n=＋∞ n= —∞
T
n=1 n=0 n=0
n=1
n= —∞
v
s
2.内能、 2.内能、焓的变化量内能内能变化量焓的变化量 3. 功和热量容积功
多变过程中容积功的计算
∆u = u2 − u1 = cv ∆T ∆h = h2 − h1 = c p ∆T
p
T2 T1
T2 > T1
pv = R T
1
2
T2 v2 = T1 v1
v
在p-v图上，等温线的右上侧为温度升高的方向。
4、在p-v图上熵增加的方向
p
s1
s2
s2 > s1
p2 v2 ∆s = cv ln + c p ln p1 v1 v2 ∆s = c p ln v1
1
2
v
在p-v图上，等熵线的右上侧为熵线的右上侧为熵增加的方向。

第十章气体的压缩

10．3．2 对耗功量和增压比的影响
下面分析余隙容积对压气机的耗功量和增压比的影响。
由于余隙容积的存在，使压气机的产气量减少，但压气机的耗功量亦减少，如图10–6中面积12341所示。面积12341等于面积12ab1与面积34ba3之差。假定1–2和3–4两过程的多变指数n相同，则压气机的耗功量为
由于p1=p4、p3=p2，因此
10．1．4 引射器
引射器是一种简单而使用方便的压缩设备，常被应用在喷射制冷装置、冷凝器的抽气器及小型锅炉给水设备等方面。
图10–4引射器
引射器的构造简图如图10–11所示。
压力为p1的高压工作流体经喷管1膨胀加速。在喷管出口处，压力降低到被引射流体压力p2之下，从而将被引射的流体引入混合室2。在混合室中，高速的工作流体与被引射流体相混合，得到某一平均速度。然后，混合流体进入扩压管3，在其中减速增压，使压力提高到p3而自引射器排出。
通常，用引射系数来表征引射器的工作性能。引射器中，工作流体从喷管中射出的速度越高，则被引射的流体也越多。引射系数以工作流体的质量流量与被引射流体的质量流量的比值来表示，即
从热力学角度来看，引射器的工作过程中有很大的损耗，特别是流体的混合是典型的不可逆过程。引射器的计算可参阅有关的设计手册。
10．2 压缩过程的ห้องสมุดไป่ตู้力学分析
在活塞式压气机的工作过程中，吸气和排气是间歇性的，且其转速不如叶轮式压气机高，故其排量小，但增压比可达很高的范围。因此，工程上活塞式压气机被用于高压、小排量的场合。轴流式压气机在工作过程中连续吸气和排气，并且转速很高，故其排量大。但轴流式压气机每级的增压比很小，为1.15~1.30。若要获得较高压力的压缩气体，需用很多级。例如，要获得0.4~0.6MPa的压缩气体需经十级压缩。因此，在工程上轴流式压气机适用于低压、大排量的场合。此外，轴流式压气机中气流速度甚大，形成较大的摩擦损耗，因此压气机的效率较低，故在设计和制造方面要求很高。

3-轴流压气机原理

Lu

W12
W22

C22
C12

U
2 2
U12
2
2
2
（1）、给气流加入功叶栅中的气流动能必然发生变化，也就是加工量体现在气流动能的变化上。（2）三项的意义分别是：相对动能的变化量（动叶静压的升高）、绝对动能的变化量（为静叶静压升高做准备）、离心力做的功。
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
轴向速度Ca的选取
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
预旋的影响
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理—— 第三章轴流压气机基元级理论
基元级的无因次参数和无因次速度三角形
基元级的无因次参数有：运动反动度量Ω、流量系数Φ和能量头系数
等。关于运动反动度已在上面讲过，下面只介绍其它两个参数．一、流量系Φ：流量系数是气流轴向分速与圆周速度的比值．它表示着压气机的通流
能力。
ca V u Fu
式中：V——气体的容积流量，
F——垂直轴向的环形通道面积。当流量一定时， Φ值大小直接影响通流面积。如果要求压气机迎风面积小， Φ应取的值大。对轴流式压气机的平均半径基元级，
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
圆周速度u的选取

压气机热力过程-PPT课件

余隙容积VC对产气量的影响
1 n p2 V V 1c 1 p Vh 1
VC c Vh
p （2） c 和n一定， p
极限 V 0
讨论： p 2 （ 1）一定，c p1
p

2 1
V
3
2

V
V
C
4
3
V
V
1
1
V
V
余隙影响例题
n 1 n
C

3
2
4
V
V
1
1
V
V
3
n 1 n p W n t 2 w R T t 1 1 p m n 1 1
余隙对单位产气 pV R T 1 m 1 量耗功不影响
余隙容积VC对产气量的影响
定义容积效率
V V 1 V 4 V3 V3 V V V h 1 V 3
活塞式压气机的结构
流量小，升压幅度可以很大。普遍使用在汽车，电冰箱, 化工。
储气罐
离心式风机的结构
升压幅度小，结构简单。
风机实体照片
大型离心式风机的结构
涡旋式压缩机的结构
小型设备，性能可靠，不怕液击。
轴流式压气机的结构
流量大，结构复杂。普遍使用在航空，轮船，化工。
螺杆压缩机
§9-1 单级活塞式压气机的工作原理及压缩过程分析
第九章压气机的热力过程
压气机的作用生活中：自行车打气。工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等型式结构压力范围活塞式(往复式) 出口当连续流动离心式，涡旋连续流动轴流式，螺杆通风机鼓风机压缩机

热工基础-5-(3)-热工基础的应用-压气机

工作原理：
气体从进口流入压气机，经收缩
器时流速得到初
步提高，进口导向叶片使气流改为轴向，同时还起扩压管作用，
使压力有提高。
转子由外力带动，作高速转动，固装其上的工作叶片(亦称动叶片)推动气流，使气流获得很高的流速。
工作原理（续）：
高速气流进入固装在机壳上的导向叶片(亦称定叶片)
间的通道，使气流的动能
余隙容积的影响可从以下两个方面讨论:
(1) 生产量：
由于有余隙容积Vc的影响，缸内气体从V3膨胀到V4才开始进气。气缸实际进气容积V称有效吸气容积， V=V1-V4。余隙容积本身不起压气作用，且使另部分缸容积也不起压缩作用。V 小于气缸排量Vh ，两者之比称为容积效率，以ηV表示，即:
需级数甚多。其次，因气流速度相当高，容易造成较
大的摩擦损耗，故对叶轮式压气机的设计和制造的技术水平要求甚高。
分类：
叶轮式压气机分：径流式(即离心式)与轴流
式两种型式。
离心式压气机适用于中、小型生产量，高转
速，但效率稍低。
轴流式压气机则结构紧凑，便于安排较多的级数，且效率较高，适宜于大流量的场合。
二、压气机的理论耗功
压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输
出，所以压气机耗功应以技术功计。通常用符号Wc表
示压气机的耗功，则：
对定值比热容理想气体，据第三章计算理论耗功： (1)可逆绝热（定熵）压缩
二、压气机的理论耗功（续）
(2)可逆多变压缩
(3)可逆定温压缩
上述各式中，P2/P1是压缩过程中气体终压和初压之比，称为增压比，用表示。
这时，各级的增压比相同，各级压气机耗功相同，且：
因此，按此原则选择中间压力可得以下有利结果： (1)每级压气机需功相等，有利于压气机曲轴的平衡； (2)每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同，这样每个气缸的温度条件相同； (3)每级向外排出的热量相等，而且每一级的中间冷却器向外排出的热量也相等； (4)各级的气缸容积按增压比递减。 (5)分级压缩对容积效率的提高也有利。余隙容积的有害影响随增压比的增加而扩大。分级后，每一级的增压比缩小，故同样大的余隙容积对容积效率的有害影响将缩小，使总容积效率比不分级时大。

压气机原理复习提要

压气机原理复习提要
•温熵图上压气机基元级的压缩过程
•T
•3* •3*i
•理论功Lu=Abd3*fb
•f
•1
•1*Βιβλιοθήκη •摩擦损失功=Acd3*1*c
•b
c d •S
•多变滞止压缩功=Abc1*3*fb
•等熵滞止压缩功=Abc3*ifb
•热阻功=A1*3*3*i
•
=多变滞止压缩功-等熵滞止压缩
功
•3.2 压气机中的径向平衡方程
•动叶
•等环量扭曲方法设计的叶片扭曲十分厉 •静叶害
•等环量扭曲方法的优缺点
•Ca径向分布均匀，有利于提高效率—优点
•缺点： •C1u沿叶高降低，导致叶顶预旋小，Maw1增大，极易突破临界马赫数范围； •反力度沿径向变化剧烈，难以同时兼顾叶顶与叶根的反力度，使效率下降 •气流角沿叶高变化很大，导致动叶与静叶扭曲度大，不易加工 •在叶根处，C2u很大，U2较小，可能使β2大于90
• 2 等反力度扭曲规律
•取： •则：
•可见，叶尖允许有较大的进口预旋，有利于提高临界马赫数。 •将切向分速带入简单径向平衡方程得：
•下表m表示平均半径处的值。 •等反力度扭曲设计气流参数的变化特点
•❖等反力度扭曲设计的优缺点
•Cu沿叶高增加，相对气流角β1、β2 变化缓和，叶片扭曲不大。 Cu沿叶高增加，Maw1沿叶高增加较缓，不易达到临界马赫数，允许更高的转速。不适合反力度过小的叶片级进口轴向分速沿叶高迅速减小，效率低。
•轴向间隙内半径方向的熵梯度为零
•不计气体种类作用
•或
•轴向间隙内的流动为轴对称
： •即简单径向平衡方程
•设气流沿圆柱面流动，Cr=0,Rm→∞

工程热力学燃气轮机循环中压气机的性能参数计算

工程热力学燃气轮机循环中压气机的性能参
数计算
燃气轮机作为一种广泛使用的发电设备，通过燃烧燃气产生高温高压气体来驱动涡轮，并最终将动能转化为机械能。

其中，压气机作为燃气轮机的核心部件之一，负责将空气压缩到高压以供进一步燃烧，并直接影响燃气轮机的性能。

为了准确计算压气机的性能参数，我们首先需要确定以下几个关键参数：
1. 引入一些基本假设：
a) 压气机为等熵压缩过程，即输入质量流率不变且没有传热和传质；
b) 空气为理想气体，遵循理想气体状态方程；
c) 假设进口空气温度、进口静压和进口静温已知；
d) 忽略机械损失和内部流动效应。

2. 确定压气机的输入参数：
a) 进口空气温度 T_1；
b) 进口静压 P_1；
c) 进口静温 T_1.
3. 根据等墒压缩过程，利用理想气体状态方程可以得到压气机的输出参数：
a) 压气机出口压力 P_2；
b) 压气机出口温度 T_2.
4. 利用能量平衡方程来计算压气机的压缩功；
a) 由于忽略了机械损失和内部流动效应，压气机的压缩功可以近似为输入总焓减去输出总焓。

5. 计算压气机的绝热效率：
a) 利用绝热效率的定义，即实际压缩功与等熵压缩功之比，可以得到压气机的绝热效率。

综上所述，通过以上步骤，可以得到燃气轮机循环中以压气机为核心部件的性能参数计算。

需要注意的是，实际工程中可能还需要考虑其他因素对性能参数的影响，并进行相应修正。

本文以工程热力学燃气轮机循环中压气机的性能参数计算为标题，按照合同的格式进行撰写。

以上就是对于该题目的详细讨论与计算过程，希望对你有所帮助。

工程热力学(压气机)

1
RgT1
p2 p1
1
多变过程：
n1
wc,n
n
n
1
RgT1
p2 p1
n
1
等温过程：
wc,T
RgT1 ln
p2 p1
1
T2s
T1
p2 p1
n1
T2n
T1
p2 p1
n
T2T T1
工程热力学 Thermodynamics
叶轮式压气机的耗功计算
wC
h2
理想气体
1.4 1
1)
429.1 kJ/kg
工程热力学 Thermodynamics
因 T1 T2 T3 ，且各级压缩比相等，故各级压气机排气温度相等
p
T2
T3
T4
T1
1
1.41
293 4 1.4
435 K
(2) 单级压气机的排气温度
κ1
T5
T1
p5 p1
κ
O
0.4
293
6.304 106 98.5 103
一、概述
工程热力学 Thermodynamics
工程热力学 Thermodynamics
二、耗功计算
理想气体
wC h2 h1 cp (T2 T1)
1
T2
T1
p2 p1
理想气体
wC h2 h1 cp (T2 T1)
T2 T2 ,C,s
h2 h2 ,C,s
C,s
wC wC
-
Rgln
p2 ) p1
T
2
471.5
2
6 (1.004ln 0.287ln4) 0.336 ( kW K )

压缩机余隙容积与多级压缩

n n 1
p1v1
1
p2 p1
n
面积12501
存在余隙时，轴功
wt,n 面积12341 面积12501 面积35043
若余隙容积的膨胀过程视为多变过程，则有
n'1
面积35043 wt,n,vc
n' n'1
p4v4
1
p3 p4
n'
若视压气过程和余气膨胀过程的多变指数相等，即n=n’，则存在余隙时的压气轴功为
P2 P1
1
n
1
1 c
1 n
1
容积效率及余隙比
当压缩机及其运行条件一定时，即余隙百分数c与多变指数n一定，由公式
v
1 c
P2 P1
1
n
1
1 c
1 n
1
可以看出：容积效率λv随增压比的增加而小，而随着增压比增大，有效进
气量越来越小。
容积效率及余隙比
显然①若保持Vc定值，随增压比β升高， Ve减少，λv亦降低；
容积效率及余隙比
压气机余隙容积Vc： Vc V3 有效吸气量： Ve V1 V4 气缸排量： Vh V1 V3 V1 Vc
余隙容积比： c=Vc/Vh
容积效率及余隙比
余隙容积的存在，在压气机排气后，余隙中必然会保留一部分高压气体，这样，在下一个吸气过程开始时，保留的高压气体将先进行气体膨胀，如图，压力降低到进气压力p1时，才能进气。从而使得有效进气量小于活塞实际排气量，这两者比值称为容积效率，用λv表示。
显然Ve<Vh，引入容积效率概念，用λv表示
v
Ve Vh
V1 V4 Vh
Vh Vc V4 Vh

压气机的理论耗功

理想的压缩是等温压缩
f
p1
1 p2 2s 2n V p2
T
b）通常为多变压缩, 1<n<k
n
wCn T2 n v2 n
2T 1
j
m
n
s
思考题：自行车压力通常应维持在0.25MPa左右，用手动打气筒向轮胎充气时用湿毛ce volume
1-2：压缩，耗外功
w12 pdv
1 2
2-3：排气，传输推动功
w23 p2v23 p2 (v3 v2 ) p2v2
图9-1 活塞式压气机示功图图8-1
压缩循环消耗的功：
w p1v1 pdv p2v2 vdp wt 0
1 1 2 2
n 1 n i
qi
n cV T n 1
q中，i c p T
d）各缸按比例缩小 e）对提高整机容积效率v有利 2）若分级m，则趋于定温压缩，但由于体积庞大，系统复杂，可靠性下降，一般取2-4级 3）定温效率—isothermal efficiency
C,T
wC,T wC
叶轮式压气机：转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大没有余隙影响；但每级压比不高
二、叶轮式压气机热力学分析
由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑
实际多耗功理论耗功
wC h2 ' h2s 面积mn2'2s m
wC,s h2s h1
实际耗功
绝热内效率理想气体
CS
第九章压气机的热力过程第八章压气机的热力过程
概
述
• 工业上大量需要压缩气体 • 压气机生产压缩气体 • 压缩气体的用途：动力机、风动工具、制冷工程、化学工业、潜水作业、医疗、休闲等