第二章多级压缩3
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1 ' nn n / ' p2 n \ N1 p1V1 ' 1 n 1 p1 60 王红 内蒙古工业大学 化工学院
② 等温循环理论功率：
p2 n Nis p1V1 ln p1 60
压缩机一级等温指示效率：
i is
p1 p1V1 ln p2 n 1 n ' ' n p1V1 1 0 1 n 1
过程流体机械
王红
内蒙古工业大学 化工学院
内蒙古工业大学化工学院 王红
2.1.3 多级压缩
1.多级压缩的定义
2.多级压缩的优点 3.级数的选择 4.压力比的分配 5.各级容积的确定
内蒙古工业大学 化工学院 王红
1.多级压缩的定义
内蒙古工业大学 化工学院 王红
2.多级压缩的优点
节省压缩气体的指示功
多变线 等温线
2
p
p2 3
绝热线
p p'2 c p2 3 Wi
b
2
Wi
p1
0 4
1
m
k
1
p1 p'1
4பைடு நூலகம்
1
a d v
内蒙古工业大学 化工学院 王红
v
0
（2）级数 z 的选择原则
原则：节省功率，结构简单，满足工艺特殊要求。 级数 z 选择见表2-2。
终压 /MPa 0.3～1 1 0.6 ～6 2 1.4 ～15 3 3.6 ～40 4 15 ～100 80 ～ 150 5～6 7
2 x
或
p x p2 p1 p x
p2 p1
pⅡ pⅢ pz p pⅡ p z 1 Ⅰ
实际压力比的分配
z
p2 p1
z
ⅠⅡ z
内蒙古工业大学 化工学院 王红
级数 z 选定后，各级压力比分配按等压比为最省功。
总压力比：
p出 pd p进 ps
降低排气温度 提高容积系数 降低活塞力
内蒙古工业大学 化工学院 王红
节省压缩气体的指示功
p2 T2 T1 p 1
理论上讲，级 数越多，压缩 机所消耗的功 越接近等温循 环所消耗的功
m 1 m
内蒙古工业大学 化工学院 王红
单级：Pmax=(9-1)F=8F
两级：F1≈F，F2≈1/3F1
m 1 m
m 1 m
Td
Td过高，则： 润滑油失效（变质、粘性下 降）,积炭 。 腐蚀、爆炸。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
提高容积系数
• 为什么？
级数选择的原则
3.级数选择
选择级数的一般原则：节省功率，机器结构简 单、质量轻成本低及操作维修方便，有时主要
是满足工艺流程上的特殊要求，例如排气温度
为了确定最佳级数引入-----热效率
气体在气缸内压缩也存在一个效率问题，此效率为热效率。 热效率：用来反映实际循环指示功与理论循环指示功之间的差异， 差别越大，效率越低。由热力过程可分为： ① 等温热效率： N
i is
is
Ni
N is ——等温循环理论功率；
N1\
—— 实际循环功率。 实际循环功率：
级数 Z
级数的选择主要取决于每级所允许的排气温度。 级数少，压比大，排气温度高。
4 压力比的分配
压力比分配通常按最省功的原则进行
.
最佳压力比的求取
内蒙古工业大学 化工学院 王红
例：以两级压缩为例求最佳压力比分配 设第I级进气压力为P1，第Ⅱ级排气压力为P2 ，中间压力为Px 。如果 不考虑压力损失及余隙的影响，并假设两级的多变压缩指数相等以及回 冷完善。此两级压缩机的总功耗应为两级指示功率之和： m 1 m p m x LL p1V1 1 Ⅰ L Ⅱ p1 m 1 m 1 m m p 2 pxVx 1 px m 1 V V 为Ⅰ级及Ⅱ级的进气量
1、 x
因回冷完善，故 P1V1＝PxVx
m 1 m 1 m m p m p x 2 L p1V1 2 p m 1 p1 x L 0 将上式对Px求导，并使 Px
即
P P 1P 2
不要超过允许值或某级间压力符合中间抽气压 力的要求。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
级数选择的原则
3.级数选择
化工上常用的大、中型压缩机：最省工原则 间歇使用的小型压缩机：机器结构简单紧 凑，质量轻、成本低。 易燃、易爆等特殊气体及无油润滑的压缩机：主 要受排气温度的限制
终压与宜采用的级数的关系表
内蒙古工业大学 化工学院 王红
例：将空气从1×105Pa压缩到9×105Pa，气缸 截面积为F
' max
1 14 P 3 1F 9 1 F F 3 3
降低排气温度
如果级间没有中间冷 却器？？？
p
p2 3
多变线 等温线
2
绝热线
Wi
p1 4
0
1
m
k
1
v
内蒙古工业大学 化工学院 王红
Td pd Ts p s
各级压力： p1、p2、p3、p4 .....
p2 p3 p4 各级压力比： i p1 p2 p3
某一级压力： p3 p2 z
内蒙古工业大学 化工学院 王红
② 等温循环理论功率：
p2 n Nis p1V1 ln p1 60
压缩机一级等温指示效率：
i is
p1 p1V1 ln p2 n 1 n ' ' n p1V1 1 0 1 n 1
过程流体机械
王红
内蒙古工业大学 化工学院
内蒙古工业大学化工学院 王红
2.1.3 多级压缩
1.多级压缩的定义
2.多级压缩的优点 3.级数的选择 4.压力比的分配 5.各级容积的确定
内蒙古工业大学 化工学院 王红
1.多级压缩的定义
内蒙古工业大学 化工学院 王红
2.多级压缩的优点
节省压缩气体的指示功
多变线 等温线
2
p
p2 3
绝热线
p p'2 c p2 3 Wi
b
2
Wi
p1
0 4
1
m
k
1
p1 p'1
4பைடு நூலகம்
1
a d v
内蒙古工业大学 化工学院 王红
v
0
（2）级数 z 的选择原则
原则：节省功率，结构简单，满足工艺特殊要求。 级数 z 选择见表2-2。
终压 /MPa 0.3～1 1 0.6 ～6 2 1.4 ～15 3 3.6 ～40 4 15 ～100 80 ～ 150 5～6 7
2 x
或
p x p2 p1 p x
p2 p1
pⅡ pⅢ pz p pⅡ p z 1 Ⅰ
实际压力比的分配
z
p2 p1
z
ⅠⅡ z
内蒙古工业大学 化工学院 王红
级数 z 选定后，各级压力比分配按等压比为最省功。
总压力比：
p出 pd p进 ps
降低排气温度 提高容积系数 降低活塞力
内蒙古工业大学 化工学院 王红
节省压缩气体的指示功
p2 T2 T1 p 1
理论上讲，级 数越多，压缩 机所消耗的功 越接近等温循 环所消耗的功
m 1 m
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单级：Pmax=(9-1)F=8F
两级：F1≈F，F2≈1/3F1
m 1 m
m 1 m
Td
Td过高，则： 润滑油失效（变质、粘性下 降）,积炭 。 腐蚀、爆炸。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
提高容积系数
• 为什么？
级数选择的原则
3.级数选择
选择级数的一般原则：节省功率，机器结构简 单、质量轻成本低及操作维修方便，有时主要
是满足工艺流程上的特殊要求，例如排气温度
为了确定最佳级数引入-----热效率
气体在气缸内压缩也存在一个效率问题，此效率为热效率。 热效率：用来反映实际循环指示功与理论循环指示功之间的差异， 差别越大，效率越低。由热力过程可分为： ① 等温热效率： N
i is
is
Ni
N is ——等温循环理论功率；
N1\
—— 实际循环功率。 实际循环功率：
级数 Z
级数的选择主要取决于每级所允许的排气温度。 级数少，压比大，排气温度高。
4 压力比的分配
压力比分配通常按最省功的原则进行
.
最佳压力比的求取
内蒙古工业大学 化工学院 王红
例：以两级压缩为例求最佳压力比分配 设第I级进气压力为P1，第Ⅱ级排气压力为P2 ，中间压力为Px 。如果 不考虑压力损失及余隙的影响，并假设两级的多变压缩指数相等以及回 冷完善。此两级压缩机的总功耗应为两级指示功率之和： m 1 m p m x LL p1V1 1 Ⅰ L Ⅱ p1 m 1 m 1 m m p 2 pxVx 1 px m 1 V V 为Ⅰ级及Ⅱ级的进气量
1、 x
因回冷完善，故 P1V1＝PxVx
m 1 m 1 m m p m p x 2 L p1V1 2 p m 1 p1 x L 0 将上式对Px求导，并使 Px
即
P P 1P 2
不要超过允许值或某级间压力符合中间抽气压 力的要求。
内蒙古工业大学 化工学院 王红
级数选择的原则
3.级数选择
化工上常用的大、中型压缩机：最省工原则 间歇使用的小型压缩机：机器结构简单紧 凑，质量轻、成本低。 易燃、易爆等特殊气体及无油润滑的压缩机：主 要受排气温度的限制
终压与宜采用的级数的关系表
内蒙古工业大学 化工学院 王红
例：将空气从1×105Pa压缩到9×105Pa，气缸 截面积为F
' max
1 14 P 3 1F 9 1 F F 3 3
降低排气温度
如果级间没有中间冷 却器？？？
p
p2 3
多变线 等温线
2
绝热线
Wi
p1 4
0
1
m
k
1
v
内蒙古工业大学 化工学院 王红
Td pd Ts p s
各级压力： p1、p2、p3、p4 .....
p2 p3 p4 各级压力比： i p1 p2 p3
某一级压力： p3 p2 z
内蒙古工业大学 化工学院 王红