7压气机的热力过程解析
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n 1 n 1 n n p n p n 3 1 2 RgT1 1 R T ' g 2 n 1 n 1 p1 p2 n 1 n 1 n n p n p 3 2 RgT1 2 p n 1 p1 2
7.3 多级压缩和级间冷却
www.cqut.edu.cn
工程上需要高压气体，但压缩过程中压力越高温 度也越高，而V 下降。为使
T2 T2 , max
V V , min
多级压缩（multistage compression）， 通常采用 级间冷却（intervening cooling）。
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基本工作原理是气体逐级在不同气缸中被压缩， 每经过一次压缩后就在中间冷却器中被定压冷却到压 缩前的温度，然后进入下一级气缸继续被压缩。
1、两级压缩、级间冷却
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不计余隙容积、气体得到最有效的冷却T2’=T1、 两级压缩指数n相同。
wC wC , L wC , H
Vc / Vh 和n确定，则 ,V 。
确定，则 Vc / Vh ,V 。
2、理论耗功
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n 1 n 1 n n n p2 n p V p3 1 WC p1V1 1 n 1 4 4 n 1 p1 p4
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（2）容积效率与增压比的关系
1 n V p2 1 Vc V 1 c 1 Vh p1 Vh 1 n 17 4
隙比）。
Vc 式中， V h
称为余隙容积百分比（余隙容积比、余
一、工作原理
f－1为进气过程，是气体 的移动过程； 1－2为压缩过程； 2－g为排气过程，是气体 的移动过程。
g
p p2 2
f 0
p1
1 V2 V1 V Wsh Wc
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压缩过程的类型：
（1）绝热压缩过程； （2）定温压缩过程； （3）实际过程是n介于1与k之间的多变压缩过程。
可见，不但余隙容积本身不起压气作用，而且 使另一部分气缸容积也不起压缩作用。
分析：
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（1）容积效率（volumetric efficiency）：有效吸气容 积与气缸排量之比，即
V
V Vh
在相同的余隙容积下，若 增压比增大，则有效吸气容积 减少，容积效率降低，达到某 一极限时将完全不能进气。
1 nn n mRgT1 1 7 5 n 1
可见，有余隙容积后，如生 产增压比相同、质量相同的 同种压缩气体，理论耗功与 无余隙容积时相同。
w源自文库w.cqut.edu.cn
综上所述，活塞式压气机余隙容积的存在，虽然 对压缩定量气体的理论耗功并无影响，但使容积效率 降低。 生产量下降； 实际耗功增大。
第七章 压气机的热力过程
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Processes in Compressor
7.1活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 7.2余隙容积的影响 7.3多级压缩和级间冷却 7.4叶轮式压气机的工作原理
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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。
增压比
p2 / p1
分析：
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wC , s wC ,n wC ,T , T2, s T2,n T2,T , v2, s v2,n v2,T
n w, T , v
结论：尽量减少压缩过程的多变指数n，使过程接近 于定温过程是有利的。
7.2 余隙容积(clearance volume)的影响
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2、可逆多变压缩过程
n 1 n p2 n n 7 2 p2v2 p1v1 wC ,n wt ,n RgT1 1 n 1 n 1 p 1
3、可逆定温压缩过程
wC ,T wt ,T v2 p2 RgT1 ln RgT1 ln 7 3 v1 p1
p1 p4 , p3 p2
p2 n WC p1 V1 V4 n 1 p1 n 1 n n p 2 p1V 1 n 1 p1
n 1 n
1
动 作 原 理 及 构 造
活塞式压气机 压 缩 气 叶轮式压气机 体 的 压 引射式压缩器 力
通风机(0.01Mpa表压以下) 鼓风机(0.1～0.3Mpa表压) 压气机(0.3Mpa表压以上)
注意：压气机中进行的过程不是循环。
7.1 活塞式压气机的工作原理和理论耗功量
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当活塞运动到上死点位置时，在活塞顶面与气缸 盖间留有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积。 1－2为压缩过程； 2－3为排气过程； 3－4为余隙容积中剩余气体 的膨胀过程； 4－1表示有效进气。 生产量和理论耗功
1、生产量
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Vc－余隙容积； Vh－气缸排量； V－有效吸气容积。
二、压气机的理论耗功
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压气机耗功应以技术功计，通常用符号Wc表示， 并令
WC Wt
wC wt
1、可逆绝热压缩过程
k 1 k p2 k k 7 1 p2v2 p1v1 RgT1 wC ,s wt , s 1 p k 1 k 1 1
7.3 多级压缩和级间冷却
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工程上需要高压气体，但压缩过程中压力越高温 度也越高，而V 下降。为使
T2 T2 , max
V V , min
多级压缩（multistage compression）， 通常采用 级间冷却（intervening cooling）。
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基本工作原理是气体逐级在不同气缸中被压缩， 每经过一次压缩后就在中间冷却器中被定压冷却到压 缩前的温度，然后进入下一级气缸继续被压缩。
1、两级压缩、级间冷却
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不计余隙容积、气体得到最有效的冷却T2’=T1、 两级压缩指数n相同。
wC wC , L wC , H
Vc / Vh 和n确定，则 ,V 。
确定，则 Vc / Vh ,V 。
2、理论耗功
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n 1 n 1 n n n p2 n p V p3 1 WC p1V1 1 n 1 4 4 n 1 p1 p4
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（2）容积效率与增压比的关系
1 n V p2 1 Vc V 1 c 1 Vh p1 Vh 1 n 17 4
隙比）。
Vc 式中， V h
称为余隙容积百分比（余隙容积比、余
一、工作原理
f－1为进气过程，是气体 的移动过程； 1－2为压缩过程； 2－g为排气过程，是气体 的移动过程。
g
p p2 2
f 0
p1
1 V2 V1 V Wsh Wc
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压缩过程的类型：
（1）绝热压缩过程； （2）定温压缩过程； （3）实际过程是n介于1与k之间的多变压缩过程。
可见，不但余隙容积本身不起压气作用，而且 使另一部分气缸容积也不起压缩作用。
分析：
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（1）容积效率（volumetric efficiency）：有效吸气容 积与气缸排量之比，即
V
V Vh
在相同的余隙容积下，若 增压比增大，则有效吸气容积 减少，容积效率降低，达到某 一极限时将完全不能进气。
1 nn n mRgT1 1 7 5 n 1
可见，有余隙容积后，如生 产增压比相同、质量相同的 同种压缩气体，理论耗功与 无余隙容积时相同。
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综上所述，活塞式压气机余隙容积的存在，虽然 对压缩定量气体的理论耗功并无影响，但使容积效率 降低。 生产量下降； 实际耗功增大。
第七章 压气机的热力过程
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7.1活塞式压气机的工作原理和理论耗功量 7.2余隙容积的影响 7.3多级压缩和级间冷却 7.4叶轮式压气机的工作原理
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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。
增压比
p2 / p1
分析：
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wC , s wC ,n wC ,T , T2, s T2,n T2,T , v2, s v2,n v2,T
n w, T , v
结论：尽量减少压缩过程的多变指数n，使过程接近 于定温过程是有利的。
7.2 余隙容积(clearance volume)的影响
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2、可逆多变压缩过程
n 1 n p2 n n 7 2 p2v2 p1v1 wC ,n wt ,n RgT1 1 n 1 n 1 p 1
3、可逆定温压缩过程
wC ,T wt ,T v2 p2 RgT1 ln RgT1 ln 7 3 v1 p1
p1 p4 , p3 p2
p2 n WC p1 V1 V4 n 1 p1 n 1 n n p 2 p1V 1 n 1 p1
n 1 n
1
动 作 原 理 及 构 造
活塞式压气机 压 缩 气 叶轮式压气机 体 的 压 引射式压缩器 力
通风机(0.01Mpa表压以下) 鼓风机(0.1～0.3Mpa表压) 压气机(0.3Mpa表压以上)
注意：压气机中进行的过程不是循环。
7.1 活塞式压气机的工作原理和理论耗功量
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当活塞运动到上死点位置时，在活塞顶面与气缸 盖间留有一定的空隙，该空隙的容积称为余隙容积。 1－2为压缩过程； 2－3为排气过程； 3－4为余隙容积中剩余气体 的膨胀过程； 4－1表示有效进气。 生产量和理论耗功
1、生产量
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Vc－余隙容积； Vh－气缸排量； V－有效吸气容积。
二、压气机的理论耗功
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压气机耗功应以技术功计，通常用符号Wc表示， 并令
WC Wt
wC wt
1、可逆绝热压缩过程
k 1 k p2 k k 7 1 p2v2 p1v1 RgT1 wC ,s wt , s 1 p k 1 k 1 1