工程热力学课件8压气机热力过程

第二节 单级活塞式压气机所消耗的机械功和容积效率
2
技术功
wt
vdp 1
压气机所需的功，在数 值上等于压缩过程的技 术功。
2
W Cp1V11 pdVp2V2
2
1 Vdp Wt
示功图 图所包围的面积表示压气机的耗功，可以看 出定温压缩耗功最少，排温最低，而绝热压缩所消耗的机 械功最大，排温最高。因此对压气机应加强冷却，不仅减 少耗功，而且保证润滑条件。
pb
4
要求 t2 < 160°C，
4’
1
7, = 2 - 6 。
V
Vc
V
对于压力较高的情
Vh
况，一般采用双级压缩
增压比对容积效率及排温的影响
和中间冷却。
第三节 双级活塞式压气机的工作过程
一、工作原理及简图
冷却水
双级活塞式压气机示意图
二、双级活塞式理想压气机 图
p 4
p3
p2 5
定温线
3’ 3 2’
p2p3
p1 p2
pmpm 1mpm 1
pm 1 pm
p1
采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为
w c,nnn 1p 1 v 1 1 (p p 1 2)n n 1 nn 1p 1 v 1 1n n 1
采用最佳增压比进行双级 T
压缩的优点：
T2
p3
p2
p1
3’
2
1、省功
第八章 压气机的热力过程
第一节 单级活塞式压气机的工作原理 第二节 单级活塞式压气机所消耗的机械功
和容积效率 第三节 双级活塞式压气机的工作过程 第四节 叶轮式压气机
工作原理：活塞式、叶轮式和引射式 出口压力：压气机、鼓风机、通风机
第一节 单级活塞式压气机的工作原理 一、结构简图
空气进口
排入空气瓶中
1、可逆定温压缩 2、可逆绝热压缩
W c,tp1 V 1lnp p1 2m R gT 1lnp p1 2m R gT 1lnv v2 1 '
Wc,s
kk1(p1V1
p2V2'')kk1p1V1
1(
pp12)kk1
3、1k可g工逆质多变压缩wc,sW kc k,wn 1c m , t n 1Rn g pTp1 11v1(v11p 111 lV n(1 pp pp(1212)p ppk2 k12V 1)2 ) 1n n 1p 从过（1 V 1 “程即 1 理”压(想得气p p 1 2 气技机)n n 体术的1 的功
3
2’
1
T1
2、各缸负荷均匀
3、终温相同，各缸散热 量相等
qH
qL
s
双级压缩中间冷却T-s图
例题： 某两级压缩、中间冷却的活塞式压气机。每小时吸入
p1=0.1，t1=170c 的空气108.5，可逆多变压缩到p3=6。设各级 多变指数为1.2，试分析这个装置的工作情况，并与单级多变压 缩（1.2）至同样增压比时的情况相比较。
最有效的冷却：T2’1 即 p1v1 = p2v2’
w c,nnn 1p1v12(p p1 2)nn 1(p p2 3)nn 1
令 ： wc ,n 0 p2
p2的选择
解之得 p2 ：p1p3
p2 p3 p3
p1 p2
p1
耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为最佳增压比。
m级压缩，最佳增压比为
主要部件：1、活塞 2、气缸 3、滤清器
二、工wenku.baidu.com过程
1、吸气过程0-1 2、压缩过程1-2 3、排气过程2-3
图中2-3和0-1不是状态变化，而是表示气缸 内气体质量的变化。
P
2’ 2 2”
P2
三种压缩过程图示
T 2’
P1 1
V
P2
2”
P1
2
1 s
1-2” 绝热过程 1-2’ 定温过程 1-2 多变过程
无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功为
：
W' c,n
nn1p1v11(pp12)nn1
有余隙容积和无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功是相同的
p
3
2
2、有余隙容积存在时， 对 供气量（生产量）的影响
4
1
Vc
Vh V1-V4
V 有效吸气容积：14 气缸工作容积：1
容积效率：有效吸气容积与气缸工作容积之比。
V3 Vc
V4 Vc(pp12)1n
v
V1 V4 Vh
vV 1 V h V 4V 1 V cV h V c V 4 1 V V h c 1 (p p 1 2)1 n
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
Vc Vh
p2 p1
多变 过程
2
p1p3
双级压缩省功而且压缩终 温较低，有利于润滑。
p1
1
0
V
双级活塞式压气机p-V和T-S图
三、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比 压缩1kg气体所消耗的功
w c ,n w c ,n L w c ,nH n n 1 p 1 v 1 1 (p p 1 2 )n n 1 p 2 v 2 ' 1 (p p 2 3 )n n 1
解 单级多变压缩时排气温度为
T 3T 1(p p1 3)nn 129 (0 6 .0 1)1.1 2 .2 157 .73 K 9
称为压缩机的余隙比 称为压缩机的增压比
1
容积效率： V 1(n 1)
增大时，容积效率降低； 提高时，容积效率也降低。
3、增压比对容积效率的影响
p
P2 ”
3”(2”)
V ， v ， 当
增加到某一数值时， 0 ，
P2 ’ 3’ p2 3
2’ 2
v = 0，活塞徒劳往返，无 压缩气体排出，同时，压缩 终温 t2 ，为保证润滑，
p1p4,p2p3
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
Wt,34＝－ Wt,43
p
3
2
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
4
1
Vc
Vh V1-V4
V
式中，V1 - V4= m’v1 , m’为有余 隙容积时进入气缸的气体质量
有余隙容积压缩机示功图
压缩1kg 气体所消耗的功为： W c,nW m c,'n nn 1p1v11(p p1 2)nn 1
wc, n
n n 1
p1v11 (
p2 p1
n1 )n
耗功）公式。
二、容积效率
余隙容积
产生原因： 布置进、排气结构 制造公差 部件热膨胀
1、有余隙容积存在时，对 的影响
W c,nW t,12W t,34
p
3
2
4
1
V
Vc
Vh V1-V4
有余隙容积压缩机示功图
nn 1p 1 V 1 1 (p p 1 2)n n 1 － nn 1p 4 V 4 1 (p p 4 3)n n 1