第八章 气体的压缩
《气体的压缩与输送》课件
压缩气体的工艺流程
详细介绍了压缩气体的工艺流程，包括气体处理前的准备工作，不同类型压 缩机的操作顺序，以及气体处理后的压缩气体输送准备。
压缩机的种类及其工作原理
列举常见的压缩机类型，如容积型、离心型和活塞型压缩机，并解释每种类型的工作原理和特点。
压缩机的选型及效率
介绍选择适合特定应用的压缩机的要点，包括压力、流量、效率等因素。还 讨论了如何提高压缩机的效率和降低能耗。
压缩气体的处理及其目的
探讨对压缩气体进行处理的原因和目的，包括去除杂质、降低湿度和控制温度等。介绍处理方法，如过滤、干 燥和冷却。
气体干燥的基本方法
详细描述四种常见的气体干燥方法：吸附干燥、冷冻干燥、膜分离和化学干 燥。讨论每种方法的原理、适用范围和优缺点。
《气体的压缩与输送》 PPT课件
通过本课件，您将全面了解气体的压缩与输送的概念、原理和应用。从压缩 气体的工艺流程到管道输送的设计原则，掌握气体输送在工业、医疗和环保 领域的关键应用。
压缩气体的概念及应用
介绍气体的压缩概念，解释压缩气体在各个领域中的实际应用，包括能源行业、化工工艺、食品加工等。
压缩气体的基本原理
气体压缩计算公式
气体压缩计算公式气体压缩是一个在物理学和工程学中经常遇到的现象，而要理解和处理气体压缩相关的问题，掌握相应的计算公式是非常关键的。
咱们先来说说气体压缩的基本概念哈。
想象一下，你有一个大大的气球，当你用力挤压这个气球的时候，气球里面的气体体积变小了，这就是气体压缩。
那怎么去计算这个压缩过程中的各种数据呢？这就得靠咱们的计算公式啦。
气体压缩过程中，最常用的一个公式就是波义耳定律，也就是P1V1 = P2V2 。
这里的P 代表压强，V 代表体积。
这个公式告诉我们，在温度不变的情况下，气体的压强和体积成反比关系。
我给您讲个事儿，您就更明白啦。
有一次我带着一群小朋友做科学小实验，就是用注射器来模拟气体压缩。
我们先在注射器里吸入一定量的空气，然后用手指堵住注射器的出口，慢慢推动活塞。
小朋友们眼睛瞪得大大的，充满了好奇。
这时候我就问他们：“你们觉得压强会怎么变化呀？”有的小朋友说会变大，有的小朋友不太确定。
然后我们一边操作，一边记录数据，最后用波义耳定律一算，嘿，果然和我们观察到的现象相符！小朋友们可兴奋了，觉得自己像小科学家一样。
还有一个公式也挺重要的，叫理想气体状态方程，也就是 PV =nRT 。
这里的 n 是气体的物质的量，R 是一个常数，T 是温度。
这个公式考虑了温度对气体状态的影响。
在实际的工程应用中，比如汽车发动机的气缸里，气体不断地被压缩和膨胀，工程师们就得用这些公式来计算各种参数，以保证发动机的性能和效率。
再比如说，在空调和冰箱的制冷循环中，气体的压缩和膨胀也是关键步骤。
维修师傅们在判断故障、优化系统的时候，也离不开对这些计算公式的运用。
总之啊，气体压缩计算公式虽然看起来有点复杂，但只要我们多联系实际，多动手操作，就能更好地理解和运用它们。
不管是在科学研究中，还是在日常生活里，这些知识都能帮助我们更好地认识和解释周围的世界。
希望您通过我的讲解，对气体压缩计算公式有了更清晰的认识和理解！。
2018-2019学年物理人教版选修3-3课件：第八章 气体 第3节
[变式训练2] 一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽 缸内，初始时气体体积为 3.0×10－3 m3。用 DIS 实验系统测 得此时气体的温度和压强分别为 300 K 和 1.0×105 Pa。推 动活塞压缩气体，测得气体的温度和压强分别为 320 K 和 1.6×105 Pa。
(1)求此时气体的体积； (2)保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气 体压强变为 8.0×104 Pa，求此时气体的体积。
A.理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型 B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有 关 D.在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实 验定律
解析 理想气体是在忽略了实际气体分子间相互作用 力的情况下而抽象出的一种理想化模型，A 正确。实际气 体能视为理想气体的条件是温度不太低、压强不太大，B 错误。理想气体分子间无分子力作用，也就无分子势能， 故一定质量的理想气体，其内能与体积无关，只取决于温 度，C 错误。由理想气体模型的定义可知 D 正确。
[变式训练3] 空气压缩机的储气罐中储有 1.0 atm 的 空气 6.0 L，现再充入 1.0 atm 的空气 9.0 L。设充气过程为 等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体 压强为( )
A.2.5 atm B．2.0 atm C.1.5 atm D．1.0 atm
解析 本题考查气体实验定律的应用，以总气体为研 究对象，气体发生的是等温变化，根据玻意耳定律得 p1(V1 ＋V2)＝p2V1，求得 p2＝V1＋V1V2p1＝6.06＋.09.0×1.0 atm＝2.5 atm。故正确答案为 A。
左室的气体：加热前 p0、T0、V0，加热后 p1、T1、34V0。 右室的气体：加热前 p0、T0、V0，加热后 p1、T2、54V0。 根据理想气体状态方程pTV＝恒量，有
第八章气体的压缩解析
3
p2 5
p1
2
2
0
1
T1
V
3、最佳增压比的推导
wc w w
I c II c
p
p3
4
3
3
5
省功
2
p2 n-1 n RT1[1 ( ) n ] n 1 p1 p3 n RT2 [1 ( ) n 1 p2
n-1 n
]
p2 5 p1 0
2
1
1
T1
V
p2 n wc RT1[2 ( ) n 1 p1
V V1 V4 Vh V3 V4 p2 Vh V3 V3 p1 3 0.4045m
1 n
V 0.4045m
3
n 1 n p2 n Wc p1V 1 56.35kJ p1 n 1
P1
k 1 k
1—2：理想气体可逆绝热压缩
T 2’ 2 P2
]
1—2’：不可逆绝热压缩
w h1 h2' c p (T1 T2' )
' c
1
s
T2' k RT1 (1 ) k 1 T1
WcT Wcn Wcs
从 p-V图可以看出定温压缩耗功最少，而绝热压缩所消 耗的机械功最大。因此对压缩机应加强冷却。
T
2s
2T
p2
p1
2n
1
o s
单级活塞式理想压缩机T-s图
T1 T2T T2n T2s
结论：定温压缩终了的温度最低
四、余隙容积对压缩机的影响
1 、考虑余隙容积，不计流动阻力的理想压缩机 p 工作过程 4-1：吸气过程 1-2：可逆多变压缩过程 2-3：排气过程 p1 3-4：余隙容积内气体的 可逆多变膨胀过程 o
气体压缩过程
得到：n1=9
n2=13
下面通过插值得到t1,t2
t1=x(9)+(0.49917535201764-y(9))/(y(10)-y(9))*(x(10)-x(9)); t2=x(13)+(0.99835070403528-y(13))/(y(14)-y(13))*(x(14)-x (13)); t1=141.6 t2=206.9
G s
2 n
1 1 s s T1 T2
t / T1
y t y
1 T2 T1
T e
1
T2 e
t / T2
编程画出曲线：
t1=14.91; t2=57.44; yo=1.24793838004410+1/(t2-t1)*(t1*exp(-t/t1)-t2*exp(-t/t2)); t=1:123; t=t*8; plot(t,yo,‘red’) ; %是由所建模型画出的图，而模型 是根据一半数据得来的 hold on; y=P7(427:549)； y=y-y(1) ; yy=y(14:123); t=0:109; t=t*8; plot(t,yy,'o') %是根据所有实验数据画出的图
工艺过程图
实验步骤
（1）手动调整V3 的开度为100%，V4 的开度为50%，V6 的开 度固定为30%不变，让系统工况达到稳定。 （2）加一个负的阶跃，使V4 的开度降到20%，系统工况稳定 在新的数值上。 （3）再加一个正的阶跃，使V4 的开度增到50%，系统工况稳 定在新的数值上。 （4）用VB到处数据。 （5）实验可以继续下去，V3、V4、V6 三个阀门的任何一个 开度变化都会使系统的压力和流量重新分布。各处压力达到 自衡的标志是流量处处相等。
高中物理压缩气体教案
高中物理压缩气体教案
教学目标：学生能够理解压缩气体的概念和特性，了解压缩气体的应用和相关实验方法。
教学重点：压缩气体的定义和特性，理想气体状态方程，等温压缩和绝热压缩的关系。
教学难点：理解理想气体状态方程和应用。
教学过程与方法：
1.导入（5分钟）：通过观察气球被充气后的变化，引导学生思考气体在受力作用下的变化。
2.讲解（15分钟）：介绍压缩气体的概念，理想气体状态方程及其推导过程，讲解等温压缩和绝热压缩的特性和公式。
3.实验演示（15分钟）：进行压缩气体的实验演示，观察气体受到压力作用后的变化，并进行数据记录和分析。
4.练习与讨论（15分钟）：组织学生进行相关练习，讨论气体在压缩过程中的变化规律和关键点。
5.检查与总结（5分钟）：对学生的学习情况进行检查，总结本节课的重点内容和要点。
教学资源：气球、气罐、压缩气体实验仪器等。
教学反馈：通过课堂练习和实验结果分析，检查学生的学习情况和掌握程度。
拓展延伸：提供相关实际应用案例，引导学生深入了解压缩气体在工业、医疗等领域的重要性和应用。
教学反思：根据学生的反馈和理解情况，调整教学方法和内容，提高学生对压缩气体的理解和应用能力。
第八章 压缩机的热力过程
第八章 压缩机的热力过程 潘航波 070204228 轮机2班一．基本概念余隙容积：在活塞与汽缸盖之间留有一个很小的余隙，由这一余隙所形成的体积。
有效吸气体积：在进气过程中吸入的气体体积为V1-V4容积效率：有效吸气体积（V1-V4）与汽缸工作体积Vs 之比最佳增压比：多级压缩时，各级的增压比相同。
压气机的绝热效率：可逆绝热压缩时所消耗的机械功Wc,s 与不可逆绝热压缩时压气机所消耗的机械W c ′之比来衡量压气机中绝热压缩过程的不可逆程度，用符号η表示二．习题1．理想气体从同一初态出发，经可逆和不可逆绝热压缩过程，设耗功相同，试问它们的终态温度、压力和熵是否都不相同？不是终态温度 压力 熵 都相同因为 对于可逆即没有余隙容积 ，不可逆即有余隙容积，而对于相同质量的气体，不管是有余隙容积还是没有余隙容积，所消耗的功是相同的。
2．空气初态为p 1=1⨯105Pa 、t=20︒C 。
经过三级活塞式压气机后，压力提高到12.5MPa 。
假定各级增压比相同，压缩过程的多变指数n=1.3。
试求生产1kg 压缩空气理论上应消耗的功，并求(各级)气缸出口温度。
如果不用中间冷却器，那么压气机消耗的功和各级气缸出口温度又是多少(按定比热理想气体计算)?解：由最佳增压比可知：p2/p1=p3/p2=p4/p3 p 1=1⨯105Pa p4=12.5MPa求出 β1=β2=β3=p4/p1=5 p2=5⨯105Pa p3=25⨯105PaT2=T1(p2/p1) k k 1-=293*1.6=468.8KT3=468.8*1.6=750.08K T4=1200.128K不用冷却器 ：T2=468.8KT3= T3(p3/p1) k k 1-=293*2.6=761.8KT4=293*4.2=1230K3．轴流式压气机每分钟吸人p 1=0.1MPa 、t 1=20℃的空气1200kg ，经绝热压缩到p 2=0.6MPa ，该压气机的绝热效率为0.85。
气体的压缩与输送
用于压缩气体，提高气体压力 ，是气体输送的关键设备。
泵
用于输送液体，提高液体压力 ，是液体输送的关键设备。
储罐
用于储存气体或液体，保证气 体或液体的供应和储存安全。
阀门和流量计
用于控制气体或液体的流量和 流向，保证气体或液体的正常
输送。
03
气体压缩与输送的应用
工业应用
气体压缩
在工业生产中，气体压缩是常见的操作，用于提高气体的压力和密度，以便于 输送、储存和利用。例如，在石油和天然气行业中，气体压缩是实现天然气远 距离输送的关键环节。
输送管道
材质选择
根据气体的性质和输送 条件选择合适的管道材 质，如钢管、玻璃钢管
等。
管径确定
根据气体的流量和压力 确定管道的管径，以确 保气体输送的效率和安
全性。
管道安装
按照规范要求进行管道 安装，确保管道的密封
性和稳定性。
管道维护
定期对管道进行检查和 维护，确保管道的正常 运行和延长使用寿命。
输送设备
压缩设备
往复式压缩机
通过活塞在气缸内的往复 运动实现气体的压缩，具 有较高的压缩比和可靠性。
离心式压缩机
利用旋转叶轮产生的离心 力实现气体的压缩，具有 较高的效率、流量和可靠 性。
螺杆式压缩机
通过螺杆的旋转实现气体 的压缩，具有较低的噪音、 振动和磨损。
02
气体的输送
输送方式
01
02
03
04
管道输送
技术发展
高效能压缩机技术
01
随着材料科学和制造技术的进步，未来压缩机的效率将得到显
著提高，降低能耗和压缩成本。
智能化控制技术
02
通过引入人工智能和大数据技术，实现对气体压缩与输送过程
第八章 容积式空气压缩机
在工业生产和建设中，压缩空气是一种重要的动力源，广泛用 于驱动各种风动机械和风动工具，如风钻、风动砂轮机、空气锤、 喷砂、喷漆、溶液搅拌、粉状物料输送等；压缩空气可用于控制仪 表及自动化装置、科研试验、产品及零部件的气密性试验；压缩空 气还可分离生产氧、氮、氦及其他稀有气体等。产生压缩空气的设 备是空气压缩机（以下简称空压机），本章主要介绍往复活塞式与 螺杆式空压机的基本理论及结构、运行等。
qV V qVT
七、等温效率
指示功PiT(压送气体，等温循环)
W P T iT iT W P
轴功(率)P 指示功(压送气体，实际循环)
机械损失(附属机械、摩擦)
4
第一节 空压机主要性能参数 八、绝热效率
指示功PiT(压送气体，绝热循环)
W P s is is W P
轴功(率)P 指示功(压送气体，实际循环) 机械损失(附属机械、摩擦)
V V 1 4 Vs Vs 式中 λl－泄漏系数，λl＝0.90~0.98。
Vs T1 T '' (等压) Vs Ta
l
图8-6 实际循环各因素对吸气量的影响
排气量 qV vpT l qVT =VqVT
析水系数 0.98~0.99
出口流量 qVp qV -qV qV vpT l qVT V qVT
29
六、实际工作循环
1. 由于喷油的影响，螺杆式空压机的 压缩过程比往复式更接近于等温过 b 程，但压缩过程曲线却是接近于绝 c 热过程的。 2. 螺杆式空压机可以不设排气阀，故 排气阻力小，但在工况变化时易发 生过压缩或欠压缩。 a d 3. 螺杆式空压机的余隙容积比往复式 活塞式压缩机小得多，并且不构成 膨胀过程。 4. 螺杆式空压机均没有吸气阀吸气阻 力小，故压力系数较大。 5. 螺杆式空压机在工作时气体的流动是单向的，吸气端的温度总是 较低的，故螺杆式空压机吸气终了时气体的温升较小，温度系数 较高。 6. 螺杆式空压机的泄漏路线较长，泄漏的影响较大。
工程热力学思考题答案,第八章
第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的234高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造成损伤，耗功大。
等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。
5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S图上面积表示其值。
答：由于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，一般用w c 表示，则w c =-w t由第一定律：q=△h+w t ，定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，21lnp p R s g =∆，则有 多变过程：w c =-w t =△h-q所以c w 6数n 7m2s 2’nm i=S T ∆0为图中的17nm1.8、如图8-13所示的压缩过程1-2，若是可逆的，则这一过程是什么过程？他与不可逆绝热压缩过程1-2的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？图8-13答：若压缩过程1-2是可逆过程，则其为升温升压的吸热过程。
它与不可逆绝热过程的区别是：此过程没有不可逆因素的影响，在所有以1-2过程进行的压缩过程其耗功是最小的。
对于不可逆绝热压缩过程：q=△u+w，q=0，所以w=-△u，w c=△u可逆压缩过程1-2：q=△u+w，⎰=21Tdsq，所以⎰-∆=21Tdsuwc，所以不可逆绝热的耗功大，大了⎰21Tds。
气体压缩的原理与应用
气体压缩的原理与应用1. 概述气体压缩是指将气体体积减小、压力增大的过程。
气体压缩的原理与应用十分广泛，涵盖了从日常生活到工业生产的各个领域。
本文将介绍气体压缩的原理和常见的应用。
2. 压缩原理气体压缩的原理主要涉及两个基本概念：压力和体积。
根据理想气体状态方程，即泊松方程，压力与体积成反比关系，即P * V = n * R * T，其中P表示压力，V表示体积，n表示气体的物质量，R表示气体常量，T表示绝对温度。
通过增加气体的压力或减小气体的体积，可以实现对气体进行压缩。
3. 气体压缩的方法气体压缩可以通过多种方法进行，以下是常见的气体压缩方法：•等温压缩：在恒温条件下进行压缩，保持气体内部分子的平均动能不变，通过减小气体体积来增加气体的压力。
•绝热压缩：在无热量交换的条件下进行压缩，压缩过程中气体分子的内能增加，从而提高气体压力。
•机械压缩：通过机械装置如压缩机、泵等来对气体进行压缩，常见的压缩机包括活塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机等。
•液体压缩：将气体溶解在液体中，然后增加液体的压力，使气体被压缩。
4. 气体压缩的应用气体压缩的应用广泛存在于各个行业和领域，以下为一些常见的应用：•工业生产：气体压缩在工业生产中起到重要的作用，例如用于驱动气动工具和设备、压缩空气供电等。
•制冷与空调：气体压缩技术广泛应用于制冷与空调领域，通过对制冷剂进行压缩、冷凝和膨胀，实现空气的制冷和空调系统的运作。
•气体储存与运输：对气体进行压缩可以减小体积，方便储存和运输。
例如，天然气通过压缩后可以便于长距离运输，并用于供暖、烹饪和发电。
•医疗领域：气体压缩在医疗设备中应用广泛，例如用于呼吸机、氧气供应等。
5. 结论气体压缩是通过增加气体的压力或减小气体的体积来实现的，其原理涉及压力和体积的变化关系。
气体压缩的方法包括等温压缩、绝热压缩、机械压缩和液体压缩等。
气体压缩的应用广泛，涉及工业生产、制冷与空调、气体储存与运输以及医疗领域等。
气体的压缩
7.1 气体的压缩压缩机、鼓风机等是化工生产中常用的压气机，它是借助于机械能或电能，来实现气体由低压到高压的状态变化。
各类压气机的结构和工作原理虽然不同，但从热力学观点来看，气体状态变化过程并没有本质的不同，都是消耗外功，使气体压缩升压的过程，在正常工况下都可以视为稳定流动过程。
气体的压缩，一般有等温、绝热、多变三种过程，又分单级和多级压缩。
对于稳定流动体系，压缩过程的理论轴功可用稳定流动系统的热力学第一定律来描述。
在忽略动能和势能的情况下，有W S = ΔH −Q （7-1）此式具有普遍意义，适用于任何介质的可逆和不可逆过程。
为了方便，对可逆过程的轴功，还可按下式计算只要有合适的状态方程代入上式积分即可。
下面简单介绍气体压缩过程的变化规律以及理论功耗的计算。
1．等温压缩对于理想气体，pV = RT ，等温过程ΔH = 0，则式中W S 为等温可逆压缩的轴功。
显然，压缩比越大，温度越高，压缩所需的功耗也越大。
2．绝热压缩绝热压缩时，Q = 0，则对于理想气体，可将pV k =常数的关系式代入上式积分，得式中k 为绝热指数，与气体性质有关（见第二章）。
3．多变压缩等温压缩和绝热压缩都是理想的，要做到完全的等温或绝热是不可能的。
实际进行的压缩过程都是介于等温和绝热之间的多变过程。
多变过程的p 、V 服从下式pV n =常数该式即为多变过程的过程方程式，n 为多变指数，它可以是−∞到+∞之间的任意值。
对于给定的某一过程，n 为定值。
对于理想气体，进行多变压缩的轴功为图其中1-2T 表示等温压缩，1-2n 表示多变压缩，1-2S 表示绝热压缩。
从图中得到W S,绝热>W S,多变>W S,等温，T2,绝热>T2,多变>T2,等温，V2,绝热>V2,多变>V2,等温可见，把一定量的气体从相同的初态压缩到相同的终压时，绝热压缩消耗的功最多，等温压缩最少，多变压缩介于两者之间，并随n 的减少而减少。
8第八章 压缩机
重
压缩机耗功量的计算方法， 点：压缩机耗功量的计算方法，
提高压缩机效率的方法和途径。 提高压缩机效率的方法和途径。 难 点：多级压缩过程中各级增压比 的确定，提高压缩机效率的方法和途径。 的确定，提高压缩机效率的方法和途径。
第一节 一、结构简图
单级活塞式压缩机的工作过程
空气进口
排入空气瓶中
主要部件： 主要部件：1、活塞
2、气缸 3、滤清器 5、散热肋片
4、吸、排气阀
活塞式压缩机
p
一、工作原理
a v
p
一、工作原理
a v
p
一、工作原理
a v
p
一、工作原理
a v
同14
p
一、工作原理
a
1
v
p
一、工作原理
a－1：气体引入气缸
a
1
v
p
一、工作原理
a－1：气体引入气缸
同14
a
1
v
p
一、工作原理
a－1：气体引入气缸
型式 结构 压 力 范 围
活塞式(往复式 主空压机 活塞式 往复式):主空压机、空调制冷 往复式 主空压机、 离心式 轴流式 叶轮式： 叶轮式：废气涡轮增压器
压缩机:p 压缩机 g>2bar
Compressor
鼓风机:0.1bar﹤pg﹤2bar Fan 鼓风机 通风机:p 通风机 g﹤0.1bar
图8-6 双级活塞式压缩机p-V图
最佳增压比和最佳中间压力
压缩1kg气体所消耗的功 气体所消耗的功 压缩
n −1 n −1 p3 n p2 n n = p1v1 1 − ( ) + p 2 v 2' 1 − ( ) n −1 p1 p2
高二物理第八章气体知识点
高二物理第八章气体知识点气体是我们生活中经常接触到的物质状态之一。
无论是空气、汽车尾气还是食物中的气味，都离不开气体。
在高二物理中，我们将深入研究气体的性质和行为，以便更好地理解和应用相关知识。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述气体状态的基本方程，它为PV = nRT，其中P代表压强，V代表体积，n代表物质的摩尔数，R代表气体常数，T代表温度。
根据理想气体状态方程，我们可以推导出气体的压强、体积和温度之间的关系。
二、气体的性质1.气体的可压缩性：与固体和液体不同，气体是具有可压缩性的，即气体的体积可以随着压强的增加而减小。
2.压强的测量：常用的测量压强的工具是压力计，它利用液体的压力传递原理来测量气体的压强。
3.温度的测量：气体的温度可以通过测量气体的热胀冷缩现象来确定，常用的温度单位是摄氏度、华氏度和开氏度。
三、理想气体与实际气体的区别理想气体是指在一定温度和压强下完全符合理想气体状态方程的气体。
实际气体在高压和低温条件下，会出现与理想气体状态方程不符的情况，因为实际气体分子之间存在一定的相互作用力。
四、气体的热力学过程1.等压过程：在等压过程中，气体的压强保持不变，体积和温度发生变化。
这种过程常见于日常生活中的加热水壶。
2.等体过程：在等体过程中，气体的体积保持恒定，压强和温度发生变化。
这种过程常见于汽车发动机中的爆炸过程。
3.等温过程：在等温过程中，气体的温度保持不变，压强和体积发生变化。
这种过程常见于气球的充气过程。
五、气体的扩散和传播气体的扩散是指气体分子在无限的空间中自发地传播和混合。
根据气体分子速率的不同，气体的扩散速率也不同。
在实际应用中，气体的扩散现象常常用于实现空气净化、气体分离等目的。
六、压强和密度的关系压强和密度是描述气体性质的两个重要参数。
根据理想气体状态方程和气体的分子动理论，我们可以推导出压强和密度之间的关系式。
七、热力学第一定律在气体中的应用热力学第一定律是能量守恒定律的表达形式之一。
第八章 可压缩气体动力学基础
ρ
dp p = k = kRT ρ dρ
代入音速表达式， 代入音速表达式，又 得音速的计算式： 得音速的计算式：
a = kRT
第八章 可压缩气体动力学基础
14
对于空气， 其音速公式为： 对于空气，k=1.4,R=287,其音速公式为： 其音速公式为
a = 20 T
a = kRT
a= dp dρ
从音速的几个表达式可得出如下结论： 从音速的几个表达式可得出如下结论： 1）同种流体介质，音速仅随温度变化。温度越高， ）同种流体介质，音速仅随温度变化。温度越高， 音速越大。如空气，T=15℃ a=340m/s；T=450℃ 音速越大。如空气，T=15℃时，a=340m/s；T=450℃ 时，a=538m/s。 。 2）不同的流体介质，越易于压缩，音速越小；越 ）不同的流体介质，越易于压缩，音速越小； 不易于压缩，音速越大。如空气， 不易于压缩，音速越大。如空气，T=20℃时， ℃ a=342m/s；而水，比空气的压缩性小，T=20℃时， ；而水，比空气的压缩性小， ℃ a=1430m/s。 。
p = ρRT = ρ ( m0 )T
m 为气体分子量， R0 = 8314.3 J kg ⋅ mol ⋅ k 为通用气体常数， 0 为通用气体常数， 为气体分子量，
对于空气， R = 287.1 m 2 对于空气，
s2 ⋅ k
引入几个与比热有关的定义： 引入几个与比热有关的定义： (1) 等容比热
dp = ρadv
与连续性方程联立解出： 与连续性方程联立解出：
dp a= dρ 即为音速的表达式。 即为音速的表达式。 又考虑该小扰动进行得相当迅速，可认为是等熵过程。 又考虑该小扰动进行得相当迅速，可认为是等熵过程。由 p 对等熵方程取对数， 等熵状态方程 k = c 可得： （对等熵方程取对数，然后变形出 ，可得： dp/dρ的表达式，引入状态方程） 的表达式， 的表达式 引入状态方程）
气体压缩原理及应用
气体压缩原理及应用气体的压缩是指将气体体积减小，从而使气体分子之间的压力增加的过程。
气体压缩原理主要有两种：力的压缩和容积的压缩。
力的压缩是通过施加外力使气体体积减小，从而达到增加气体分子与容器壁之间碰撞频率的目的。
在气体中，分子之间存在着虚拟的引力和斥力，当外力施加在气体上时，分子会更加靠近彼此，从而带来了碰撞的增加，使得气体内部的压力增大。
容积的压缩是指通过改变容器的形状或大小，使气体的体积减小。
容积的压缩可以通过容器的缩小、伸缩或可变形来实现。
例如，在汽车引擎中，活塞的上下运动可以改变气缸的容积，从而实现气体的压缩。
气体的压缩在工程和科学研究中有着广泛的应用。
以下是几个常见的气体压缩应用：1. 汽车发动机：汽车发动机中的气缸实际上是将混合气（气体和汽油的混合物）进行压缩，并点燃混合物，从而释放能量驱动汽车运行。
2. 空气压缩机：空气压缩机用来将空气压缩成高压气体，以满足各种工业和农业应用的需要。
例如，空气压缩机常用于供气系统、打气机、冷冻设备、涡轮机等。
3. 空气压缩储能：利用电力将空气进行压缩储存，以便在需要时释放出来产生电力。
这种技术被用于电网备用能源和能源储存等领域。
4. 空气制冷机：利用空气被压缩时对外界产生的吸热效应，将空气冷却，从而用来制冷或降低环境温度。
5. 压缩气体运输：将气体进行压缩，可以减小体积，便于运输和储存。
例如，液化石油气（LPG）是经过压缩的天然气，便于储存和运输。
6. 用于工业生产和实验室研究：在一些工业生产和科学实验中，需要使用高压气体。
通过压缩气体，可以提供所需的高压气体供应。
总的来说，气体压缩是一种重要的物理现象，广泛应用于各个领域。
通过压缩气体，我们可以改变气体的体积和压力，从而实现能量转换、工业生产和科学研究的需要。
随着技术的不断进步，气体压缩技术也在不断发展，为人们提供更加高效和可靠的解决方案。
第八章 压气机的热力过程
1
V1
V Wc
***p-V示功图与p-v压容图不同：后者的每一点都与1kg 工质的平衡态对应，而前者随着体积V的变化，工质的质 量变化。
Q≈?
图8-1 活塞式压气机示功图
p
P2 2T 2n 2s
•
•
两个极限的压气过程：即绝热压缩和等温压缩。
若过程进行极快而气缸散热较差，气体与外界换热 可以忽略，视为绝热压缩，如曲线1-2s所示。 若压缩过程进行得较慢，且气缸壁得到良好的冷却， 就接近于等温压缩，如曲线1-2T所示。 实际压缩过程是处于等温与绝热之间的多变压缩过 程（1<n<k），压缩过程有热量传出，气体温度也有 所升高。对单级活塞式压气机，通常n＝1.2～1.3。 等温压缩气体的终温及比体积比绝热压缩的终温及 比体积低。这对于安全（避免润滑油的烧结）及减 小储气筒的容积有益，因此，希望压缩过程尽量接 近等温过程。为此，活塞式压气机都采取冷却措施。 但对于实际压缩过程说，无论采取什么冷却措施， 很难实现等温压缩。
一、工作原理
f－1：进气过程； 1－2：压缩过程； 2－g：排气过程。
p
g P2 2
进气和排气过程f-1和2-g都不是热力过 f 程，气体的状态并不发生变化，只是缸 内气体数量发生变化。 H2 压缩过程1-2才是热力过程，气体的状 态发生了变化。 压缩过程的耗功用面积1-2-m-n-1表示 H
1
P1 V2 m n
8-3 多级压缩和级间冷却
多级压缩是把气体的压缩过程分
在两个或两个以上的气缸里依次 压缩，使气体的压力逐级上升。
定压冷却
中间冷却器
空 气 滤 清 冷却水 器
p2
p3
当气体在第一级气缸内被压缩到
压缩空气安全生产规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为了加强压缩空气安全生产管理，预防和减少事故发生，保障人民群众生命财产安全，根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规，结合我国实际情况，制定本规定。
第二条本规定适用于所有使用压缩空气的生产单位、个人及其相关人员。
第三条压缩空气安全生产管理应当遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，坚持“以人为本、依法治安、科学管理、持续改进”的原则。
第四条各级人民政府及其有关部门应当加强对压缩空气安全生产工作的领导，落实安全生产责任制，建立健全安全生产监管体系。
第二章安全生产责任制第五条压缩空气生产单位的主要负责人对本单位的压缩空气安全生产工作全面负责。
第六条压缩空气生产单位应当建立健全安全生产责任制，明确各级人员的安全生产职责，并落实到具体岗位。
第七条压缩空气生产单位应当建立健全安全生产管理机构，配备专职或者兼职安全生产管理人员。
第八条压缩空气生产单位应当定期对安全生产责任制进行审查，确保安全生产责任制的落实。
第三章安全生产教育培训第九条压缩空气生产单位应当对从业人员进行安全生产教育培训，提高从业人员的安全生产意识和技能。
第十条压缩空气生产单位应当对新从业人员进行不少于3天的安全生产教育培训，并考核合格后方可上岗。
第十一条压缩空气生产单位应当对在岗从业人员进行定期安全生产教育培训，每年不少于12小时。
第十二条压缩空气生产单位应当对特种作业人员进行专项安全生产教育培训，并取得相应资格证书。
第四章设备设施安全管理第十三条压缩空气生产单位应当使用符合国家标准、行业标准的压缩空气设备设施。
第十四条压缩空气设备设施应当定期进行检验、检测和维护保养，确保其安全运行。
第十五条压缩空气生产单位应当建立健全设备设施安全管理制度，明确设备设施的安全操作规程。
第十六条压缩空气生产单位应当对设备设施进行安全评估，根据评估结果制定相应的安全措施。
第五章作业场所安全管理第十七条压缩空气生产单位应当对作业场所进行定期检查，消除安全隐患。
气体的压缩实验
气体的压缩实验气体是占据空间的物质，其分子间的间距较大，导致气体的容易压缩性。
气体的压缩实验是科学家们研究气体性质的重要手段之一。
本文将介绍气体的压缩实验以及其背后的原理和应用。
一、压缩实验的原理压缩实验的基本原理是通过施加外力来使气体减小体积。
最简单的压缩实验可以通过使用活塞形状的容器来实现。
容器内装有气体，当活塞向容器内部施加压力时，气体分子之间的间距缩小，从而使气体体积减小。
二、压缩实验的方法压缩实验方法有多种，其中常用的一种是手动压缩实验。
通过手动改变容器内活塞的位置，可以使气体体积的变化可观察到。
这种方法操作简单，适合实验室教学和科普活动中使用。
另一种方法是使用机械装置进行压缩实验。
这种方法通过调整压力和温度等参数，使气体发生压缩。
实验结果可通过仪器测量和记录，实现定量分析。
这种方法常用于科学研究和工业生产中。
三、压缩实验的应用压缩实验在科学研究和工业应用中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 气体储存与运输：通过压缩实验，可以将气体压缩成高压气体，便于储存和运输。
例如，将天然气压缩成液化天然气(LNG)，可以大幅度减小体积，提高储存效率。
2. 空气分离：气体的压缩实验可以实现空气分离。
由于不同气体的沸点不同，通过适当的压力和温度条件，可以将混合气体中的组分分离出来。
空气分离技术广泛应用于制氧、制氮等工业领域。
3. 法气囊：压缩实验为设计制造法气囊提供了重要的依据。
法气囊是一种用来减震和保护物品的装置，其内部装有气体，通过压缩实验可以确定法气囊所需的气体体积和压力，保证其功能的正常实现。
4. 轨道交通制动系统：气体的压缩实验也应用于轨道交通制动系统中。
制动系统通过将气体压缩为液体，使制动效果更加精确和迅速。
四、压缩实验的意义气体的压缩实验不仅仅是一种实验手段，更是研究气体性质和应用的重要途径。
通过压缩实验，我们可以了解气体的压缩性质、气体分子间相互作用等特性。
同时，压缩实验的应用也大大推动了科学技术的发展和产业的进步。
气体的压缩性
气体的压缩性气体的压缩性图1 行驶中的汽车推动前面的气体，气体从四周绕过，基本没有被压缩气体和固体或液体最大的区别就是它没有固定的体积。
实际上气体不只是没有固定体积的问题，气体的自身并不构成宏观的存在状态，而是以自由的分子状态存在的。
我们日常看到的物体是在地表的大气环境中，都承受着重力和一个大气压。
如果撤掉外部的重力和压强，固体一般并不会散架，还是会保持原样，液体会由于表面张力变成球形，而气体呢？气体会向四外膨胀，而且永远不会停下来，直到完全消散掉。
零压力的气体是不存在的，只要是气体，内部就都会存在压力，具有向外膨胀的趋势。
所以，可压缩性是气体的基本属性，压它体积就会缩小，放松对它的限制其体积就会自发地胀大。
另一个影响气体体积的因素是温度。
对气体加温，它内部的压力就会增大，产生向外膨胀的趋势，如果气体不是装在固定体积的容器中，其体积就会增加。
然而，在流体力学中，很多情况下的气体流动都可以看作是不可压缩的，也就是气体的密度在流动中保持不变，称为不可压缩流动，这是为什么呢？原因是多数流动问题中的气体都不是处于密闭空间中，而是在一个相对开放的环境中，当气体的某几个方向受压时，总可以有逃跑的地方，从而避免被压缩，如图1所示。
其实固体也是一样的，要压缩它必须从两边推，只推一边固体会移动，未必会被压缩。
可以用弹簧来说明这个问题。
图2中的三种情况，最上面是可以看作刚体的金属棒，下面两个是不同刚度的弹簧。
从左侧突然推动它时，在同一瞬间弹簧的右侧并没有开始运动，而是要等到力传过来，因此有一段时间弹簧被压缩了。
可见压缩程度与左侧推动的速度和弹簧本身的刚度和质量（即惯性）有关。
压迫的速度逃跑的速度不可压缩压缩性弱压缩性强图2 弹簧的压缩性如果把弹簧换成管道中的气体，左侧换成活塞，当突然推动活塞时，右侧的气体并不会立刻跑出管道之外，于是管内的气体就被压缩了。
这种所谓的“突然推动”指的是速度快到让气体来不及反应。
气体的反应速度是多大呢？和声速有关。
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2
6
4
V吸
V1
1
V3
V
p1V1 m1RT1
p2 p3
p1 p4
n 1 n
p
6
5 3
2
p2 n Wc p1 (V1 V4 ) 1 p1 n 1 n 1 n p2 n p1V 1 p1 n 1
4’ V吸 Vs 1 V
3’ 3
2’ 2
pb V0
4
增压比对容积效率的影响
3）对于压力较高的情况，一 般采用多级压缩和中间冷却。
已知： Vh 0.4455m3 ,V3 0.0223m3 p1 1bar , t1 15C, p2 3.5bar , n 1.2 求（1）有余隙时的排气量和耗功 （2）无余隙时的排气量和耗功 解： （1）有效容积
P1
k 1 k
1—2：理想气体可逆绝热压缩
T 2’ 2 P2
]
1—2’：不可逆绝热压缩
w h1 h2' c p (T1 T2' )
' c
1
s
T2' k RT1 (1 ) k 1 T1
V4 V3 V3 V4 1 1 1 V1 V3 V1 V3 V3
p
5 3
2
6
4
V吸
V1
1
V3
V
V3 p3 V3 p2 v =1 [1 ( ) ] 1 [( ) 1] V1 V3 p4 Vs p1
1 n
1 n
压缩机的余隙比 增压比
第八章
学习目标：
气体的压缩
•掌握活塞式压气机工作原理, 及不同压缩过程(绝热、 定温、多变)状态参数的变化规律、耗功的计算,以及 压气机耗功的计算； •掌握容积效率的概念及余隙容积对活塞式压气机工 作的影响； •了解多级压缩、中间冷却的工作原理； •了解叶轮式压气机工作原理
压缩机分类：
工作原理 容积式压缩机：活塞式、螺杆式 速度式压缩机：离心式 、轴流式 运动形式 活塞式(往复式)： 间歇供气 回转式： 连续供气
Wt理论 k p2 m RT1[1 ( ) ] k 1 p1
g k -1 k
g
g
Wt实际 m cp (T1 T2' )
Wt理论 Wt实际
g
太低，则压气机报废或修理
知识延伸﹡ 其他压缩机简介 一、叶轮式压缩机
1、与往复式压缩机比较，叶轮式压缩机具有下述优点： 连续吸、排气，转速高，因而单位时间供气量大；
通风机Fanner pg 0.000 2 ~ 0.015 MPa 压力范围
pg 0.015 ~ 0.04 MPa 鼓风机Fan pg 0.04 MPa 压缩机Compressor
第一节 单级活塞式压缩机的工作原理
一、单级活塞式压缩机的结构
空气进口
1
2
3
4
排入空气瓶
6
5
1—空气滤清器；2—进气阀；3—肋片；4—气缸；5—活塞；6—排气阀
p1V m' 0.566kg RT1
Wc wc ' 115kJ / kg m
m 0.489kg 1 4 V
wc 115kJ / kg
V3
V1 V
第二节
低压缸
多级压缩
1、两级压缩中间冷却活塞式压气机结构简图
级间冷却器
至气瓶
高压缸
2、两级活塞式理想压缩机的示功图
p
p3
4
3
p3 3’
p2 2
p1
T2 T1
3
qH
2’
1
qL s
双级压缩中间冷却T-s图
4、两级压缩一次循环压缩机消耗的机械功
n 1 2n n Wc , n p1V 1 1 n 1
5、多级压缩： （1）最佳增压比：
i
pi 1 p1
（2）一次循环压缩机消耗的机械功：
二、单级活塞式实际压缩机的工作过程
p 1-2：压缩过程 2-3：排气过程：状态未变 p2 3-4：余隙容积内空气的膨胀过程 4-1：吸气过程：状态未变
3
2
有效吸气容积为
V吸 V1 V4
p1
4
V0
Vs V吸
1
V
气缸的工作容积为 Vs V1 V3 增压比为 余隙容积为
o
p2 p1
p2
3
2n
4
V吸 Vs
1
V
V0
有余隙容积的理想压缩机p-V图
2、余隙容积对压缩机耗功的影响 p W ＝面积12341
C
5 3
＝面积12561－面积43564
设12和43两过程n相同
n 1 n p2 n Wc p1V1 1 n 1 p1 n 1 n p3 n p4V4 1 n 1 p4
2、分类
径流式（即离心式） 轴流式
1
2
3
4
5
离心式压缩机结构简图 3、工作原理
轴流式压缩机结构简图
机械能——增加动能—压力增加
叶片
扩压管
4、压气机耗功
任意工质、任意绝热过程
1 2 q 0且（ wg ) 0 2
wc wt h1 h2
wc , s h1 h2 c p (T1 T2 ) p2 k p1v1 [1 ( ) k 1 p1
p3 T3 T1 ( ) p1
n 1 n
6 290( ) 0.1
1.2 1 1.2
573.79K
t3=300.79℃
单级压缩时压缩机消耗的功率为
m n p3 N RT1[1 ( ) 3600 3600 n 1 p1 Wc , n
n 1 n
]
1.2 1 1.2
108.5 1.2 1 6 0.287 290 [1 ( ) 3600 1.2 0.1 14.72kw
4
V吸
V1
1
V3
V
有余隙容积时，压缩机一次循环的耗功减少
p1V mRT1
n 1 Wc n p1V p2 n wc 1 m n 1 m p1 n 1 n
p2 n RT1 1 n 1 p1
WcT Wcn Wcs
从 p-V图可以看出定温压缩耗功最少，而绝热压缩所消 耗的机械功最大。因此对压缩机应加强冷却。
T
2s
2T
p2
p1
2n
1
o s
单级活塞式理想压缩机T-s图
T1 T2T T2n T2s
结论：定温压缩终了的温度最低
四、余隙容积对压缩机的影响
1 、考虑余隙容积，不计流动阻力的理想压缩机 p 工作过程 4-1：吸气过程 1-2：可逆多变压缩过程 2-3：排气过程 p1 3-4：余隙容积内气体的 可逆多变膨胀过程 o
]
最佳增压比
1 2
p2 p3 7.746 p1 p2
p3 p1
6 7.746 0.1
各级的排气温度为
p2 T3 T2 T1 ( ) p1
Wc , n
n 1 n
1 p2 nn T2 T1 ( ) p1
T2' T1
407.92K
290 7.746
理论上，活塞式压缩机的余隙容积不影响压缩单位质量 气体所消耗的机械功，但实际上由于存在膨胀和压缩过 程的不可逆损失，实际压缩机耗功会增加。
3、余隙容积对产气量的影响
由于具有余隙容积，压缩机每一循环所产生的 高压气体的数量将有所减少 有效吸气容积与气缸工作容积之比。 容积效率：
V吸 V1 V4 V3 V3 V Vs V1 V3
3
p2 5
p1
2
2
0
1
T1
V
3、最佳增压比的推导
wc w w
I c II c
p
p3
4
3
3
5
省功
2
p2 n-1 n RT1[1 ( ) n ] n 1 p1 p3 n RT2 [1 ( ) n 1 p2
n-1 n
]
p2 5 p1 0
2
1
1
T1
V
p2 n wc RT1[2 ( ) n 1 p1
n 1 in n Wc , n p1V 1 1 n 1
例 某两级压缩、中间冷却的活塞式压缩机。每小时吸入 p1=0.1Mpa，t1=17℃的空气108.5kg，可逆多变压缩到 p3=6Mpa。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（n=1.2）至同样增压比时的 情况相比较。 解: 单级多变压缩时排气温度为
p1V m 0.489kg RT1
Wc wc 115kJ / kg m
（2）无余隙时的排气量和耗功
V Vh V3 0.4678m
3
n 1 n p2 p n Wc ' p1V 1 65.17kJ 3 p1 2 n 1
两级压缩、中间冷却的活塞式压缩机耗功少
压气机的设计计算
需要压气机，想设计一台 g g p 已知 ： 2 ，T1 , p1， m(V ) p1 要求：配马达功率， 出口温度。 假定 s ，理论功
Wt理论
k p2 mRT1[1 ( ) ] k 1 p1
k -1 k
Wt理论