《工程热力学》热力学第八章

115kJ
/ kg
余隙影响例题
解：（2）无余隙时的排气量和耗功
V Vh V3 0.4678m3
Wt
'
n n 1
p1V
1
p2 p1
n 1 n
p
635.17kJ2
m ' p1V 0.566kg RT1
wt
'
Wt m
115kJ
/ kg
m 0.489kg1 4V
Vw3t
115kJ /பைடு நூலகம்kg
Wt理论
k
k
1
g
m
RT1[1
(
p2
)
k -1 k
]
p1
Q H Wt
g
g
Wt理论 H m(h1 h2 ) m cp (T1 T2 )
实际过程有摩擦
T
机械效率 Wt理论
经验值70％
Wt实际
T2' T2
p2 p1
Wt实际
Wt理论
g
m cp (T1 T2' )
1
s
压气机的校核计算
p1 p2
wts
k
k
1
RT1[1
(
p2
)
k 1 k
]
p1
p p2
2T
2n
2s
T
2T
p1
1
最小 重要启示
2s p2 p1
2n
1
v
s
§8-2 活塞式压气机的余隙影响
避免活塞与进排气
p
阀碰撞，留有空隙
Clearance余v隙ol容um积eVC
1 2 压缩过程 2 3 排气，状态未变
3 4 残留气体膨胀 4 1 进新气，状态未变
6
Wt
n n 1
p1V1
1
p2 p1
n1 n
4 V3
1 V
V1 V
n n 1
p14V4
1
p23 p14
n1
n
p2p1V1 p3 m1RT1 p1 p4
余隙容积VC对理论压气功的影响
p VC
Wt
n n 1
p1 (V1
V4
)
1
p2 p1
n 1 n
p1
1
(2)结构复杂(成本高)
v
一般采用 2 ~ 4 级压缩
压气机的设计计算
需要压气机，想设计一台
已知 ：
p2 p1
，T1,
gg
p1，m(V
)
要求：配马达功率， 出口温度。
s ？ n ？ 根据经验，有无冷却水套
假定 s ，理论功
Wt理论
k
k
1
mRT1[1
(
p2 p1
k -1
)k ]
压气机的设计计算
§8-1 活塞式压气机的压缩过程分析
压气机 的作用
型式 结构
压 力 范 围
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
活塞式(往复式) 出口当连续流动
离心式 ，涡旋 轴流式，螺杆
连续流动
通风机 p 0.01MPa Fanner 鼓风机 0.01MPa p 0.3MPFaan 压缩机 p 0.3MPaCompressor
解：（1）有效容积
p 32
V V1 V4 Vh V3 V4
1
Vh
V3
V3
p2 p1
n
4
1 V
0.4045m3
V3
V1 V
例题(1)有余隙影响
V 0.4045m3
n1
Wt
n n 1
p1V
1
p2 p1
n
56.35kJ
m p1V 0.489kg RT1
wt
Wt m
(pp14pp12) nn-1
pp终初( pp42
n-1
) n ]
m
v
p终 p初
分级压缩的其它好处
T T4 T5
5
p4 p2
p
p4 6 4 5
4
2
p1
6
3
1
p2
2 3
p1
1
s
v
润滑油要求t<160~180℃,高压压气机必须分级
分级压缩的级数
省功
分级
降低出口温
p
p4 6
5
多级压缩达到
无穷多级
T
(1)不可能实现
n n 1
p1V
1
p2 p1
n 1 n
3
4 V3
2
1 V
V1 V
n1
wt
Wt m
n
n
1
RT1
1
p2 p1
n
余量p隙1耗V对功单不m位R影产T1响气
余隙容积VC对产气量的影响
定义容积效率 Volumetric epfficViCency
V
V Vh
V1 V4 V1 V3
已有压气机，实测 要求：压气机效率
V3 V3
32
1 V4 V1
V3 V3
1 V3 V1 V3
V4 V3
1
1 4V
令
c VC Vh
余隙比
V3
V1 V
工程上一般＝0.03~0.08
V
1 c
p3 p4
1
n
1
1 c
p2 p1
1
n
1
余隙容积VC对产气量的影响
V
V Vh
1 c
p2 p1
1
n
1
c VC Vh
活塞式压气机的压气过程
目的：研究耗功，越少越好
Minimizing work input
p2
指什么功
技术功wt
理论压气功(可逆过程)
1
v
可能的压气过程
(1)、特别快，来不及换热。 s n k
(2)、特别慢，热全散走。 T n 1
(3)、实际压气过程是 n
1 n k
p p2
2T
2n
2s
p1
T
2T 2n 1
]
p2
p1
4 5 省功
2 3
1
v
w分级
n
n
1
RT1[
2
(
p2 p1
n-1
)n
(
p4 p2
n-1
)n ]
最佳增压比的推导
欲求w分级最小值，
p
w分级 0 p2
p2
p4
p1 p4
4 5 省功
p2 p4
p2
p1 p2 最佳增压比 p1
2
3 可证明 若m级1
w分pp级12
n npp111Rp4T1[2
32 1
4 V
活塞式压气机的余隙影响
Vh V1 V3 活塞排量 p VC
V V1 V4 有效吸气容积
p1V mRT1
32 1
4V
新气量 产气量
V3
V1 V
研究VC对耗功和 产气量的影响
余隙容积VC对理论压气功的影响
功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564
p VC 53
2
设12和43两过程n相同
V1 V
§8-3 两级压缩中间冷却分析
储气罐
冷却水 进气口
高压缸 低压缸
p
Work saved
p2
4 5 省功
2 3
p1
1
v
有一个最佳增压比
p2 p1
最佳增压比的推导
w分级
wI t(n)
wII t(n)
n
n
1
RT1[1
(
p2 p1
n-1
)n ]
p
p4
n n 1
RT3[1
(
p4 p3
n-1
)n
讨论：
（1） p2 一定，c
p1
p2
（2） c 和n一定， p1
V V
极限 V 0
p 32
VC 4 V3
1 V
V1 V
余隙影响例题
已知：
Vh p1
10b.a4r4,5t15m135,Vo3C,p02 .0232.53bma3r,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
2s p2 p1
1
v
s
三种压气过程的参数关系
wtT wtn wts
qT qn qs 0
v2T v2n v2s
T1 T2T T2n T2s
p p2
2T
2n
2s
p1
T
2T 2n 1
2s p2 p1
1
v
s
三种压气过程功的计算
wtn
n
n
1
RT1[1
(
p2
)
n 1 n
]
p1
wtT
RT1 ln