工程热力学 第八章 压气机的热力过程
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2
f ( p2 )
wC 0 p2
p2
p1 p3
或
p2 p3 p1 p2
1 2
二、两级压缩、中间冷却分析
设计原则与特点
每级压气机所需的功相等，有利于压 气机曲轴的平衡 每个气缸中气体压缩后所达到的最高 温度相同 每级向外排出的热量相等 各级气缸容积按增压比递减
二、两级压缩、中间冷却分析
耗功量
设两级压缩的多变指
数相同，且 T2 T1
wC wC,L wC,H
n n 1
RgT1
p2 p1
n1
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RgT2
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二、两级压缩、中间冷却分析 最佳增压比
wC
n n 1
RgT1
p2 p1
n1
一、叶轮式压气机工作原理
轴流式
离心式
二、叶轮式压气机分析
理想压缩过程 定熵压缩过程1－2s
wC h2s h1 Aj2T 2s m
实际压缩过程
不可逆绝热压缩1－2’
wC h2 h1 Aj2T 2n
wC wC,S h2 h2 Am2S2nm
二、叶轮式压气机分析
压气机的绝热效率
f-1和2-g过程
不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状 态不发生变化，缸内气体的数量发生变化
1－2过程
热力过程，气体的参数发 生变化。
过程耗功量可由图中过程 线1－2与V轴所包围的面积 表示。
有两种极限情况： 绝热过程1－2s 定温过程1－2T
实际压缩1－2n
二、压气机的理论耗功量 压气机耗功
压气机定温效率
活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应 尽可能采用冷却措施，力求接近定温过程。
工程上采用压气机的定温效率来作为活塞 式压气机性能优劣的指标：
C ,T
wC ,T wC
9－4叶轮式压气机的工作原理
与活塞式压气机相比，叶轮式压气机结构紧凑，输 气量大，输气均匀且运转平稳，效率高。缺点是增 压比小。 叶轮式压气机分为离心式与轴流式两种型式。
n
n 1
RgT1
n1 n
1
如果增压比相同，生产相同质量的同种压缩气体，理 论上所消耗的功与无余隙容积时相同。 但容积效率降低，即压缩相同数量的气体，必须使用 较大气缸的机器。
9－3 多级压缩和级间冷却
省功（减少压缩过程的多变指数） 降低压气机工作温度
一、两级压缩、中间冷却压气机
二、两级压缩、中间冷却分析
生产量：
有效吸气容积： 容积效率：
V
V1 V4
V
V Vh
1 Vc Vh
1 n
1
余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增
压比越大，则容积效率越低，且当增加到一定
值时容积效率为零。
增压比一定时余隙容积百分比越大，容积效 率越低。
二、余隙容积的影响
理论耗功量：
WC A12gf 1 A43gf 4
压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩 和输出，所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与 进、排气过程推动功的代数和：
wC w12 ( p2v2 p1v1) wt
可见压气机耗功以技术功计。
二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
（1）可逆绝热压缩
wC,s wt,s
k
k 1
RgT1 1
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第九章 压气机的热力过程
什么是压气机：
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。
压气机的分类：
按工作原理和构造：
活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器
另有罗茨式压气机(Roots blower)等等
按压缩气体压力范围：
通风机（＜110 kPa) 鼓风机（110~400 kPa) 压气机（>400 kPa)
本章主要内容：
以活塞式压气机为 重点，分析压缩气体生 产过程的热力学特性
从热力学观点出发，尽管活塞式和叶轮式的结 构和工作原理都不同，但压缩过程中气体的状 态变化本质上是一致的。
9-1 单级活塞式压气机的工 作原理和理论耗功量
一、工作原理
f－1：气体引入气缸
1－2：气体在气缸内进行压缩 2－g：气体流出气缸，输向 储气筒
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k 1 k
二、压气机的理论耗功量
三种压缩过程耗功量
（2）可逆多变压缩
wC,n wt,n
n n 1
RgT1
1
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二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
（3）可逆定温压缩
wC,T wt,T
RgT1
ln
v2 v1
RgT1 ln
p1 p2
二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
C,S
wC , S wC
h2S h1 h2 h1
wC,s wC,n wC,T
T2,s T2,n T2,T
9-2 余隙容积的影响
当活塞运动到上死点位置时，活塞顶面与
气缸盖间留有一定的空隙，为余隙容积Vc
一、余隙容积Vc
气缸排量： Vh V1 V3
因为3－4为余隙容积 中剩余气体的膨胀过程 （多变过程），所以4－1 表示有效进气。
二、余隙容积的影响
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二、两级压缩、中间冷却分析
设计原则与特点
每级压气机所需的功相等，有利于压 气机曲轴的平衡 每个气缸中气体压缩后所达到的最高 温度相同 每级向外排出的热量相等 各级气缸容积按增压比递减
二、两级压缩、中间冷却分析
耗功量
设两级压缩的多变指
数相同，且 T2 T1
wC wC,L wC,H
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二、两级压缩、中间冷却分析 最佳增压比
wC
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一、叶轮式压气机工作原理
轴流式
离心式
二、叶轮式压气机分析
理想压缩过程 定熵压缩过程1－2s
wC h2s h1 Aj2T 2s m
实际压缩过程
不可逆绝热压缩1－2’
wC h2 h1 Aj2T 2n
wC wC,S h2 h2 Am2S2nm
二、叶轮式压气机分析
压气机的绝热效率
f-1和2-g过程
不是热力过程，只是气体的移动过程，气体状 态不发生变化，缸内气体的数量发生变化
1－2过程
热力过程，气体的参数发 生变化。
过程耗功量可由图中过程 线1－2与V轴所包围的面积 表示。
有两种极限情况： 绝热过程1－2s 定温过程1－2T
实际压缩1－2n
二、压气机的理论耗功量 压气机耗功
压气机定温效率
活塞式压气机无论是单级或多级压缩都应 尽可能采用冷却措施，力求接近定温过程。
工程上采用压气机的定温效率来作为活塞 式压气机性能优劣的指标：
C ,T
wC ,T wC
9－4叶轮式压气机的工作原理
与活塞式压气机相比，叶轮式压气机结构紧凑，输 气量大，输气均匀且运转平稳，效率高。缺点是增 压比小。 叶轮式压气机分为离心式与轴流式两种型式。
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如果增压比相同，生产相同质量的同种压缩气体，理 论上所消耗的功与无余隙容积时相同。 但容积效率降低，即压缩相同数量的气体，必须使用 较大气缸的机器。
9－3 多级压缩和级间冷却
省功（减少压缩过程的多变指数） 降低压气机工作温度
一、两级压缩、中间冷却压气机
二、两级压缩、中间冷却分析
生产量：
有效吸气容积： 容积效率：
V
V1 V4
V
V Vh
1 Vc Vh
1 n
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余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时，增
压比越大，则容积效率越低，且当增加到一定
值时容积效率为零。
增压比一定时余隙容积百分比越大，容积效 率越低。
二、余隙容积的影响
理论耗功量：
WC A12gf 1 A43gf 4
压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩 和输出，所以压气机耗功应等于压缩过程耗功与 进、排气过程推动功的代数和：
wC w12 ( p2v2 p1v1) wt
可见压气机耗功以技术功计。
二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
（1）可逆绝热压缩
wC,s wt,s
k
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RgT1 1
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第九章 压气机的热力过程
什么是压气机：
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。
压气机的分类：
按工作原理和构造：
活塞式压气机 叶轮式压气机 特殊引射式压缩器
另有罗茨式压气机(Roots blower)等等
按压缩气体压力范围：
通风机（＜110 kPa) 鼓风机（110~400 kPa) 压气机（>400 kPa)
本章主要内容：
以活塞式压气机为 重点，分析压缩气体生 产过程的热力学特性
从热力学观点出发，尽管活塞式和叶轮式的结 构和工作原理都不同，但压缩过程中气体的状 态变化本质上是一致的。
9-1 单级活塞式压气机的工 作原理和理论耗功量
一、工作原理
f－1：气体引入气缸
1－2：气体在气缸内进行压缩 2－g：气体流出气缸，输向 储气筒
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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二、压气机的理论耗功量
三种压缩过程耗功量
（2）可逆多变压缩
wC,n wt,n
n n 1
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二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
（3）可逆定温压缩
wC,T wt,T
RgT1
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v2 v1
RgT1 ln
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二、压气机的理论耗功量 三种压缩过程耗功量
C,S
wC , S wC
h2S h1 h2 h1
wC,s wC,n wC,T
T2,s T2,n T2,T
9-2 余隙容积的影响
当活塞运动到上死点位置时，活塞顶面与
气缸盖间留有一定的空隙，为余隙容积Vc
一、余隙容积Vc
气缸排量： Vh V1 V3
因为3－4为余隙容积 中剩余气体的膨胀过程 （多变过程），所以4－1 表示有效进气。
二、余隙容积的影响