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第五章 空氣機械

第五章 空氣機械. 概述 基本理論 離心式送風機與壓縮機 軸流式送風機與壓縮機 迴轉式送風機與壓縮機 往復式送風機與壓縮機 真空泵 風力機. 5.1 概述. 空氣動力機械 空氣原動機械. 空氣動力機械. 空氣動力機械：空氣動力機械為對空氣施加能量，使其壓力提高或速度增加的機械，如風扇 （ fan ） 、 鼓風機 （ blower ） 、 壓縮機 （ compressor ） 及真空泵 （ vacuum pump ） 。. 空氣原動機械.

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第五章 空氣機械

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Presentation Transcript

  1. 第五章 空氣機械 • 概述 • 基本理論 • 離心式送風機與壓縮機 • 軸流式送風機與壓縮機 • 迴轉式送風機與壓縮機 • 往復式送風機與壓縮機 • 真空泵 • 風力機

  2. 5.1概述 • 空氣動力機械 • 空氣原動機械

  3. 空氣動力機械 • 空氣動力機械：空氣動力機械為對空氣施加能量，使其壓力提高或速度增加的機械，如風扇（fan）、鼓風機（blower）、壓縮機（compressor）及真空泵（vacuum pump）。

  4. 空氣原動機械 • 空氣原動機械：空氣原動機械為將空氣本身的速度及壓力能，轉換成動力的機械，如空氣輪機（air turbine）、風力機（wind turbine）等。

  5. 空氣動力機械依使用壓力分類 • 風扇：0.1kgf/cm2以下（1m水柱以下） • 鼓風機 ：0.1~1kgf/cm2之間 （1~10m水柱） • 壓縮機 ：1kgf/cm2以上（10m水柱以上） • 真空泵：從低於大氣壓處將氣體抽出

  6. 空氣動力機械依壓力產生分類 • 輪機式：軸流式及離心式（多翼式、徑向式及輪機式） • 排量式：往復式及迴轉式（魯氏、滑動葉及螺旋）

  7. 送風機及壓縮機之分類 (1/2)

  8. 送風機及壓縮機之分類 (2/2)

  9. 送風機及壓縮機之適用範圍

  10. 5.2基本理論 • 標準狀態 • 壓力單位換算 • 送風機靜壓、動壓及總壓 • 動力與效率

  11. 標準狀態 • 標準狀態：若大氣壓力為760mmHg、溫度為20℃ 、相對濕度為75%及密度為1.2kg/m3，則稱為空氣之標準狀態。

  12. 壓力單位換算

  13. 送風機靜壓、動壓及總壓 靜壓ps：平行於流動氣體的物體表面所承受之壓力 (mmAq, kgf/cm2, kgf/m2) 動壓pd：由流體的速度所產生之壓力(mmAq, kgf/cm2, kgf/m2) 總壓pt：靜壓及動壓之和 (mmAq, kgf/cm2, kgf/m2)

  14. 送風機的壓力上升

  15. 送風機進氣、排氣的動壓 pd1：送風機進氣之動壓(kgf/m2) pd2：送風機排氣之動壓 (kgf/m2) ：送風機進氣之比重量 (kgf/m3) ：送風機排氣之比重量 (kgf/m3) V1：送風機進氣之平均流速 (m/s) V2：送風機排氣之平均流速 (m/s)

  16. 送風機進氣、排氣的總壓 pt1：送風機進氣之總壓 (kgf/m2) pt2：送風機排氣之總壓 (kgf/m2) ps1：送風機進氣之靜壓 (kgf/m2) ps2：送風機排氣之靜壓 (kgf/m2)

  17. 送風機的總壓 pt：送風機之總壓 (kgf/m2)

  18. 送風機的靜壓 ps：送風機之靜壓 (kgf/m2)

  19. 送風機的壓力比 pr：送風機之壓力比

  20. 送風機的壓力頭 h：送風機之壓力頭 (m)

  21. 空氣之比容 v：空氣之比容 (m3/kgf) ，與熱力學上之定義有些差異(單位)

  22. 依壓力比分類 • 壓力比小於1.03，氣體可視為不可壓縮。 • 壓力比在1.03~1.07間 ，氣體已有壓縮性。 • 壓力比高於1.07，氣體依壓縮過程而定。

  23. 壓力比小於1.03 (1/2) Lt：理論總壓空氣功率 (kW) Ls：理論靜壓空氣功率 (kW) Q1：進氣狀態下的風量 (m3/min)

  24. 壓力比小於1.03 (2/2) pt：送風機之總壓 (kgf/m2) ps：送風機之靜壓 (kgf/m2) ps1：送風機進氣之靜壓 (kgf/m2) ps2：送風機排氣之靜壓 (kgf/m2) pd1：送風機進氣之動壓 (kgf/m2) pd2：送風機排氣之動壓 (kgf/m2)

  25. 壓力比在1.03~1.07間 k：比熱比 (specific heat ratio)

  26. 總壓效率及靜壓效率 ：總壓效率 (%) ：靜壓效率 (%) L：實際的軸動力 (kW)

  27. 壓力比大於1.07 (高壓力比) • 絕熱壓縮 • 等溫壓縮 • 多變壓縮

  28. 各種壓縮過程的 p-v 圖

  29. 絕熱壓縮過程的 p-v 圖

  30. 絕熱壓縮過程之功 (1/2)

  31. 絕熱壓縮過程之功 (2/2) p：壓力(kgf/m2) v：比容(m3/kgf) 下標1：進氣 下標2：排氣 k：比熱比 c：常數 wad：壓縮機對單位重量氣體所作之功(kgf-m/kgf)

  32. 絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (1/4)

  33. 絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (2/4) Lad：絕熱理論功率(kW) Q：進氣量(m3/min) ：進氣比重量(kgf/m3)

  34. 絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (3/4)

  35. 絕熱壓縮過程之理論絕熱功率 (4/4) G：進氣量重量(kgf/min) R：氣體常數(kgf-m/kgf-K) T1：進氣溫度(K)

  36. 絕熱壓縮過程之平均有效絕熱壓力 pead：平均有效絕熱壓力(mean effective adiabatic pressure ) (kgf/m2)

  37. 絕熱壓縮過程之絕熱揚程 (1/2) had：絕熱揚程(adiabatic head) (m)

  38. 絕熱壓縮過程之絕熱揚程 (2/2)

  39. 絕熱壓縮過程之總絕熱效率 ：總絕熱效率(overall adiabatic efficiency) (%) ， 0.6~0.85 L：實際軸動力 (kW, ps)

  40. 等溫壓縮過程的 p-v 圖

  41. 等溫壓縮過程之功 (1/2)

  42. 等溫壓縮過程之功 (2/2) p：壓力(kgf/m2) v：比容(m3/kgf) 下標1：進氣 下標2：排氣 c：常數 wis：壓縮機對單位重量氣體所作之功(kgf-m/kgf)

  43. 等溫壓縮過程之理論等溫功率 Lis：理論等溫功率 (kW) Q：進氣量(m3/min) G：進氣量重量(kgf/min) R：氣體常數(kgf-m/kgf-K) T1：進氣溫度(K)

  44. 等溫壓縮過程之平均有效等溫壓力 peis：平均有效等溫壓力(mean effective isothermal pressure ) (kgf/m2)

  45. 等溫壓縮過程之等溫揚程 (1/2) his：等溫揚程(isothermal head) (m)

  46. 等溫壓縮過程之等溫揚程 (2/2)

  47. 等溫壓縮過程之總等溫效率 ：總等溫效率(overall isothermalefficiency) (%) ， 0.5~0.7 L：實際軸動力 (kW, ps)

  48. 各種壓縮過程的 p-v 圖

  49. 多變壓縮過程之功 (1/2)

  50. 多變壓縮過程之功 (2/2) p：壓力(kgf/m2) v：比容(m3/kgf) 下標1：進氣 下標2：排氣 n：多變指數 c：常數 wpol：壓縮機對單位重量氣體所作之功(kgf-m/kgf)

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