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第九章 压缩机的热力过程

第九章 压缩机的热力过程. 第一节 单级活塞式压缩机的工作原理 第二节 单级活塞式压缩机所消耗的机械功 和容积效率 第三节 双级活塞式压缩机的工作过程 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. 基本要求 ：. 1 。熟练掌握单级活塞式压缩机的工作原理、作 功分析和容积效率 2 。熟练掌握双级活塞式压缩机的工作过程和作 功分析 3 。了解叶轮式压气机作功过程及特点. 空气进口. 排入空气瓶中.

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第九章 压缩机的热力过程

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  1. 第九章 压缩机的热力过程 • 第一节 单级活塞式压缩机的工作原理 • 第二节 单级活塞式压缩机所消耗的机械功 • 和容积效率 • 第三节 双级活塞式压缩机的工作过程 • 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

  2. 基本要求： 1。熟练掌握单级活塞式压缩机的工作原理、作 功分析和容积效率 2。熟练掌握双级活塞式压缩机的工作过程和作 功分析 3。了解叶轮式压气机作功过程及特点

  3. 空气进口 排入空气瓶中 第一节 单级活塞式压缩机的工作原理 一、结构简图 主要部件：1、活塞 2、气缸 3、滤清器 4、吸、排气阀 5、散热肋片

  4. p 3 2 空气瓶压力 1 4 Pb V V0 p 3 2 4 1 图中2-3和4-1不是状态变化，而是表示气缸内气体质量的变化。 V V0 V1-V4 Vs 图9-1 单级活塞式压缩机示功图 二、工作过程 1、吸气过程4-1 2、压缩过程1-2 3、排气过程2-3 4、余隙容积内压缩空气的膨胀过程3-4

  5. P 2’ 2 2” P2 P1 1 V T P2 2” P1 2 2’ 1 s 图 9-2 三种压缩过程图示 1-2” 绝热过程 1-2’ 定温过程 1-2 多变过程

  6. 一、压缩机工作过程的作功分析 技术功 p 2’ 2 2” 3 p2 定温 多变 绝热 p1 1 4 5’ 5 5” 6 0 v V2’ V2” V1 V2 图9-2 单级理想压缩机p-V图 第二节 单级活塞式压缩机所消耗的机械功和容积效率 压缩机所需的功 Wc

  7. 1kg工质 1、可逆定温压缩 2、可逆绝热压缩 3、可逆多变压缩

  8. p 2’ 2 2” 3 p2 定温 多变 绝热 p1 1 4 5’ 5 5” 6 0 v V2’ V2” V1 V2 图9-2单级理想压缩机p-V图 对压缩机而言，示功图 p-V 图所包围的面积表示压缩机的耗功，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，不仅减少耗功，而且保证润滑条件。

  9. p 3 2 4 1 V V0 V1-V4 Vs 图9-3 有余隙容积压缩机示功图 二、容积效率 1、有余隙容积存在时，对 Wc 及供气量的影响

  10. 有余隙容积时，压缩机耗功 p 3 压缩1kg 气体所消耗的功为： 2 无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功为： 4 1 V V0 V1-V4 Vs 图9-3 有余隙容积压缩机示功图 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 式中，V1 - V4= m’v1 , m’为有余隙容积时时进入气缸的气体质量

  11. p 3 2 4 1 V V0 V1-V4 Vs 2、容积效率： 有效吸气体积：V1-V4 气缸工作体积：Vs=V1-V0 容积效率：有效吸气体积与气缸工作体积之比。

  12. 容积效率： 称为压缩机的余隙比 称为压缩机的增压比  增大时，容积效率降低； 提高时，容积效率也降低。

  13. p P2 ” 3”(2”) P2 ’ 2’ 3’ p2 2 3 1 pb 4’ 4 V V0 V吸 Vs 图9-4 增压比对容积效率的影响 3、相同的余隙容积，增压比对容积效率的影响 1）  V吸， v ，当增加到某一数值时， V吸= 0 ， v = 0。 2）当  ，p2 ，压缩终温t2 ，为保证润滑，要求 t2 < 160C， 7,  = 2 - 6。 3）对于压力较高的情况，一般采用双级压缩和中间冷却。

  14. 一、工作原理及简图 冷却水 图9-5 双级活塞式压缩机示意图 第三节 双级活塞式压缩机的工作过程

  15. p1p3： 定温线 双级压缩：面积0122’3’40 p 4 3’ 3’ 3 p3 多变过程 2 5 p2 2’ p1 1 0 V 图9-6 双级活塞式压缩机p-V图 二、双级活塞式理想压缩机 p-V 图 单级压缩：面积012340 双级压缩省功而且压缩终温较低，有利于润滑。

  16. 压缩1kg气体所消耗的功 三、双级活塞式压缩机的耗功及最佳增压比 最有效的冷却：T2’=T1即 p1v1 = p2v2’

  17. m级压缩，最佳增压比为 采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为 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。

  18. T p3 p2 p1 T2 3’ 2 2’ 1 3 T1 qL qH s 图9-7 双级压缩中间冷却T-s图 采用最佳增压比进行双级 压缩的优点： 1、省功 2、各缸负荷均匀 3、终温相同，各缸散热量相等

  19. 解 单级多变压缩时排气温度为 t3=300.79℃ 单级压缩时压缩机消耗的功率为 例9-1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。

  20. 最佳增压比 各级的排气温度为 两级压缩时压缩机消耗的总功率为

  21. 第四节 叶轮式压气机 径流式（即离心式） 轴流式 叶片 扩压管 机械能——增加动能—压力增加 优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出

  22. 1—2’：不可逆绝热压缩 任意工质、任意绝热过程 P2 T 2’ 2 P1 1 s 1—2：理想气体可逆绝热压缩

  23. 6 P2 T 2’ 2 P1 4 5 面积432’64 3 1 =面积522’65 =面积43254 s 理想气体的焓是温度的单值函数 qp=h=T-s图过程曲线下的面积

  24. 压缩机的绝热效率 1—2：可逆绝热压缩 =面积063452180-面积063180 =面积345213 1—2’：不可逆绝热压缩 =面积0634522’90-面积063180 =面积435213+面积822’98 =面积822’98

  25. 本章小结： 1。单级、双级活塞式压缩机的基本概念 1）余隙容积V0、有效吸气体积V1-V4、气缸工作体积Vs、 余隙比 、增压比 、最佳增压比 2）容积效率 3）压缩机工作过程的P-V图、T-S图 2。单级、双级活塞式压缩机的工作原理和作功分析 1）三种压缩方式耗功比较（定温、绝热、多变过程） 2）余隙比、增压比 和容积效率的相互关系 3）单级、双级活塞式压缩机的作功分析计算 3。了解叶轮式压气机的工作过程及特点

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