第五章 压气机的压气过程.ppt

§5–4　　压气机的压气过程压气机的压气过程本章学习内容（二）本章学习内容（二）•单级活塞式压气机的工作原理单级活塞式压气机的工作原理•单级活塞式压气机所消耗的机械功和容积效率单级活塞式压气机所消耗的机械功和容积效率•双级活塞式压气机的工作过程双级活塞式压气机的工作过程•叶轮式压气机叶轮式压气机工作原理：工作原理：活塞式、叶轮式和引射式活塞式、叶轮式和引射式出口压力：出口压力：压气机、鼓风机、通风机压气机、鼓风机、通风机2☆抽真空的设备能否归入压气机中去？ 广义地说，抽真空的真空泵也是压气机，它将低于大气压力的气体吸入，升高压力至略高于大气压时排出，其热力学原理与压气机一样3一一 单级活塞式压气机的压气过程单级活塞式压气机的压气过程一）、结构简图一）、结构简图 主要部件：1、活塞 2、气缸 3、滤清器 4、吸、排气阀 5、散热肋片空气进口空气进口排入空气瓶中排入空气瓶中4pVPb4123Vc单级活塞式压气机示功图p21V1-V4Vc4VVh3二）、工作过程二）、工作过程1、吸气过程4-12、压缩过程1-23、排气过程2-34、余隙容积内压缩空气的膨胀过程3-4图中图中2-32-3和和4-14-1不是状态不是状态变化，而是表示气缸内变化，而是表示气缸内气体质量的变化。

气体质量的变化5PVTs112’2’2”2”P1P2P2P122三种压缩过程图示1-2’ 定温过程1-2” 绝热过程1-2 多变过程6二二 单级活塞式压气机所消耗的机械功和容积效率单级活塞式压气机所消耗的机械功和容积效率单级理想压气机p-V图 p2pp10V2”V21V2’2”62v432’5’55”V1定温多变绝热一）、压气机工作过程的作功分析一）、压气机工作过程的作功分析技术功技术功压气机所耗的功压气机所耗的功 wc＝＝-wt71、可逆定温压缩2、可逆绝热压缩3、可逆多变压缩8单级理想压缩机p-V图 p2pp10V2”V21V2’2”62v432’5’ 5 5”V1定温多变绝热 对压气机而言，示功图 p-v 图所包围的面积表示压气机的耗功，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气机应加强冷却，不仅减少耗功，而且保证润滑条件9有余隙容积压气机示功图p21V1-V4Vc4VVh3压缩1kg 气体所消耗的功为：无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功为：有余隙容积和无余隙容积时，压缩有余隙容积和无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功是气体所消耗的功是相同的相同的。

二二) )、容积效率、容积效率1、有余隙容积存在时，对 wc 及供气量的影响102、容积效率：p21V1-V4Vc4VVh3容积效率：容积效率：有效吸气体积与气缸工作体积之比有效容积：有效容积：Ve=V1-V4活塞排量：活塞排量：Vh=V1-Vc11增大时，容积效率降低； 提高时，容积效率也降低余隙比愈小、增压比愈大、多变指数愈大，则容积效率愈高，压缩气体的产量也愈大容积效率：容积效率：称为压气机的余隙比 称为压气机的增压比123）对于压力较高的情况，一般采用双级压缩和中间冷却VhVcVpVep2pb3421增压比对容积效率的影响2’4’3’P2 ’3”(2”)P2 ”3、相同的余隙容积和多变指数，增压比对容积效率的影响1）  Ve， v 2）当 ，p2  ，压缩终温t2 13☆☆既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除？既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除？ 不能，由于制造公差及为避免活塞因热膨胀而与气缸盖碰撞，同时为了安装进气阀、排气阀等部件，余隙容积是不可避免的☆☆为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？ 工程上常需要高压气体，当气体的压力比p2/p1较高时，若仍采用单级压缩，将使气体的终温过高而造成润滑油失效及其它安全问题，并使耗功过大。

同时，实际机器的容积效率也要随之降低而采用多级压缩、级间冷却的工艺是获得较高压力的压缩气体一种较好的手段14一一) )、工作原理及简图、工作原理及简图双级活塞式压气机示意图 冷却水三三 双级活塞式压气机的工作过程双级活塞式压气机的工作过程15p30p2p114623多变过程定温线45二二) )、双级活塞式理想压缩机、双级活塞式理想压缩机 p-V p-V 图图双级压缩省功省功而且压缩终压缩终温较低温较低，有利于润滑单级压缩：面积012560p1p4：双级压缩：面积0123460pV双级活塞式压气机p-V图16三三) )、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比、双级活塞式压气机的耗功及最佳增压比压缩1kg气体所消耗的功 在p1和p4 间合理选择p2，可使压气机消耗的功最少对上式求一阶导数并令其等于零，结果解得即17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压气机消耗的功是每个气缸消耗功的两倍18采用最佳增压比，且有效冷却，则各级耗功相同，每一级均为m级压缩，最佳增压比为19 双级压缩中间冷却T-s图 p2p3T2p11T1sT3’32’2qLqH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20☆采用多级压缩，级间冷却，当级数趋向无穷多时压缩过程趋向等温压缩，此时消耗的压缩功应最小？ 纯粹从热力学理论来看是这样，但实践中多级压气机用于生产高压的压缩气体时，级数不能过多，级数过多会使机构复杂，造价增高，运行可靠性下降，活塞式压气机一般常用的为两级或三级，最多不超过六级。

例题\第五章\A503.ppt 21四四 叶轮式压气机叶轮式压气机 优点：流量大、气体能无间歇地连续流进流出 径流式（即离心式） 轴流式 机械能——增加动能—压力增加叶片扩压管22任意工质、任意绝热过程压缩每千克气体所消耗的功为定熵压缩0=q且不计进、出口气流动能的变化和重力位能的变化如果被压缩的是定比热容理想气体对定比热容理想气体的定熵过程23作业作业P1335-2　　5-6　　5-8　　5-10　　5-12选做选做5-524。