第九章-压气机的热力过程课件.ppt

第九章第九章 压气机的热力过程压气机的热力过程教学目标：使学生了解压气机热力过程知识点：活塞式压气机工作原理，耗功量计算；余隙容积对压气机性能的影响；多级压缩与级间冷却；叶轮式压气机的工作原理重 点：压气机耗功量的计算方法，提高压气机效率的方法和途径难 点：多级压缩过程中各级增压比的确定，提高压气机效率的方法和途径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压气机通风机（110 kPa)鼓风机（110400 kPa)压气机（400 kPa)压气机的分类：压气机的分类：按工作原理和构造来分：活塞式压气机 叶轮式压气机特殊引射式压缩器按压缩气体压力范围来分：收缩器 静叶片动叶片扩压器轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图机壳转子止推轴承支撑轴承联轴器轴端密封进口导向叶片轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图扩压管离心式压气机结构示意图离心式压气机结构示意图进气室进气口叶 轮蜗壳出气口出口扩压器主轴出口扩压器离心式压气机结构示意图出口扩压器空气滤清器进气阀气 缸活 塞散热片排气阀单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图单级活塞式压气机结构示意图喷管喷管混合室混合室扩压管扩压管高压工作流体高压工作流体被引射流体被引射流体引射式压缩器引射式压缩器引引 射射 器器引射式压缩器引射式压缩器引射器引射器9-1 单级活塞式压气机的工作单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量原理和理论耗功量V12abpVV2p20同14a1：气体引入气缸12：气体在气缸内进行压缩2b：气体流出气缸，输向 储气筒 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。

a-1和2-b过程一、工作原理一、工作原理二、压气机的理论耗功量二、压气机的理论耗功量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：压气机耗功可见压气机耗功以技术功计V12abpVV2p20或或活塞式压气机的理论压缩耗功对于理想气体对于理想气体:（1）可逆绝热压缩 理想气体三种压缩过程耗功量（2）可逆多变压缩（3）可逆定温压缩定温、定熵、多变压缩消耗理论功的比较定温、定熵、多变压缩消耗理论功的比较pvTs12S2T12np2p12S2T2nabp2p1jmn结论：结论：结论：结论：三三、压气机的实际耗功（压气机的效率）、压气机的实际耗功（压气机的效率）1.1.压气机的实际耗功压气机的实际耗功对于理想气体对于理想气体12sp1p2sT22.2.压气机的绝热效率压气机的绝热效率压气机的实际耗功压气机的实际耗功9-2 余隙容积的影响余隙容积的影响V=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350p有有余余隙隙的的活活塞塞式式压压气气机机的的工工作作过过程程V hV有余隙的压气机工作过程V=VVV h=VV3V4 V3V e12nn4350pV实际进入气缸的气体所占的体积实际进入气缸的气体所占的体积余隙容积为余隙容积为活塞排量活塞排量有余隙时的理论压气功为有余隙时的理论压气功为假定假定1212及及3434两过程的两过程的n n相同，则相同，则一一、余隙容积对理论压气功的影响余隙容积对理论压气功的影响余隙容积对理余隙容积对理论压气功的论压气功的因为因为,对于对于1kg气体气体 表明，不论有表明，不论有无余隙，压缩单位无余隙，压缩单位质量气体所消耗的质量气体所消耗的理论压气功相同。

理论压气功相同所以所以同31 二二、余隙对排气量的影响余隙对排气量的影响 显显然然，有有效效的的吸吸气气容容积积小小于于活活塞塞排排量量，降降低低了了活活塞塞排排量量的的利用率它用两者的比值容积效率利用率它用两者的比值容积效率v表示是余隙与活塞排量的比值，称为余隙比，是余隙与活塞排量的比值，称为余隙比，所以上式可写成所以上式可写成由于由于式中，式中，通常为通常为0.030.08余隙对排气量的影响余隙对排气量的影响p2p1V1340VVeVh三三、增压比对容积效率的影响增压比对容积效率的影响在在相相同同的的余余隙隙比比时时，提提高高增增压压比比，将将减减小小容容积积效效率率，因因此此当当需需要要获获得得较较高高压压力力时时，必必须须采采用用多多级级压压缩缩；而而当当增增压压比比一一定定时时，余余隙隙比比加加大大，也也将将使使容容积积效效率率降降低低总总之之，有有余余隙隙容容积积时时，虽虽然然理理论论压压气功不变，但进气功不变，但进气量减气量减少少，气气缸缸容容积积不不能能充充分分利利用用，当当压压缩缩同同量量气气体体时时，必必须须采采用用气气缸缸较较大大的的机机器器，而而且且这这一一有有害害的的余余隙隙影影响响还还随随增增压压比比的的增增大而增加。

所以应该尽量减小余隙容积大而增加所以应该尽量减小余隙容积93多级压缩和级间冷却 省功（减少压缩过程的多变指数）避免单级压缩因增压比太高而影响容积效率多多多多级级级级压压压压缩缩缩缩、级级级级间间间间冷冷冷冷却却却却压压压压气气气气机机机机装装装装置置置置系系系系统统统统图图图图低压缸中间冷却器高压缸冷却水多级压缩、级间冷却压气机装置系统一、两级压缩、中间冷却压气机一、两级压缩、中间冷却压气机3T3n3p3p2p1p21vs133s2T多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机多级压缩级间冷却的压气机 热力过程在热力过程在热力过程在热力过程在p-Vp-Vp-Vp-V图和图和图和图和T-sT-sT-sT-s图上的表示图上的表示图上的表示图上的表示p1p2p33T3s3n多级压缩级间多级压缩级间冷却的压气机冷却的压气机 热力过程在热力过程在p-p-V V图和图和T-sT-s图上图上的表示的表示二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析耗功量耗功量设两级压缩的多变指数相同，且二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析最佳增压比最佳增压比同理，对于m级压缩、级间冷却：二、两级压缩、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析设计原则与特点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、中间冷却分析二、两级压缩、中间冷却分析压气机定温效率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：94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一、叶轮式压气机工作原理收缩器 静叶片动叶片扩压器轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图机壳转子止推轴承支撑轴承联轴器轴端密封进口导向叶片轴流式压气机结构示意图轴流式压气机结构示意图二、叶轮式压气机分析不可逆绝热压缩12定熵压缩过程12s理想压缩过程实际压缩过程压气机的绝热效率例题 判断A、B哪组仪表测量的参数是正确的，并说明理由；压气机的实际耗功(kJ/kg)；理想情况下压气机的耗功(kJ/kg)；该压气机的效率解 判断正确的测量参数Ts12由如图所示的理论与实际压缩过程，可知实际压缩终态的温度大于理论压缩终态的温度p1p2一压气机绝热压缩空气，已知进入压气机的空气参数为 p10.1MPa，t110，用A组仪表测得出口处的空气状态参数为温度250、压力0.7MPa，用B组仪表测得其参数为温度230、压力0.8MPa，空气比热 cp1.005 kJ/(kgK)，k1.4。

AB实际测量温度实际测量温度Ts12可知可知A A表测量的结果是正确的表测量的结果是正确的,即即 由由计算出各测量压力下对应的理论出口温度，计算出各测量压力下对应的理论出口温度，然后与测量值比较大小然后与测量值比较大小例题 压缩机的实际耗功压缩机的实际耗功Ts12 压缩机的理论耗功压缩机的理论耗功 该压缩机的效率该压缩机的效率例题SgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbK8G5D1A。