第八章 气体的压缩.ppt

第八章 气体的压缩 学习目标： •掌握活塞式压气机工作原理, 及不同压缩过程(绝热 、定温、多变)状态参数的变化规律、耗功的计算,以 及压气机耗功的计算； •掌握容积效率的概念及余隙容积对活塞式压气机工 作的影响； •了解多级压缩、中间冷却的工作原理； •了解叶轮式压气机工作原理 压缩机分类： 运动形式 活塞式(往复式)： 连续供气 压力范围 通风机Fanner 压缩机Compressor 工作原理 容积式压缩机： 速度式压缩机： 鼓风机Fan 回转式： 活塞式、螺杆式 离心式 、轴流式 间歇供气 第一节 单级活塞式压缩机的工作原理 一、单级活塞式压缩机的结构 1—空气滤清器；2—进气阀；3—肋片；4—气缸；5—活塞；6—排气阀 二、单级活塞式实际压缩机的工作过程 1-2：压缩过程 2-3：排气过程：状态未变 3-4：余隙容积内空气的膨胀过程 4-1：吸气过程：状态未变 有效吸气容积为 气缸的工作容积为 余隙比为 增压比为 余隙容积为 V0=V3 单级活塞式理想压缩机p-V图 三、单级活塞式理想压缩机的工作过程 1-2：压缩过程 4-1：吸气过程 2-3：排气过程 1-2T：定温压缩 1-2n：多变压缩 1-2s：绝热压缩 可逆定温压缩 可逆绝热压缩 可逆多变压缩 结论： 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 结论：定温压缩终了的温度最低 单级活塞式理想压缩机T-s图 四、余隙容积对压缩机的影响 有余隙容积的理想压缩机p-V图 4-1：吸气过程 1-2：可逆多变压缩过程 2-3：排气过程 3-4：余隙容积内气体的 可逆多变膨胀过程 1 、考虑余隙容积，不计流动阻力的理想压缩机 工作过程 设12和43两过程n相同 WC＝面积12341 ＝面积12561－面积43564 2、余隙容积对压缩机耗功的影响 有余隙容积时，压缩机一次循环的耗功减少 理论上，活塞式压缩机的余隙容积不影响压缩单位质量 气体所消耗的机械功，但实际上由于存在膨胀和压缩过 程的不可逆损失，实际压缩机耗功会增加 3、余隙容积对产气量的影响 容积效率： 由于具有余隙容积，压缩机每一循环所产生的 高压气体的数量将有所减少 有效吸气容积与气缸工作容积之比 压缩机的余隙比 增压比 容积效率： 余隙比、增压比增大，容积效率均降低结论： 3）对于压力较高的情况，一 般采用多级压缩和中间冷却 Vs V0 V p V吸 p2 pb 3 4 2 1 增压比对容积效率的影响 2’ 4’ 3’ P2 ’ 3”(2”)P2 ” 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 已知： 求（1）有余隙时的排气量和耗功 （2）无余隙时的排气量和耗功 解： （1）有效容积 （2）无余隙时的排气量和耗功 第二节 多级压缩 1、两级压缩中间冷却活塞式压气机结构简图 2、两级活塞式理想压缩机的示功图 3、最佳增压比的推导 省功 欲求wc最小值， 最佳增压比 双级压缩中间冷却T-s图 p2p3 T2 p1 1 T1 s T 3’ 3 2’ 2 qL qH 1、每级压缩的增压比不会 太高，可以得到较高的容 积效率 2、中间冷却降低了压缩终 了时气体的温度，各缸散 热量相等，终温相同 3、减少了压缩机的耗功 4、各缸负荷均匀 采用最佳增压比进行双级压缩的优点： 4、两级压缩一次循环压缩机消耗的机械功 5、多级压缩： （1）最佳增压比： （2）一次循环压缩机消耗的机械功： 例 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。

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 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 两级压缩、中间冷却的活塞式压缩机耗功少 压气机的设计计算 需要压气机，想设计一台 已知 ： 要求：配马达功率， 出口温度 假定 ，理论功s 实际过程有摩擦 机械效率 经验值70％ 压气机的校核计算 已有压气机，实测 求：压气机效率 太低，则压气机报废或修理 知识延伸﹡ 其他压缩机简介 一、叶轮式压缩机 1、与往复式压缩机比较，叶轮式压缩机具有下述优点： 连续吸、排气，转速高，因而单位时间供气量大； 径流式（即离心式） 轴流式 2、分类 机械能——增加动能—压力增加 叶片扩压管 轴流式压缩机结构简图 离心式压缩机结构简图 3、工作原理 任意工质、任意绝热过程 1—2：理想气体可逆绝热压缩 T s P1 P2 1 2 1—2’：不可逆绝热压缩 2’ 4、压气机耗功 2’ T s P1 P2 1 2 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 =面积43254 面积432’64 3 45 6 =面积522’65 压缩机的绝热效率 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 本章小结：本章小结： 。