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第九章 压气机的热力过程,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:,通风机(110 kPa) 鼓风机(110400 kPa) 压气机(400 kPa),压气机的分类:,按工作原理和构造:,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:,从热力学观点出发,尽管活塞式和叶轮 式的结构和工作原理都不同,但压缩过程中气体的状态变化本质上是一致的。,本章主要内容:,以活塞式压气机为重点,分析压缩气体生产过程的热力学特性,9-1 单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量,一、工作原理,f1:气体引入气缸,12:气体在气缸内进行压缩,2g: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,f-1和2-g过程,热力过程,气体的参数发生变化。 过程耗功量可由图中过程线12与V轴所包围的面积表示。 有两种极限情况: 绝热过程12s 定温过程12T 实际压缩12n,12过程,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。,二、压气机的理论耗功量,(1)可逆绝热压缩,三种压缩过程耗功量,二、压气机的理论耗功量,(2)可逆多变压缩,三种压缩过程耗功量,二、压气机的理论耗功量,(3)可逆定温压缩,三种压缩过程耗功量,二、压气机的理论耗功量,三种压缩过程耗功量,9-2 余隙容积的影响,一、余隙容积,当活塞运动到上死点位置时,活塞顶面与气缸盖间留有一定的空隙,为余隙容积Vc,Vh为气缸排量:,因为34为余隙容积中剩余气体的膨胀过程(多变过程),所以41表示有效进气。,二、余隙容积的影响,生产量:,有效吸气容积:,容积效率:,余隙容积百分比Vc/Vh和多变指数n一定时,增压比越大,则容积效率越低,且当增加到一定值时容积效率为零。 增压比一定时余隙容积百分比越大,容积效率越低。,二、余隙容积的影响,理论耗功量:,可见有余隙容积后,如果增压比相同,理论上所消耗的功与无余隙容积时相同。,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,一、两级压缩、中间冷却压气机,二、两级压缩、中间冷却分析,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,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,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,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,轴流式
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