1、2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程18-1 壓氣過程的熱力學(xué)分析第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程8-2 活塞式壓氣機(jī)的壓氣過程8-3 多級(jí)壓縮8-4 壓氣機(jī)效率2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程2 按照熱力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)，各種壓氣機(jī)的壓氣過程基本上是相同的。設(shè)壓氣過程為可逆過程： 壓氣機(jī)以消耗功量為代價(jià)提高氣體壓力的設(shè)備。 壓氣機(jī)的能量方程：8-1 壓氣過程熱力學(xué)分析2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程3 工程中的壓縮過程，可抽象為絕熱壓縮、定溫壓縮和多變壓縮。 多變壓縮中壓氣機(jī)的耗功可按下式計(jì)算：2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程4 定溫過程中壓氣機(jī)的耗功：

2、 多變過程中壓氣機(jī)的耗功：2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程5不同壓縮過程的壓縮終了溫度 絕熱壓縮時(shí)被壓縮工質(zhì)的溫度升高最大。而壓縮過程冷卻得越好，越接近定溫過程，被壓縮工質(zhì)的溫升就越小。 壓氣機(jī)壓縮過程工質(zhì)溫度過高，會(huì)引起壓氣機(jī)潤(rùn)滑油結(jié)焦、活塞環(huán)粘結(jié)等問題。 實(shí)際使用中，為了減少壓氣機(jī)的耗功，降低壓縮終了工質(zhì)的溫度，應(yīng)采用冷卻措施，使壓縮過程接近定溫壓縮過程。2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程6工作容積：有效進(jìn)氣容積：最大容積：余隙容積： 壓氣機(jī)的軸功可按壓氣過程各過程功的代數(shù)和來計(jì)算，即可見，可用過程線所包圍的面積表示壓氣機(jī)消耗的軸功。8-2 活塞式壓氣機(jī)的壓氣過程20

3、22年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程7 將描述各過程的特征關(guān)系p1p4、v1v4、p2p3、v2v3及m1m2、m3m4代入上式，得到 設(shè)壓縮過程1-2和膨脹過程3-4具有相同的過程性質(zhì)，即壓氣機(jī)的軸功為m1m3m為每一循環(huán)活塞式壓氣機(jī)輸出氣體的質(zhì)量，所以按壓氣機(jī)輸出單位質(zhì)量氣體計(jì)算，壓氣機(jī)的軸功可表示為 余隙容積理論上不影響壓縮單位質(zhì)量氣體所消耗的軸功，但實(shí)際上由于存在膨脹和壓縮過程的不可逆損失，壓氣機(jī)耗功會(huì)增加。 2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程8容積效率 由于有余隙容積，有效吸氣容積V1V4總是小于工作容積Vh，氣缸工作容積不能充分利用。通常用容積效率V表示壓氣機(jī)工作容積

4、的利用率。改寫為將多變過程關(guān)系式 代入上式，即有 余隙比V3/ Vh 、壓力升高比p2/ p1 增大，都會(huì)導(dǎo)致容積效率降低。單級(jí)壓縮時(shí)，p2/ p1 一般10左右，如需更高壓力，應(yīng)采用多級(jí)壓縮。2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程98-3 多級(jí)壓縮 采用多級(jí)壓縮時(shí)，可把壓縮過程分別在幾個(gè)氣缸中完成，可使每級(jí)氣缸的增壓比不會(huì)過高，也可便于按各級(jí)氣缸的工作壓力合理設(shè)計(jì)余隙比，因而多級(jí)壓縮的壓氣機(jī)可以得到較高的容積效率。 采用中間冷卻器，可降低壓縮過程中氣體的溫度，使壓縮終了溫度不致過高。也可減少壓氣機(jī)所消耗的軸功（p-V圖中陰影面積)。 2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程10中間

5、壓力對(duì)耗功的影響 兩級(jí)壓氣機(jī)所消耗的軸功為設(shè)氣體在中冷器充分冷卻，即T2T1，以及兩級(jí)壓縮過程的多變指數(shù)相同，即n1n2n，則上式可寫為 上式中， p1取決進(jìn)氣環(huán)境，p3取決使用要求，均是不可改變的。因此(ws)c僅取決于p2 ，即(ws)cf(p2)，對(duì)其求極值，可得壓氣機(jī)消耗的功為極小值時(shí)中間壓力p2的值應(yīng)為 即各級(jí)壓氣機(jī)增壓比相同時(shí)，采用中間冷卻措施的壓氣機(jī)耗功最少。 或2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程118-4 壓氣機(jī)效率 無冷卻壓縮機(jī)的壓縮過程的理想過程是定熵過程。 壓氣機(jī)的絕熱效率c,s為態(tài)及終了壓力與實(shí)際絕熱壓氣過程相同的定熵壓氣過程的軸功與實(shí)際絕熱壓氣過程軸功之比。即 定熵壓氣過程軸功 實(shí)際絕熱壓氣過程軸功 因此有 根據(jù)c,s，便可利用定熵過程的軸功及終態(tài)參數(shù)，計(jì)算實(shí)際壓氣過程消耗的軸功及壓氣過程的終態(tài)參數(shù)。一般軸流式及離心式壓氣機(jī)的絕熱效率為0.800.90。2022年7月17日第八章 壓氣機(jī)的壓氣過程12 采用冷卻措施的壓氣機(jī)的理想壓氣過程