壓縮功計算

——基于Excel單元格與VBA自定義函數(shù)化工與材料學(xué)院徐建良1.基礎(chǔ)知識2(1)可逆軸功計算通式(2)理想氣體等溫可逆壓縮功(3)理想氣體單級可逆絕熱壓縮功(4)理想氣體單級可逆多變壓縮功1.基礎(chǔ)知識3(4)多級壓縮的必要性①降低壓縮終溫，防止終溫過高導(dǎo)致輸送物料的反應(yīng)，甚至發(fā)生爆炸，防止?jié)櫥徒Y(jié)焦、設(shè)備因熱脹冷縮而使材質(zhì)無法承受、高溫高壓下材料腐蝕等；一般壓縮無機(jī)氣體，如合成氨原料氣時，終溫不超過140℃，對應(yīng)的壓縮比為3；壓縮有機(jī)混合氣體時，如烴類裂解的氣體時，壓縮終溫一般要求控制在90~100℃，對應(yīng)的壓縮比只有2左右。1-2:可逆等溫壓縮過程1-2:可逆多變壓縮過程1-2:可逆絕熱壓縮過程1.基礎(chǔ)知識4(4)多級壓縮的必要性①降低壓縮終溫；②節(jié)省壓縮功功耗☆原因是多級壓縮后可使壓縮過程向等溫度壓縮靠攏;☆可以減小壓縮過程余隙造成的影響，提高容積效率。容積效率=一個循環(huán)吸入的新鮮氣體積/活塞位移容積吸入的新鮮氣體積

V隨p2的減小增大③滿足不同的工藝要求。1.基礎(chǔ)知識5(5)理想氣體可逆絕熱多級壓縮最小功的計算以兩級壓縮為例,關(guān)鍵是如何選擇合適的中間壓力,使節(jié)省下來的面積最大?結(jié)論:各級壓縮比(r)相等1.基礎(chǔ)知識6(6)已知初、終壓,如何確定壓縮級數(shù)?(7)液體可逆壓縮功的計算若將液體視為不可壓縮的流體,則:WS(R)=V

p☆對進(jìn)出口壓差很小的風(fēng)機(jī)可逆壓縮功的計算圓整即取整+12.應(yīng)用舉例7烴類裂解氣(主要是C2H4、C3H6)p1=0.1MPa,T1=300K。今將其壓縮到p2=3.5MPa。試比較等溫、絕熱壓縮的理論功耗和終點(diǎn)溫度。假設(shè)氣體絕熱指數(shù)k=1.4。若采用多級絕熱壓縮,壓縮比控制在2,則應(yīng)采用幾級壓縮,并計算對應(yīng)的最小可逆壓縮功和各段出口溫度。以上計算用到以下5個自定義函數(shù):①理想氣體等溫可逆壓縮功計算自定義函數(shù):IdealGasWsT(C20,D20,E20,F20);2.應(yīng)用舉例8上述ExcelVBA自定義函數(shù)代碼如下:‘理想氣體可逆等壓縮或膨脹功的計算PublicFunctionIdealGasWsT(n,T,P1,P2)AsDoubleIdealGasWsT=n*8.314*T*Log(P2/P1)EndFunction②理想氣體單級或多級絕熱可逆壓縮功計算自定義函數(shù):IdealGasWsS(A20,B20,C20,D20,E20,F20)③理想氣體絕熱可逆壓縮終溫計算自定義函數(shù):Compress_T2(1,D20,E20,F20,B20)④理想氣體絕熱可逆壓縮級數(shù)計算自定義函數(shù)(未取整)CompressN(E20,F20,G20)⑤理想氣體絕熱可逆壓縮級數(shù)計算自定義函數(shù)(取整+1)CompressNI(E20,F20,G20)2.應(yīng)用舉例9‘理想氣體多級,可逆絕熱或多變過程壓縮或膨脹功計算,X為壓縮級數(shù)PublicFunctionIdealGasWsS(X,K,n,T,P1,P2)AsDoubleIdealGasWsS=X*K/(K-1)*n*8.314*T*((P2/P1)^((K-1)/X/K)-1)EndFunction'由壓縮級數(shù)X,初溫T1,初壓P1,終壓P2,絕熱指數(shù)或多變指數(shù)k,計算終溫T2PublicFunctionCompress_T2(X,t1,P1,P2,K)AsDoubleCompress_T2=t1*(P2/P1)^((K-1)/K/X)EndFunction‘多級壓縮級數(shù)的計算,P1,P2,r分別是初壓,終壓和壓縮比,未取整PublicFunctionCompressN(P1,P2,R)AsDouble

CompressN=Log(P2/P1)/Log(R)EndFunction'多級壓縮級數(shù)的計算,已通過取整后+1處理,P1,P2,r分別是初壓,終壓和壓縮比PublicFunction