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1、第七章 压气机的压气过程,7-1 压气机的压气过程,按照热力学的能量转换的观点，各种压气机的压气过程基本上是相同的。 能量方程：,如压气过程可逆，则,活塞式,轴流式,离心式,转子式,Sorry, no copy!,压气机中的压缩过程，可抽象为绝热压缩、定温压缩和多变压缩分析。 压缩终了温度： 功量： 对绝热压缩过程,定温压缩过程,多变压缩过程,7-2 活塞式内燃机的压气过程,特点：具有余隙容积。 最大容积： V1 工作容积： Vh V1 V3 有效进气容积： V1 V4 余隙容积： V3 压气机的轴功可按压气过程各过程功的代数和来计算，即,可见，过程线1-2-3-4-1包围的面积即为压气机消耗
2、的轴功。,将过程特征关系p1p4，p2p3，v2v3，v1v4及m1m2，m3m4代入上式，得,设1-2和3-4具有相同的过程性质：,则有,m1m3m每一循环活塞式压气机输出气体的质量，所以按单位质量气体计算，轴功可表示为,活塞式压气机的余隙容积在理论上不影响压缩单位质量气体所消耗的轴功，但实际上由于存在膨胀和压缩过程的不可逆损失，压气机耗功会增加。,容积效率,由于余隙容积的存在，有效吸气容积V1V4，总是小于工作容积Vh，工作容积不能充分利用。通常用容积效率V表示压气机工作容积的利用率。 改写为 即,余隙比V3/ Vh 压力升高比p2/ p1 V 。 单级压缩p2/ p1 一般为10左右，需
3、要更高压力时，应采用多级压缩。,7-3 多级压缩,采用多级压缩时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的工作压力合理设计余隙比，因而多级压缩的压气机可以得到较高的容积效率。,采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度，使压缩终了温度不致过高。也可以减少压气机所消耗的轴功（p-V图中阴影面积)。,中间压力对耗功的影响,两级压气机所消耗的轴功为,设气体在中冷器得到充分冷却，即T2T1，以及两级气缸中压缩过程的多变指数相同，即n1n2n，则上式可写为,上式中， p1取决进气环境； p3取决使用要求，均是不可改变的。因此(ws)c仅取决于p2 ，即(ws)
4、cf(p2)，对其求极值，可得压气机消耗的功为极小值时中间压力p2的值应为,即各级压气机的的增压比相同时，采用中间冷却措施的压气机所消耗的轴功最少。,或,7-4 压气机效率,通常用压气机效率来说明不可逆因素的影响。 压气机无冷却时，压缩过程可认为是绝热的，其理想的过程为定熵的，令初态及终压与实际绝热压气过程相同。则定熵过程的轴功与实际压气过程的轴功之比，称为压气机的绝热效率c,s，即 定熵压气过程的轴功 实际绝热压气过程的轴功 因此有 由c,s，便可利用定熵过程的轴功及终态参数，计算实际压气过程消耗的轴功及压气过程的终态参数。一般轴流式及离心式压气机的绝热效率在0.800.90之间。,如果压气
5、机采用冷却措施，则可以认为理想的压气过程是可逆定温过程。可逆定温过程的轴功和实际压气过程的轴功之比称为定温效率，用c,T表示，即 已知压气机的定温效率，便可利用可逆定温过程的轴功计算采用冷却措施的压气机的轴功。,7-1 压气机中气体的压缩过程为定温过程时，压气机消耗的轴功最小，这是否因定温压缩过程的压缩功最小所致？ 7-2 压气机的压缩过程为定温过程时，如工质为理想气体，则压气机消耗的轴功全部转变为过程中气体放出的热量。试分析在此过程中气体的火用参数如何变化？设过程为可逆的，试说明过程中火用平衡关系。 7-3 如果多级压缩的分级越多，且每两级之间均设置中间冷却措施，则压气机消耗的轴功将减少的越多，试问压气机消耗的轴功是否存在最小的极限值？ 7-4 如果通过各种冷却方法而使压气机的压缩过程实现为定温过程，则采用多级压缩的意义是什么？ 7-5 试分析，在增压比相同时，采用定温压缩和采用绝热压缩的压气机的容积效率何者高？ 7-6 试说明余隙容积对实际压气机消耗的轴功是否有影响？,思 考 题,作业： 热能与动力工程专业、建筑环境与设备专业 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 7-5，7-7 机械类以及车辆工程专业： 7-5，7-7,