第四章理想气体的热力过程及气体压缩要点解析.ppt

三种压气过程的参数关系 三种压气过程功的计算 u在p-v,T-s图上的变化趋势 h在p-v,T-s图上的变化趋势 w在p-v,T-s图上的变化趋势 wt在p-v,T-s图上的变化趋势 q在p-v,T-s图上的变化趋势 u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势 p-v,T-s图练习（1） p-v,T-s图练习（2） p-v,T-s图练习（3） s T v p 压缩、升温、放热的过程，终态在哪个区域？ s T v p 膨胀、降温、放热的过程，终态在哪个区域？ T-s图 多变过程在T-s图上的斜率公式为： 在T-s图上，通过同一状态的定容线的斜率的绝对值总是大于定压线的，所以定容线比定压线陡。 多变过程在p-v,T-s图上的表示 s T v p p p v v T T s s 2.过程中q,w和Δu正负值的判断 在 p-v 图上确定T 增大及 s 增大方向 在 T-s 图上确定 p 增大及 v 增大方向 利用特殊过程的特性，如 利用过程的能量关系，如 p-v,T-s图练习 看【例4－1】 【例4－2】 【例4－3】 【表4－1】 第四节 压气机的理论压缩轴功 压气机的作用 生活中：自行车打气。 工业上：锅炉鼓风、出口引风、炼钢、燃气轮机、制冷空调等等 型式结构 活塞式(往复式) 离心式 轴流式 叶轮式 压力范围 通风机 p115kPa 鼓风机 115p350kPa 压气机 p350kPa 回转容积式 引射式 一、单级活塞式压气机工作原理 余隙容积： 活塞的左死点位置与气缸头之间的间隙。 单级活塞式压气机的工作过程分三个阶段： 吸气过程：当活塞自左死点向右移动时，进气阀开启，排气阀关闭，初态为p1、T1的气体被吸入气缸。活塞到达右死点时进气阀关闭，吸气过程完毕。气缸自缸外被吸入缸内的整个吸气过程中p1、T1没有变化，但质量不断增加。 压缩过程：进、排气阀均关闭，活塞在外力的推动下自右死点向左运动，缸内气体被压缩升压。在压缩过程中质量不变，压力及温度p1、T1由变为p2、T2 。 排气过程：活塞左行到某一位置时，气体压力升高到预定压力p2，排气阀被顶开，活塞继续左行，把压缩气体排至储气罐或输气管道，直至左死点，排气完毕。排气过程中气体的热力状态p2、T2没有变化。 理论压气过程： 不考虑余隙容积的影响；压缩过程可逆；不考虑进、排气阀阻力损失；排气压力与外界压力相等； 升压比（或压力比）β 压缩过程中，气体终压p2与初压p1的比值。 二、单级活塞式压气机理论压气轴功的计算 0-1：吸气，传输推动功p1V1 1-2：压缩，耗外功 2-3：排气，传输推动功p2V2 压气机耗功： WC=Wt=Ws= 压气机所耗轴功取决于压缩过程的初、终状态和压缩过程的性质。 对压缩过程1-2存在两种极端情况，一是定熵，二是定温。 实际压气机都采用冷却措施，压缩过程为介于定温与定熵之间的多变过程。 最小 重要启示 对 pVn= 常数求导 得到 -Vdp = npdV 轴功等于多变指数n乘以膨胀功 【例4-4】 第五节 活塞式压气机的余隙影响 活塞排量 研究V3对耗功和排气量的影响 有效吸气容积 余隙百分比c： 一、余隙对排气量的影响 定义容积效率 余隙比c 工程上一般＝0.03~0.08 2 3 4 2 4 如左图，当余隙容积V3一定时， 升压比越大，有效吸气量越小， 容积效率越小。 极限情况λV=0 压力比越大越不利，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩 二、余隙对理论压气轴功的影响 设1?2和4?3两过程n相同 功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564 余隙对理论压气轴功的影响 余隙对单位产气量耗功不影响 p1V=mRT1 余隙对理论压气轴功的影响 余隙对单位质量耗功无影响，但是，有余隙时，进气量减小，气缸容积不能充分利用，当压缩同量气体时，需采用气缸较大的压气机。 这一有害影响随压力比的增大而增大。 应尽量减小余隙容积。 第六节 多级压缩及中间冷却 气体压缩终了温度过高将影响气缸润滑油的性能，并可能造成运行事故。 气体压缩终了温度过高将影响气缸润滑油的性能，并可能造成运行事故。 各种气体的压气机对压缩终了温度都有限定的数值。 空压机的排气温度一般不允许超过160～180℃。 一、多级活塞式压气机的工作过程 降低了排气温度 节省了功的消耗 二、级间压力的确定 设T2=T1，则p1V1=p2V2，代入上式整理得 二、级间压力的确定 由上式可见，Ws随p2而变化 要求Ws为最小时的p2值，可求极值点。 令dWs/dp2=0 可得 二、级间压力的确定 依此类推，对z级压缩 b）各级耗功相等，利于曲轴平衡,总耗功 a）各级气缸终温相同 c）各级散热相同，而且每级的中间冷却器向外放出的热