壓縮機(jī)學(xué)習(xí).PPT

1、1第九章第九章 壓縮機(jī)的熱力過(guò)程壓縮機(jī)的熱力過(guò)程第一節(jié)第一節(jié) 單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作原理單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作原理第二節(jié)第二節(jié) 單級(jí)活塞式壓縮機(jī)所消耗的機(jī)械功單級(jí)活塞式壓縮機(jī)所消耗的機(jī)械功 和容積效率和容積效率第三節(jié)第三節(jié) 雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程第四節(jié)第四節(jié) 葉輪式壓氣機(jī)葉輪式壓氣機(jī)工作原理：活塞式、葉輪式和引射式工作原理：活塞式、葉輪式和引射式出口壓力：壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)出口壓力：壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)2第一節(jié)第一節(jié) 單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作原理單級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作原理一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 主要部件：主要部件：1 1、活塞、活塞 2 2、氣缸、氣缸 3

2、3、濾清器、濾清器 4 4、吸、排氣閥、吸、排氣閥 5 5、散熱肋片、散熱肋片空氣進(jìn)口空氣進(jìn)口排入空氣瓶中排入空氣瓶中3二、工作過(guò)程二、工作過(guò)程1 1、吸氣過(guò)程、吸氣過(guò)程0-10-12 2、壓縮過(guò)程、壓縮過(guò)程1-21-23 3、排氣過(guò)程、排氣過(guò)程2-32-3圖中過(guò)程圖中過(guò)程2-3和和0-1不是狀態(tài)變化，而是表示氣缸內(nèi)不是狀態(tài)變化，而是表示氣缸內(nèi)氣體質(zhì)量的變化。氣體質(zhì)量的變化。45 6PVTs11222”2”P1P2P2P122三種壓縮過(guò)程圖示三種壓縮過(guò)程圖示1-2 定溫過(guò)程定溫過(guò)程1-2” 絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程1-2 多變過(guò)程多變過(guò)程7第二節(jié)第二節(jié) 單級(jí)活塞式壓縮機(jī)所消耗的機(jī)械功和容積效率單級(jí)活塞

3、式壓縮機(jī)所消耗的機(jī)械功和容積效率 單級(jí)理想壓縮機(jī)單級(jí)理想壓縮機(jī) p-V 圖圖 p2pp10V2”V21V22”62v4325 5 5”V1定溫定溫多變多變絕熱絕熱一、壓縮機(jī)工作過(guò)程的作功分析一、壓縮機(jī)工作過(guò)程的作功分析技術(shù)功技術(shù)功21tvdpw壓縮機(jī)所需的功壓縮機(jī)所需的功Wc，在在數(shù)值上等于壓縮過(guò)程數(shù)值上等于壓縮過(guò)程的技術(shù)功。的技術(shù)功。8 對(duì)壓縮機(jī)而言，示功圖對(duì)壓縮機(jī)而言，示功圖 p-V 圖所包圍的面積表示壓縮圖所包圍的面積表示壓縮機(jī)的耗功，可以看出機(jī)的耗功，可以看出定溫壓縮耗功最少，排溫最低，定溫壓縮耗功最少，排溫最低，而而絕絕熱壓縮所消耗的機(jī)械功最大，排溫最高熱壓縮所消耗的機(jī)械功最大，排溫

4、最高。因此對(duì)壓縮機(jī)應(yīng)。因此對(duì)壓縮機(jī)應(yīng)加強(qiáng)冷卻，不僅減少耗功，而且保證潤(rùn)滑條件。加強(qiáng)冷卻，不僅減少耗功，而且保證潤(rùn)滑條件。91212112111t , clnlnlnvvmRTppmRTppVpW1、可逆定溫壓縮、可逆定溫壓縮2、可逆絕熱壓縮、可逆絕熱壓縮kkkkppmRTkkppVpkkVpVpkkW112111211 2211s , c)(11)(11)(13、可逆多變壓縮、可逆多變壓縮nnppVpnnVpVpnnW112112211n, c)(11)(11kg工質(zhì)工質(zhì)nnkkppvpnnwppvpkkwppvpw11211n, c11211s, c2111t , c)(11)(11ln10

5、二、容積效率二、容積效率 余隙容積余隙容積clearance volume 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 布置進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)布置進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu) 制造公差制造公差 部件熱膨脹部件熱膨脹1112nnnnppVpnnppVpnn1343311211)(11)(1143 , t21 , tn , cWWW 有余隙容積壓縮機(jī)示功圖有余隙容積壓縮機(jī)示功圖p21V1-V4V04VVs31、有余隙容積存在時(shí)，對(duì)、有余隙容積存在時(shí)，對(duì) Wc 及供氣量的影響及供氣量的影響nnvpvppppp44333241,其中：13nnppVVpnnW112411n , c)(1)(1有余隙容積時(shí)，壓縮機(jī)耗功有余隙容積時(shí)，壓縮機(jī)耗功式中，

6、式中，V1 - V4= mv1 , m為有余隙為有余隙容積時(shí)進(jìn)入氣缸的氣體質(zhì)量容積時(shí)進(jìn)入氣缸的氣體質(zhì)量nnppvpnnmWW11211n , cn , c)(11壓縮壓縮1kg 氣體所消耗的功為：氣體所消耗的功為：無(wú)余隙容積時(shí)，壓縮無(wú)余隙容積時(shí)，壓縮1kg 氣體所消耗的功為：氣體所消耗的功為：nnppvpnnW11211n , c)(11有余隙容積和無(wú)余隙容積時(shí)，壓縮有余隙容積和無(wú)余隙容積時(shí)，壓縮1kg 氣體所消耗的功是相同的氣體所消耗的功是相同的 有余隙容積壓縮機(jī)示功圖有余隙容積壓縮機(jī)示功圖p21V1-V4V04VVs3142、容積效率：、容積效率：s41vVVV 容積效率：容積效率：有效吸

7、氣體積與氣缸工作體積之比有效吸氣體積與氣缸工作體積之比。有效吸氣體積：有效吸氣體積：V1-V4氣缸工作體積：氣缸工作體積：Vs=V1-V0nppVVVV1120403)(nppVVVVVVVVVV112s0s4001s41v)(11111)(11112s0nnppVV 有余隙容積壓縮機(jī)示功圖有余隙容積壓縮機(jī)示功圖p21V1-V4V04VVs315 增大、增大、 提高提高時(shí)，容積效率降低時(shí)，容積效率降低。容積效率：容積效率：) 1(11vns0VV12pp稱為壓縮機(jī)的稱為壓縮機(jī)的余隙比余隙比 稱為壓縮機(jī)的稱為壓縮機(jī)的增壓比增壓比111)(11112s0nnppVV16 對(duì)于壓力較高的情對(duì)于壓力較

8、高的情況，一般采用況，一般采用雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮和中間冷卻和中間冷卻。VsV0VpV吸p2pb3421 增壓比對(duì)容積效率的影響增壓比對(duì)容積效率的影響243P2 3”(2”)P2 ”3、增壓比對(duì)容積效率的影響、增壓比對(duì)容積效率的影響 V吸吸 ， v ，當(dāng)，當(dāng) 增增加到某一數(shù)值時(shí)，加到某一數(shù)值時(shí)， V吸吸= 0 ， v = 0，活塞徒勞往返，無(wú)壓，活塞徒勞往返，無(wú)壓縮氣體排出，同時(shí)，縮氣體排出，同時(shí)，壓縮終溫壓縮終溫 t2 ，為保證潤(rùn)滑，要求，為保證潤(rùn)滑，要求 t2 160 C， 7, = 2 - 6 。17 一、工作原理及簡(jiǎn)圖一、工作原理及簡(jiǎn)圖 雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)示意圖雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)示意圖 冷卻水

9、冷卻水第三節(jié)第三節(jié) 雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程18p30p2p1134252多變多變過(guò)程過(guò)程定溫線定溫線3二、雙級(jí)活塞式理想壓縮機(jī)二、雙級(jí)活塞式理想壓縮機(jī) p-V p-V 圖和圖和T-sT-s圖圖雙級(jí)壓縮雙級(jí)壓縮省功省功而且壓縮而且壓縮終終溫較低溫較低，有利于潤(rùn)滑。，有利于潤(rùn)滑。p p1 1p p3 3pV 19nnnnppppvpnnw12311211n , c)()(210)()(211231122112n , cnnnnpppppvpnnpw令：三、雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的耗功及最佳增壓比三、雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)的耗功及最佳增壓比nnnnHLppvpppvpnnwww12

10、32211211n , cn , cn , c)(1)(11壓縮壓縮1kg氣體所消耗的功氣體所消耗的功最有效的冷卻：最有效的冷卻：T2=T1 即即 p1v1 = p2v2312ppp 解之得：20132312pppppp耗功最小，則兩級(jí)增壓比應(yīng)相同，這個(gè)增壓比稱為耗功最小，則兩級(jí)增壓比應(yīng)相同，這個(gè)增壓比稱為最佳增壓比最佳增壓比。nnnnvpnnppvpnnw11111211n , c11)(11采用最佳增壓比，且有效冷卻，則各級(jí)耗功相同，每一級(jí)均為采用最佳增壓比，且有效冷卻，則各級(jí)耗功相同，每一級(jí)均為 m級(jí)壓縮，最佳增壓比為級(jí)壓縮，最佳增壓比為mpppppppppp11mm1m1mm23122

11、1雙級(jí)壓縮中間冷卻的雙級(jí)壓縮中間冷卻的T-s 圖圖 p2p3T2p11T1sT3322qLqH采用最佳增壓比進(jìn)行雙級(jí)采用最佳增壓比進(jìn)行雙級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)：壓縮的優(yōu)點(diǎn)：1、省功、省功2、各缸負(fù)荷均勻、各缸負(fù)荷均勻3、終溫相同，各缸散熱、終溫相同，各缸散熱量相等量相等22 例例9-1 某兩級(jí)壓縮、中間冷卻的活塞式壓縮機(jī)。每小時(shí)吸入某兩級(jí)壓縮、中間冷卻的活塞式壓縮機(jī)。每小時(shí)吸入p1=0.1Mpa，t1=17的空氣的空氣108.5kg，可逆多變壓縮到，可逆多變壓縮到p3=6Mpa。設(shè)各級(jí)多變指數(shù)為。設(shè)各級(jí)多變指數(shù)為1.2，試分析這個(gè)裝置的工作情況，并與單，試分析這個(gè)裝置的工作情況，并與單級(jí)多變壓縮（級(jí)多變

12、壓縮（n=1.2）至同樣增壓比時(shí)的情況相比較。（）至同樣增壓比時(shí)的情況相比較。（P113） 解解 單級(jí)多變壓縮時(shí)排氣溫度為單級(jí)多變壓縮時(shí)排氣溫度為 KppTTnn79.573)1 . 06(290)(2 . 112 . 111313t3=300.79 單級(jí)壓縮時(shí)壓縮機(jī)消耗的功率為單級(jí)壓縮時(shí)壓縮機(jī)消耗的功率為 kwppRTnnmWNnnnc72.14)1 . 06(1 290287. 02 . 112 . 136005 .108)(1 1360036002 . 112 . 11131,23最佳增壓比最佳增壓比 746. 71 . 061321pp746. 72312pppp1 2TT nnppT

13、T11212)(各級(jí)的排氣溫度為各級(jí)的排氣溫度為 KppTTTnn92.407746. 7290)(2 . 112 . 1112123兩級(jí)壓縮時(shí)壓縮機(jī)消耗的總功率為兩級(jí)壓縮時(shí)壓縮機(jī)消耗的總功率為 kwppRTnnmWNnn24.12746. 71 290287. 02 . 112 . 136005 .1082)(1. 112 . 11121n , c24第四節(jié)第四節(jié) 葉輪式壓氣機(jī)葉輪式壓氣機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：流量大、氣體能無(wú)間歇地連續(xù)流進(jìn)流出優(yōu)點(diǎn)：流量大、氣體能無(wú)間歇地連續(xù)流進(jìn)流出 徑流式（即離心式）徑流式（即離心式） 軸流式軸流式 機(jī)械能機(jī)械能增加動(dòng)能增加動(dòng)能壓力增加壓力增加

14、葉片葉片擴(kuò)壓管擴(kuò)壓管離心式壓氣機(jī)中，氣流沿軸向進(jìn)離心式壓氣機(jī)中，氣流沿軸向進(jìn)入葉輪，受高速旋轉(zhuǎn)的葉輪推動(dòng)，入葉輪，受高速旋轉(zhuǎn)的葉輪推動(dòng)，依靠離心力的作用而加速。然后依靠離心力的作用而加速。然后在渦殼型流道（相當(dāng)于擴(kuò)壓管）在渦殼型流道（相當(dāng)于擴(kuò)壓管）中降低流速提高壓力。中降低流速提高壓力。 25 葉輪式壓氣機(jī)葉輪式壓氣機(jī)： 轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大轉(zhuǎn)速高；連續(xù)吸，排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣量大 。沒有。沒有余隙影響；但每級(jí)壓比不高。余隙影響；但每級(jí)壓比不高。由于排量大，運(yùn)轉(zhuǎn)快，難冷卻，可作絕熱由于排量大，運(yùn)轉(zhuǎn)快，難冷卻，可作絕熱壓縮考慮。壓縮考慮。260)2102gwq（且21tchhww任意工質(zhì)、任意絕熱過(guò)程任意工質(zhì)、任意絕熱過(guò)程12：理想氣體可逆絕熱壓縮：理想氣體可逆絕熱壓縮TsP1P212)(21p21s , cTTchhw12：不可逆絕熱壓縮：不可逆絕熱壓縮2)(21p21cTTchhw21212121cs , cctttthhhhww壓縮機(jī)的絕熱效率壓縮機(jī)的絕熱效率 272TsP1P212345 6多消耗的功面積65252)()()(