压气机

1第四节压气机的理论压缩轴功压气机：压缩气体的设备压气机分类：活塞式、叶轮式（离心式、轴流式、回转容积式）、引射式压缩器一、单级活塞式压气机工作原理1.余隙容积活塞的左死角点（行程终点）位置与气缸头之间的间隙2.工作过程吸气过程：活塞自左死点向右移动，进气阀开启、排气阀关闭，初态p1、T1的气体被吸入气缸，当活塞到达右死点进气阀关闭，吸气过程完成。整个吸气过程中气体状态参数不变。2压缩过程：进、排气阀关闭，活塞自右死点向左运动，气体被压缩状态由p1、T1变为p2、T2。排气过程：活塞向左运动到某一位置，气体压力达到预订压力p2时，排气阀被顶开，活塞继续左行将气体排出直至左死点，排气完毕理论压气工作循环：假设没有余隙容积存在，即气缸容积等于工作容积假设压缩过程可逆，气体流经进、排气阀时无阻力损失。升压比：压缩过程中终压p2与初压p1之比3二、理论压气轴功的计算将气体自初态提高到预订终压，压气机所耗的压气轴功等于1-2的压缩功和进气、排气所耗流动功的代数和。221122221111222221111121ccWpVpdVpVpdVpVpVpVpVdpVpdVVdpWVdp因为＝（）故得压气机理论轴功如图所示压缩mkg气体的理论压气轴功为：忽略压气机进、出口气体动能和位能变化，由稳定流动能量方程可得Q=△H+Ws对可逆过程2211SQHVdpWVdp则42.压缩过程定温压缩（1-2T）：过程进行很慢，机械功转换成的热能随时从气缸壁传出，气体温度保持不变。定熵压缩（1-2s）：过程进行很快，机械能装备的热能来不及通过气缸传给外界，或传出量极少可忽略不计。实际压气机的压缩过程为定温与绝热之间的多变过程53.定温压缩轴功112T2111112341121lnlnTsTpVVpppWVdppVmRTSpp、(1)将代入理论轴功计算式积分得21()TsTsTTTQHWWHHQQ、、(2)按稳定流动能量方程计算：上式说明：压气机所消耗的功，一部分用于增加气体的焓，一部分转化为热能向外放出。对于理想气体，，消耗的轴功全部转化成热能向外界放出。21HH64.定熵压缩轴功111112211121234111111SSssVpVppWVdppVmRTTSp、(1)将/代入理论轴功计算式积分得210SssQWHH、(2)按稳定流动能量方程计算：因上式说明：绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体的温度升高。75.多变压缩轴功111112211121234111111nnnnnnsnVpVppnnWVdppVmRTTSnpn、(1)将/代入理论轴功计算式积分得21()snnWHHQ、(2)按稳定流动能量方程计算：多变压缩消耗的轴功，部分用于增加气体的焓，部分对外放热。当初态与终压一定时，，定温压缩耗功最小，压缩终温最低；绝热压缩耗功最大，压缩终温最高。实际中应采取措施使压缩过程尽量接近定温压缩,,,sTsnss86.轴功与膨胀功轴功等于多变指数与膨胀功的乘积。nspVVdpnpdVWVdpnpdVnW对常数求导得因此可得9第五节活塞式压气机的余隙影响余隙百分比（余隙容积与活塞排量之比）：313100%VcVV1.余隙对排气量的影响部分高压气体残留在余隙容积内，在下一个吸气行程中，需将残留的高压气体膨胀到进气压力（点4）后，才从外界吸入新气（4-1）。活塞排量:(V1-V3)；有效吸气量:(V1-V4)两者之比称为容积效率，反映活塞排量的有效利用程度433144131313311(1)VVVVVVVVVVVVVV10利用余隙百分比及的关系式可得当余隙容积V3一定时，升压比增大将导热有效吸气量减少。当升压比达到某一极限，如p2’’’时，压缩线1-2’’’与膨胀线2’’’-1重合，则新气完全不能进入气缸，容积效率为0。因此需要获得较高压力时，必需采用多级压缩。14231nVpVp12111nVpcp11第六节多节压缩及中间冷却在实际工程中，为获得较高压力的压缩气体，常采用具有中间冷却设备的多级压气机。一、多级活塞式压气机的工作过程1.工作原理将气体在几个气缸中连续压缩，同时为避免过高温度和比体积，以降低下一级耗功，在前一级压缩后将气体引入中间冷却器定压冷却，再进入下一级压缩。12以具有中间冷却的两级压气机为例，如图所示。6－1：低压气缸吸气过程；1－2：低压气缸中气体压缩过程；2－5：低压气缸向中间冷却器排气过程；2－2’：气体在冷却器中定压冷却；5－2’：冷却后气体吸入高压气缸过程2’－3：高压气缸中气体压缩过程；3－4：高压气缸排气过程；132.多级压缩和中间冷却的优点（1）降低排气温度单级压缩终了温度T3”多级压缩和中间冷却终了温度T3（2）节省功的消耗单级压缩耗功＝S613’’46两级压缩耗功＝S61256+S52’345两级压缩较单级压缩节省功＝S2’23’’32’两级压缩较等温压缩节多耗功＝S122’1+S2’33’2’压缩级数越多，相较于单级压缩节省功越多，整个压缩过程也越接近定温压缩。但级数过多会使机构复杂、造价增高、阻力损失增加14二、级间压力的确定两级压缩所需的总轴功为：'1132,,1122121111nnnnsslshppnn2'11122'1132111222322131221/0nnnnsssTTpVpVppnWpVnppWpdWdpppppppp设，则可得随而变化，当时，总轴功最小，此时＝即当两级的升压比相等时，两级压缩所需的总轴功最小。153212122312111zppppppzppz若令=，则=同理对于级压气机，每级升压比为＝若按上式选择中间压力，可得：（1）各级气缸排气温度相等''113322112221321223,//;nnnnTpTpTpTpppppTTTT对于两级压缩:因故16（2）各级所消耗轴功相等'',1112212,2321232,1,2111,ssssnnwpvpvRTTnnnwRTTnTTTTww对于两级压缩,压缩1kg质量气体，各级消耗的轴功分别为因故（3）各级向外散出热量相等，通过中间冷却器放出的热量也相等17三、压气机的效率...'sTsTcTww指标：压气机的定温压缩效率评判条件：压缩前气体状态相同、压缩后气体压力相同时18三、压气机的效率...'sssscsww指标：压气机的绝热压缩效率评判条件：压缩前气体状态相同、压缩后气体压力相同时12.'1212.'12cscshhhhTTTT当忽略被压缩气体进出口动能和位能变化，对于理想气体，若比热容为定值