第二章 容积式压缩机_2

LOGO容积式压缩机第2章容积式压缩机往复式压缩机基本构成和工作过程2.1往复式压缩机的热力性能及动力性能2.2往复式压缩机的气阀与密封2.3往复式压缩机的调节与控制2.4往复式压缩机的选型与结构实例2.5菜单2.6回转式压缩机往复式往复式压缩机的分类内容回顾：往复式压缩机典型结构内容回顾1、容积式压缩机按结构型式的不同分为________和________压缩机。往复式压缩机由________、________、________三部分组成。菜单往复式回转式工作腔传动部分机身部分内容回顾2、往复式压缩机的工作腔部分主要由________、________和________构成。菜单汽缸气阀活塞3、往复式压缩机的传动部分主要由________、________和________构成。曲轴连杆十字头思考题Questions：下图压缩机为几缸？几列？单作用还是双作用？活塞环的作用？(1)级的理论循环吸气量、理论循环指示功——计算(2)级的实际循环实际吸气量、实际循环指示功——计算参考书:1.《工程热力学》2.《活塞式压缩机》——西安交通大学郁永章2.1.2压缩机级的工作过程2.1.2.1压缩机级的理论循环假设：工作腔内无余隙容积，汽缸内气体全部排净；气体通过进、排气阀时无压力损失，且没有压力波动，无热交换，吸气和排气为定值；压缩过程和排气过程气体无泄漏；压缩气体为理想气体，压缩过程指数为定值；压缩过程为等温或绝热过程。满足上述四点要求即为理论循环菜单单缸立式活塞式压缩机压缩机级的理论循环吸气—压缩—排气，为一个级的理论循环。曲轴旋转周，或活塞做次往复运动，个冲程。VP412P23P1111压缩机级的理论循环内止点（下止点）:活塞运动到达接近主轴侧的极限位置外止点（上止点）：活塞运动到达远离主轴侧的极限位置进程：由内止点向外止点运动回程：由外止点向内止点运动行程：活塞由一个止点到另外一个止点所走的距离(S）活塞行程S,S=2r(曲柄半径r）外止点内止点（压缩过程？）（吸气过程？）（1）理论进气量汽缸直径D，活塞行程S,S=2r(曲柄半径r）活塞行程容积：Vh,进气容积：V1一个理论循环的进气量：V1=Vh=Ap·SAp—活塞面积SDVP412P23P1V1=Vh=Ap·S①单作用气缸：②双作用气缸：3214pmVASDS冲322124mVDdSdm冲活塞杆直径，理论进气量：③级差气缸：每分钟理论进气量：每分钟活塞冲程次数n(冲/分）=曲轴的转速n（r/min)min24min43221321msdDnVmsDnsAnVp双作用：单作用：冲3214msDV(2）理论压缩循环指示功等容过程、等压过程、等温过程、等熵过程（绝热过程）、多变过程理想气体状态方程式：MRTpVRTpv3mkgkgm3式中：R=8314/μ；μ—气体分子量；υ—气体比容T—绝对温度，T=t+273°KV—气体容积M—气体质量依据热力学第一定律:理论循环指示功Wi进气过程功：p1V1排气过程功：-p2V2压缩过程功：21qduwwpdvquwwpdv由：、21pdV功Wi功的概念？理论循环指示功Wi压缩为正功:21211221pipWpVpVpdVVdp21pipWVdpJ12340pvWivvdp12340WikpvP-V图称为示功图(1)等温过程在压缩过程中，气体温度不变，T=常数。状态方程式：等温下:循环指示功WipV常数MRTpVRTpv、由：wi21pipWVdpJ112212pVpVpVMRTMRT11pVVp12340pvWivvdp11pVVp等温过程的指示功：2211112111112lnlnppippiipVWVdpdpppWpVJpVWMRTV32121,,mVVpppa进气体积、排出体积，进、排气压力，(2)绝热过程压缩过程中，气体与外界无热量交换，q=0。绝热过程方程式：k—绝热指数，只随温度变化。111212211211kkkkpTVTpVpVTVTp等容比热等压比热；vpvpCCCCkMRTpVRTpv、由：kpV常数1122111;kkkpVpVpVpVMRTpVMRT12340Wikpv为什么k1?wi单原子气体：k=1.66~1.67双原子气体：k=1.40~1.41多原子气体：k=1.10~1.30理论循环绝热压缩过程功Wi211211111kkpippkWVdppVJkp1111kkkppVpVVVp211ikWMRTTJk（3）多变过程非等温、非绝热下的相对较实际的压缩过程。多变压缩过程方程式：11212122121211mmmmpVTVTppVTVTpm12340WipvmpV常数1122(mmmpVpVpVm多变指数）wi理论循环多变压缩过程功往复活塞式压缩机常采用水冷和风冷。一般：1＜m＜k高压级汽缸：m≈kJ1ppMRT1mmWJ1ppVp1mmVdpWm1m121im1m1211ppi21三种压缩过程理论功比较①等温压缩过程用功最少,强制冷却,保持气体温度不变。②绝热压缩过程用功最多。③多变压缩过程用功在两者之间，较符合实际。k12340Wipvm1等温线多变线绝热线p1p222′为什么要对压缩机的汽缸进行冷却？Wi压缩机汽缸采用水冷或风冷目的之一：使压缩过程趋近于等温过程，耗功最小理论循环指示功功、功率是评价任何机器最重要参数k12340Wipvm1等温线多变线绝热线p1p221111211112111ln1111ikkimmipJWpVppkJWpVkppmJWpVmp等温：冲绝热：冲多变：冲Wi2.1.2.2压缩机级的实际循环（1）实际循环与理论循环的差别①余隙容积V0余隙容积组成*活塞端面与汽缸盖的间隙V01=2~3mm*活塞侧面与第一道活塞环之间V02=0.5~1mm*气阀到汽缸端面间隙*活塞杆与填料之间间隙余隙容积的影响*余隙容积存在使得吸气过程推迟，吸气量减少，因而压缩机的排气量减少。压缩机的生产能力下降；*压缩机对余隙容积内的气体做无用功，机器的效率下降；*余隙容积不能过小，否则会发生活塞与汽缸盖相撞的事故，影响压缩机的安全运行ps-pi≥Fsxpi（1）实际循环与理论循环的差别②进排气过程中存在压力损失；③气体与汽缸壁有温差产生热交换，影响过程指数；④阀室容积非无限大，进排气过程中产生压力脉动；⑤实际气体性质不同于理想气体；⑥汽缸容积不可能绝对密封，有气体泄漏。菜单λs：吸气系数；充气系数TpvsTaTppapTTpp令：—温度系数。一般取—其它级—压力系数。第一级—98.0~92.00.1~98.098.0~95.011容积系数λv影响最大,:4VVqDszn工艺给定吸气量时设计气缸直径为24:minVVqrnzsD设计转速minmin33mVnzVzmVnVnsssossso个气缸同时吸气：分冲冲程次数每分钟实际吸气量：min324msDnzqVV总容积流量：每分钟的实际吸气量（3）实际循环指示功按等功面积原理：理论吸气压力线P1降低ΔP1，成为平均实际吸气压力线P1′；理论排气压力线P2升高ΔP2，为平均实际排气压力线P2′。实际指示功为abcd图形面积，实际参数：21'2'1;;;;ppVpps实际循环的指示功实际吸入压力与实际排出压力：dsdSdspppppppppppppppppp02211222222'2111111'11111总相对压力损失：相对压力损失：JppVpmmWmmsi111121'''实际循环指示功：上式为实际一个气缸所作功。多变指数m：低压级：m=(0.95~0.99)k高压级：m=k相对压力损失可根据经验图查得JppVpmmWmmsvsi111110121Wibc34p2p1vp0p'2ad12p'1进、排气名义压力表示实际循环指示功：作业题：空气在压缩机中从p1=1bar,T1=300K的初态压缩到p2=8bar。(1)求终态参数以及压缩每1千摩尔空气的压缩功和消耗的指示功。(2)并在p-V图中标出压缩过程曲线及压缩功和指示功的示意图。设比热为定值，并假设过程是可逆的绝热压缩过程(k=1.4)。