1、軸流式低壓，大排量 3 4 壓縮氣體的用途：壓縮氣體的用途： 動 動力機、風動工具、制冷工程、力機、風動工具、制冷工程、化化學工業、潛水學工業、潛水作業、作業、醫醫療、療、 休閑等。休閑等。 概述概述 Fanner Fan Compressor P1,T1不變，dm0 P2,T2不變，dm0 dm=0 1 2 p p 2 1 12341 Spdvw t 理論壓氣功理論壓氣功(可逆過程可逆過程) 指什么功指什么功 p v 目的：目的：研究研究耗功耗功，越少越好越少越好 技術功技術功wt 1 2 Minimizingworkinput (1)、特別快，來不及換熱。特別快，來不及換熱。 (2)、特別

2、慢，熱全散走。特別慢，熱全散走。 (3)、實際壓氣過程是實際壓氣過程是 kn 1 2 p 1 p 1 T 2 n 2 s 2p v T 2 n 2 1 T s 2 p 1 ps 2 s T n nk 1n 2 1 1, ln p p TmRw gTs )( 1 21, TTmR K K w gss )( 1 21, TTRm n n w gns 例例1：理想的活塞式壓氣機吸 入 20,1 . 0 11 tMPap空氣hm31000 并將其壓到 MPap6 . 0 2 ,設壓縮指數為n=1,n=1.25,n=k=1.4 過程可逆，求壓氣機功耗。 分析： (1)n=1，等溫壓縮： (2)n=1.2

3、5，多變壓縮： (3)n=1.4，絕熱壓縮： KW p p vpw Tt 77.49ln 1 2 11, KW p p vp n n w n n nt 86.591 1 1 1 2 11, KW p p vp k k w k k St 08.651 1 1 1 2 11, 可見，等溫壓縮耗功最省，絕熱壓縮耗功最多，多變壓縮 介于兩者之間 13 討論：討論：a） C,C,C,snT www 理想壓縮是 等溫壓縮 b）通常為多變壓縮, 1nk n C 2 2 n n n w T v 思考題：思考題： 自行車壓力通常應維持在自行車壓力通常應維持在0.25MPa左右，用手動左右，用手動 打氣筒向輪胎充

4、氣時用濕毛巾包在打氣筒外壁，會有什么后果？打氣筒向輪胎充氣時用濕毛巾包在打氣筒外壁，會有什么后果？ Tns TTT 222 Tns vvv 222 *當壓縮氣體不能按理想氣體計算時當壓縮氣體不能按理想氣體計算時，則 qhhww nett 21 若過程可逆，則 12121 ssThhwnet 21, hhw Rnet （等溫） （絕熱） 若過程不可逆，則 qhhw I net 21, 定義 Inet Rtnet cot w w , , , 等溫效率 為可逆等溫壓縮的耗功與不可逆放熱壓縮的耗功之比。 等溫效率用于評價活塞式壓氣機性能的主要參數。 Ct mv MPap 0 1 3 1 1 40 05

5、2.0 1 .0 3 22 013. 0,565. 0mvMPap kg RT pv m058.0 25.1 ln ln 2 1 1 2 v v p p n K v v TT n 442 1 2 1 12 KJ TTC n kn m TTmCmqQ v n 21.3 )( 1 )( 12 12 KJTT n Rm w58.8)( 1 21 KJwnw t 7 .10)58. 8(25. 1 18 9-2余隙容積的影響余隙容積的影響 一一.余隙容積余隙容積clearancevolume 原因：原因：防止排氣時，活塞比與氣缸壁碰撞，引起事故。防止排氣時，活塞比與氣缸壁碰撞，引起事故。 壓氣機余隙容

6、積的存在，則余隙容積殘留氣體在工作中壓氣機余隙容積的存在，則余隙容積殘留氣體在工作中 產生氣墊作用，增強壓氣機在運行中的平穩性。產生氣墊作用，增強壓氣機在運行中的平穩性。必然存必然存 在：水蒸氣凝結，工質溫度的不同在：水蒸氣凝結，工質溫度的不同 余隙容積余隙容積：空氣壓縮空氣壓縮 機在排氣時，活塞位機在排氣時，活塞位 于上死點位置，它和于上死點位置，它和 氣缸壁保留一部分空氣缸壁保留一部分空 間，這些空間間，這些空間叫作余叫作余 隙容積隙容積 19 1-2質量質量m1氣體壓縮：氣體壓縮：p1p2 2-3 氣體排向儲氣罐氣體排向儲氣罐 3-4氣體膨脹氣體膨脹p2p1 4-1氣體吸入氣缸氣體吸入氣

7、缸 生產量生產量(每周期每周期)： 14 1 1 VV mm V 生產量 二二.工作過程工作過程 20 活塞排量活塞排量Vh=V1V3 余隙容積余隙容積Vc=V3 有效吸氣容積有效吸氣容積Ves=V1V4 余隙容積比余隙容積比C=Vc/Vh 三三.余隙容積對生產量的影響余隙容積對生產量的影響 1、幾個概念、幾個概念 21 三三.余隙容積對生產量的影響余隙容積對生產量的影響 2、容積效率、容積效率volumetricefficiency 1111 11 11 3 4 31 3 31 41 nn h c h cs v V V V V VV V VV VV V V 討論： ;)確定，當 hc VVa

8、 生產量 m v ;)一定當b 生產量 mVV vcsc 22 四四.余隙容積對理論耗功的影響余隙容積對理論耗功的影響 C1 23 4tt WWW 1 1 1 1 1 44 1 11 n n n n Vp n n Vp n n 1 1 1 411 n n VVp n n 1 1 1 1 n n es pV n n 1 1 1 11 n n pv n n m 生產量 1 C C11 1 1 n n Wn wv p mn 生產量 125011 1 1 1 1 1 2 11 1 1 2 1, 面積 n n n n nt p p vp n n p p RT n n w 350431250112341

9、, 面積面積面積 nt w n n n n nt p p vp n n p p vp n n w 1 4 3 44 1 1 2 11 , 1 1 1 1 3241 ,pppp 1 4 3 44, 1 1 35043 n n vnt p p vp n n w c 面積 n n e n n nt p p vp n n p p vvp n n w 1 1 2 1 1 1 2 411 , 1 1 1 1 已知：已知： 33 h3 0.4455,0.0223Vm Vm o 112 1bar,15 C,3.5bar, =1.2ptpn 求求（1）有余隙時的有余隙時的排氣量排氣量和和耗功耗功 （2）無余隙時

10、的無余隙時的排氣量排氣量和和耗功耗功 解：解： （1）有效容積有效容積 14h34 1 2 h33 1 3 0.4045 n VVVVVV p VVV p m p V 1 V 3 V 1 2 3 4 V 3 0.4045Vm 1 1 0.489 pV mkg RT 1 2 t1 1 156.35 1 n n np WpVkJ np t t 115/ W wkJkg m 解：（解：（2）無余隙時的無余隙時的排氣量排氣量和和耗功耗功 3 h3 0.4678VVVm p V 1 V 3 V 1 2 3 4 V 1 1 0.566 pV mkg RT 1 2 t1 1 165.17 1 n n np

11、WpVkJ np t t 115/ W wkJkg m 0.489mkg t 115/wkJkg n n p p TT 1 1 2 12 )( 461312 , 面積 Tt w 461123 , ”面積 nt w 3452212561 , 面積面積 st w 33 TT 2, 1, 2,1,2, , t t ttnt w w www 1 1 1 1 1 2 3 222, 1 1 2 111, n n t n n t p p vp n n w p p vp n n w n n n n nt p p p p vp n n w 1 2 3 1 1 2 11, 2 1 TRvpvp g 2211 nt

12、 w , 0 2 , dp dw nt 2 3 1 2 312 , p p p p ppp或寫成 1 1 1 1 2 3 1 2 , p p p p p p p p n n n 壓縮終壓壓縮終壓 氣體初壓氣體初壓 432 3 4 2 3 1 2 1 3 4 3 4 1 2 3 2 3 1 1 2 1 2 3 21 ; ,; TTT p p p p p p p p T T p p T T p p T T TTT n n n n n n 于是 又 而 1 1, , 1 i i iignt T T TTR n n w 進氣溫度進氣溫度 排氣溫度排氣溫度 nttt www ,2,1 , tnt wnw

13、 , 壓氣機若已實現等溫壓縮，是否還有必要進行分級 壓縮，中間冷卻，為什么？ 答：需要，雖然實現等溫壓縮 后耗功最小，但若壓比過 大， V仍很小，分級后有 助于提高 V，如圖。 若以p1=0.1MPa，p2=2.5MPa =0.04計算 單級壓縮 1 1 1 11 1 0.042510.04 n V 二級壓縮 5 1 2 p p hl 2 1 1 , 1 0.04510.706 VV lV h n T TC w w , 定溫壓氣耗功 實際壓氣耗功 20 1.0 1 1 t MPap TC , TC, 53 1 4 p p K p p TTTT n n 404 1 1 2 1432 KgKj T

14、TR n n wnw tnt /478404293287.0 125.1 25.1 3 1 3 21, 1 K p p TT n n 6 .769 1 .0 5 .12 293 25.1 125.1 1 1 4 1 4 , , , 2 1 5.12 1.0 ln293287.0ln t T TC nt T TC T w w w w p p RTw kgkJTTR n n w t /683) 6 .769293(287. 0 125. 1 25. 1 ) ( 1 41 例某大學實驗室需4.9MPa壓縮空氣源，據市場調查，目 前市售活塞式壓氣機余容比 3 . 104. 0n V V h c 葉輪式

15、 壓氣機絕熱效率 cs=0.85，試提出初步方案及必要的分析 計算 （已知T0=290K，p0=0.1MPa）。 解：中間壓力及壓力比 2 1 1 77 0.1MPa0.7MPa a p pp p 11 1.3 1 1.3 210 11 0.7MPa 290K454.4K 0.1MPa 181.4 C nn nn aa a a pp TTTT pp t 容積效率861. 01704. 0111 3.1 11 n V 因為兩級壓氣機相同，n相同，所以 vL= vH=0.861 0.861 0.8610.741 VVcLVH 若一級壓縮，則 1 1.3 1 1.3 2 21 1 4.9MPa 290K711.