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1、,单元5工程热力学原理应用举例单元5工程热力学原理应用举例(4)5.1活塞式压气机的基本原理(5)5.1.1单级活塞式压气机的工作原理(6)5.1.2压气机压缩过程的分析-(9)5.1.3余隙容积的必要性及其对压气机排气量的影响(16)5.14余隙容积对压气机耗功的影响-(18)5.1.5多级压缩和中间冷却-(20)5.2蔡汽压缩式制冷循环及热力计算(27)5.2.1概述(27)5.22蒸气压缩式制冷理论循环(30)5.23单级蒸气压缩式制冷理论循环热力计算-(39)5.24蒸气压缩实际制冷循环(47)5.25制冷运行工况及其对制冷循环性能的影响(50)5.3吸收式制冷循环工作原理一-(54)
2、,单元5工程热力学原理应用举例5.3.1溴化锂吸收式制冷机的工作原理-(55)5.3.2溴化锂吸收式制冷机的典型结构与流程(58)5.4热泵循环简介-(60),单元5工程热力学原理应用举例【知识点】活塞式压气机,两级压缩及中间冷却,蒸汽压缩式制冷循环,吸收式制冷循环。【能力目标】掌握:余隙容积、液体过冷、蒸汽过热、回热循环等基本概念理解:气体压缩、蒸汽压缩式制冷循环、吸收式制冷循环原理。熟悉:理想制冷循环与实际制冷循环的区别应用:能应用相关概念、压焓图和公式进行制冷循环分析和计算。,51活塞式压气机的基本原理51活塞式压气机的基本原理用来压缩气体的设备称为压气机。气体经压气机压缩后,压力升高,
3、称为压缩气体。压气机被广泛地应用于动力、制冷和化工等工程中。常用压气机按其结构及工作原理可分为:活塞式(往复式)、叶轮式(离心式、轴流式)及回转式压气机等。在活塞式压气机中,气体在气缸内由往复运动的活塞来进行压缩,通常用于压力高、用气量小的场所。在叶轮式压气机中,气体的压缩主要依靠离心力作用,通常用于压力低、用气量大的地方。,51活塞式压气机的基本原理511单级活塞式压气机的工作原理各种压气机的构造尽管不同,但从热力学观点来分析压气机中气体状态变化规律都是一样的,都是消耗机械功使气体得到压缩而提高其压力的。下面以活塞式压气机为例介绍其工作原理。图51(a)为单级活塞式压气机的示意图,在理想条件
4、下其工作过程可分为三个阶段(1)吸气过程当活塞自左端点向右移动时,进气阀A开启,排气阀B关闭,初状态为pT的气体被吸入气缸。活塞到达右端点时进气阀关闭,吸气过程完毕。气体自缸外被吸入缸内的整个吸气过程中状态参数p1、T没有变化,但质量不断增加。,51活塞式压气机的基本原理B图51单级活塞式压气机(a)工作原理图(b)pV图(2)压缩过程进、排气阀均关闭,活塞在外力的推动下自右端点向左运动,缸内气体被压缩升压。在压缩过程中气体质量不变,压力及温度由p1、T变为p2、T2。6,51活塞式压气机的基本原理(3)排气过程活塞向左运行到某一位置时,气体压力升高到预定的终态压力p2,排气阀B被顶开,活塞继
5、续左行,直到左端点,排气完毕。排气过程中气体的热力状态p2、T2没有变化,活塞每往返一次,完成以上三个过程为了便于研究,假定活塞运动到左端点时,活塞与气缸盖之间没有余隙存在,还假定压缩过程是可逆的,在这些假定条件下的压气机工作过程,称为理论压气过程。该过程可表示在pV图上,如图51(所示。,51活塞式压气机的基本原理52压气机压缩过程的分析压气机的工作条件不同,其压缩过程也不相同,压缩过程的性质与气体被冷却的情况有关,压缩过程存在两种极限情况:一种是过程进行得非常快,由机械功转变的热能来不及通过气缸传给外界,或传出热量极少,这种过程可视为绝热压缩过程;另一种是过程进行得非常慢,气缸冷却效果很好
6、,由机械功转变的热能及时从气缸传出,气体的温度保持不变,属于等温压缩过程,过程的特征指数=1。在实际的压缩过程中尽管都采取了一定的冷却措施,有部分热量从气缸传出,但难以实现等温压缩,这样的压缩过程介于等温与绝热压缩之间,属于多变压缩,过程的特征指数为1nk。,51活塞式压气机的基本原理从前面关于热力过程的学习中得出这样的结论,从同初态(p1、T1)出发,经三种不同的压缩过程,达到同一终态压力p2,所消耗的功量是不同的。为了得到预期压力的气体,所消耗的功量自然是越小越好另外,压缩终了的气体温度也尽可能要低一些,因为过高的气体温度对压气机缸体显然是不利的。以下就结合p图和T-s图对绝热压缩、等温压缩以及多变压缩进行分析,看哪种压缩过程更省功,哪种压缩过程更有利于压气机的安全运行。为便于分析,假定压缩过程是可逆的,并假定活塞与气缸盖之间没有余隙存在,51活塞式压气机的基本原理5121压缩过程消耗的轴功回顾2.4节内容,若忽略了压缩过程中气体的动能、位能的变化;那么压气机所消耗的理论轴功应为以下几种情况(1)定熵过程消耗的轴功:学在5-2(a)图上用面积s2x1来表示(2)多变过程消耗的轴功:(1-2)在5.2(m)图上用面积S12,1表示。,
