第9章 压气机
一、教案设计
教学目标:使学生熟悉压气机热力过程，活塞式压气机工作原理，耗功量计算；余隙容积对压气机性能的影响；多级压缩与级间冷却；叶轮式压气机的工作原理。 知 识 点：活塞式压气机工作原理，耗功量计算；余隙容积对压气机性能的影响；多级压缩与级间冷却；叶轮式压气机的工作原理。
重 点：压气机耗功量的计算方法，提高压气机效率的方法和途径。 难 点：多级压缩过程中各级增压比的确定，提高压气机效率的方法和途径。教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论 师生互动设计：提问+启发+讨论
? 问：余隙容积的存在使压气机产气量下降，对实际耗功有没有影响？。 ? 问：活塞式压气机为什么应采用隔热措施？
? 问：为什么若实施定温压缩产生高压气体，可不必分级压缩、中间冷却？ ? 问：为什么活塞式压气机适用于高压比、小流量；叶轮式压气机适用于小压
比、大流量？ 学时分配：2学时
二、基本知识
第一节 气体的压缩及压气机的耗功 一、气体压缩
1压气机: 用来压缩气体的设备 2.。压气机的分类
1）压气机按其产生压缩气体的压力范围,习惯上常分为： ① 通风机（pg<0.01MPa）; ② 鼓风机（0.01MPa
活塞式、叶轮式（离心式和轴流式）及引射式。
三、压气机的实际耗功（压气机的效率）1.压气机的实际耗功Twcs'?h2'?h12.压气机的绝热效率wcsh2?h1?cs??wcs'h2'?h1对于理想气体?cs?wcsT2?T1?wcs'T2'?T1 第二节 单机活塞式压气机
一、单机活塞式压气机工作过程
吸气过程、压缩过程、排气过程。理想化为可逆过程、无阻力损失.
1．定温压缩轴功的计算
wst=wt???vdp?p1v1ln12压气机的实际耗功22sp2p11s
p2 p1 按稳态稳流能量方程，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.
对理想气体定温压缩,表示消耗的轴功全部转化成热能向外放出. wst=QT 2．定熵压缩轴功的计算,
k?1??k2??kRTp??kw 1?2?1??wt???vdp?s??k?1??p1?1?????按稳态稳流能量方程，绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体温度升高，该式也适用于不可逆过程
3．多变压缩轴功的计算
n?1??n2??nRT1?p2??nw ?1??wt???vdp?s??n?1??p1??1????按稳态稳流能量方程，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，该式同样适用于不可逆过程
结论: ?wst??wsn??wss T2s?Tsn?T2T 可见定温过程耗功最少，绝热过程耗功最多
第三节 活塞式压气机余隙影响
一、余隙对排气量的影响
余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙
活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，
V4?V3?v?1?
V1?V3结论：余隙使一部分汽缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。
一、 余隙对理论压缩轴功的影响
n?1??n??n1p2? ??p(V1?V2)?1?????n?1p1???????wns式中：V?V1?V4为实际吸入的气体体积。
结论：不论压气机有无余隙，压缩每kg气体所需的理论压缩轴功都相同，所以应减少余隙容积。
1) 如果气体压缩机在汽缸中采取各种冷却方法后，已能按定温过程进行压缩，
这时是否还要采用分级压缩，为什么。
第四节 多级压缩及中间冷却
由
T2?p2?????T1?p1??k?1k
即：压力比越大，其压缩终了温度越高，较高的压缩气体常采用中间冷却设备，称多级压气机.
最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。
压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。 特点:
1．减小功的消耗,由p-v图可知 2．降低气体的排气温度,减少气体比容 3．每一级压缩比降低,压气机容积效率增高
中间压力的确定: 原则：消耗功最小。 以两级压缩为例,得到：p2/p1?p3/p2