v2s v2n v2T
理想压缩是 等温压缩
b）通常为多变压缩, 1<n<k
wCn
n T2n
v2n
§9–2 余隙容积的影响
一.余隙容积—clearance volume
布置进、排气结构 产生原因 制造公差
部件热膨胀
几个名词：
余隙容积: Vc（=V3） 气缸工作容积(活塞排量): Vh(=V1–V3)
后耗功最小，但若压比过
大， v仍很小，分级后有 助于提高 v，如图。
若以p1=0.1MPa，p2=2.5MPa =0.04计算
1
单级压缩 v 1 n 1
1
0.04
1
251
1
0.04
v
v,l
v,h
1
0.04
1
51
2
1
0.706
例：活塞式压气机把0.1MPa，298k的空气加压到2.5MP。
T
(1)不可能实现 (2)结构复杂(成本高)
所以，一般采用 2 ~ 4 级压缩
活塞式压气机的定温效率—isothermal efficiency
C,T
wC,T wC
例：压气机若已实现等温压缩，是否还有必要进行分级 压缩，中间冷却，为什么？
二级压缩 l h
p2 5 p1
答：需要，虽然实现等温压缩
-- cylinder displacement; stroke volume; piston displacement; piston swept volume
有效吸气容积: Ves（=V1–V4）
余隙容积比: (clearance-to-piston displacement ratio)
=Vc/Vh
转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大 没有余隙影响；但每级压比不高。
二.叶轮式压气机热力学分析
由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑
理论耗功
wC,s h2s h1 实际多耗功 wC h2 ' h2s 面积mn2 ' 2s m
实际耗功
wC ' h2 ' h1
绝热内效率 (adiabatic internal efficiency)
采用多级压缩时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成， 可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的 工作压力合理设计余隙比，因而多级压缩的压气机可以得 到较高的容积效率。
采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度， 使压缩终了温度不致过高。也可以减少压气机所消耗
的轴功（p-V图中阴影面积)。
T 3’ 2
试分别按单级压缩和二级压缩，中间冷却，计算压气机
容积效率及各缸终温。已知 解：单级压缩
Vc 0.04 n 1.25
Vh
1.251
T2
T1
n1 n
298
2.5 0.1
1.25
567 .3K 294 .3c
v
1
1 n
1
1 0.04
1
2.5 1.25
0.1
1
0.525
CS
wCs wC '
h2s h1 h2 ' h1
理想气体
CS
T2s T1 T2 ' T1
T2
'
T1
T2s T1
CS
出例口：压叶力轮p式2=压31缩1.1机1k，Pa氮，气进进口口处参氮数气为流p量1=0q.V0971123M.3Pma3，mint1=压20° 气机绝热效率c,s=0.80，略去进出口动能差和位能差，求：
二级压缩，中间冷却
若pa 0.2MPa
即 l
pa p1
0.2 0.1
2
h
2.5 0.2
12.5
§9–5 叶轮式压气机(turbo-compressor) 工作原理
axial-flow(轴流式） compressor
centrifugal （离心式） compressor
一.简介 叶轮式压气机：
p1V1 V4
n n 1
n1 n 1
p4V4
n1 n
1
n
n 1Ves
p1
n1 n
1
m生产量
n
n
1
v1
p1
n1 n
1
wC
WC m生产量
n
n 1
v1
p1
n1 n
1
即余隙对理论耗功无影响（实际上还是使耗功增大）。
归纳： 余隙存在使 1）生产量下降
有害容积
2）实际耗功增大
§9–3 多级压缩和级间冷却
V1 V4 V1 V3
1 V3 V1 V3
V4 V3
1
1 Vc Vh
1 n
1
1
1 n
1
讨论：
a)当Vc，Vh确定;
v m生产量 b)当一定;
Vc Vcs v m生产量
三.余隙容积对理论耗功的影响
WC Wt12 Wt34
n n 1
n
n 1
n1
p1V1 n 1
二.理论耗功
p2
p1
2
wC
vdp
1
所以wC取决于初、终态及 过程特征
1.绝热压缩

wC,s h2s h1
1
RgT1
1
1
2.等温压缩
wC,T RgT1 ln
3.多变压缩
wC,n
n n 1
p1v1
n1 n
1
讨论：a）
wC,s wC,n wC,T
T2s T2n T2T
压气机不是动力机，压气机中进行的过程 不是循环
§9–1 单级活塞式压气机工作原理和理论耗功量
一.工作原理
0-1：吸气，传输推动功p1v1
1-2：压缩，耗外功 w12
2
pdv
1
2-3：排气，传输推动功p2v2 压气机耗功：
2
WC p1V1 1 pdV p2V2
注意：压气机生产量通常用单位时间里生产气体的标准 立方米表示，不同于进气或排气状态。
第九章 压气机的热力过程
概述
压缩气体的用途： 动力机、风动工具、制冷工程、 化学工业、潜水 作业、 医疗、休闲等。
罗茨式压气机
压气机分类：
按工作原理分
活塞式—压头高，流量小，间隙生产 叶轮式—压头低，流量大，连续生产
通风机—表压0.01MPa以下 按压头高低分
鼓风机—表压0.1~0.3MPa 压气机—表压0.3MPa以上
生产过程：
1-2 质量m1气体压缩：p1p2
2-3
m1
V2 V3 V2
气体排向储气罐
3-4
m1
V3 V2
气体膨胀 p2 p1
4-1
m1
V1
V4 V1
气体吸入气缸
生产量(每周期)：
m生产量
m1
V1 V4 V1
二.余隙容积对生产量的影响
容积效率—volumetric efficiency
v
Vcs Vh
2’ 1
s
两级压缩中间冷却分析
储气罐
省功
有一个最佳增压比
最佳增压比的推导
省功
最佳增压比的推导
欲求w分级最小值，
省功
最佳增压比的推导
w分级最小值，
省功
最佳增压比
可证明 若m级
分级压缩的其它好处
润滑油要求t<160~180℃,高压压气机必须分级
分级压缩的级数
省功 分级
降低出口温
多级压缩达到
无穷多级