储气罐
p
p2
4
5
省功
2 1
中 冷 器 冷却水 进气口
低压缸
3
p1
v
分级压缩中间冷却实体照片
二、级间冷却（2）
2、完全回冷与不完全回冷
完全回冷：
压缩气体经中冷器冷却后的温度与前一级 高压缸 的进气温度相同 若每一级均是完全 回冷，则此时：
储气罐
各级进气温度相等
中 冷 器 冷却水 进气口
低压缸
三、多级压缩的优点
解：最佳压力比为 p 4 3 1 .5 最佳 3 2.466 p1 0. 1
p
5 6 7
4 6' 3' 3
7'
2'
① p2=ε最佳×p1 = 0.2466MPa
2 1 V
p3=ε最佳×p2 = 0.6081MPa ② 低压缸有效进气容积
8
1 1 Ve n n V V D L 1 1 v 1 1 e h v 2 Vh 4
1、省功
T 多级压缩达到无穷多级 越省功。 有利于改善运动件的受力 但是，这是不可能实现的 并且级数越多，结构复杂 状态，提高运行寿命 所以，一般采用不超过6 级压缩 p
可见，级数越多， 4、降低活塞所受的
气体力越接近等温过程，
2、降低排气温度
p4
6
5
压缩机的排气温度有限制 （过高，易燃、易爆、积炭、 n 1 润滑油变质等） p2 n T2 T1 空压机：<180℃ p1
p1
1
3、提高容积效率
每一级ε
ηv
v
四、多级压缩的总功耗
1、最佳压力比 指总功耗最小时的压力比
最佳 z
p2 p1
式中：z 为级数
2、多级压缩机的总功耗
n 1 z n p2 zn W t p1Ve 1 n 1 p 1
一、基本概念
止（死）点：活塞左 右移动的极限位置
气阀
储气罐
气缸 活塞 连杆
曲轴
行程L：活塞移动的距离 行程容积Vh：一次行程 活塞扫过的体积 吸气压力p1与 内止点 行程 外止点 余隙 排气压力p2 余隙与余隙容积Vc 避免活塞与进排气阀 碰撞，留有空隙
二、工作原理
1、工作原理
气阀
储气罐
气缸 活塞 连杆
一、多级压缩
1、多级压缩 气体经过多次压缩。 2、多级压缩的标志 中间冷却器（中冷器） 3、多级压缩的原因
高压缸
储气罐
① 单级压缩压比有限 ② 多级压缩有优点 ③ 工艺要求
中 冷 器 冷却水 进气口
低压缸
二、级间冷却（1）
1、多级压缩p－v图 由于中冷器存在，多了等压冷却过程2-3，得 以省功
高压缸
§9-6 叶轮式压气机的工作原理
1、工作原理 与离心泵相似，叶轮式压气机属于速度式， 依靠高速旋转的叶轮提高气体的压力和动能， 再通过转能装置(扩压器)，将气体的动能转 为压力能，从而实现气体的增压和输送 2、特点 排气连续无脉动、排气量大、体积小、工况 区窄，适用于排气量大、中等压力的场合。 相关内容专业课详细讲解，这里不作具体要求。
1.5 T4=291× 0.1
T T d =385.5K
由理想气体状态方程 p1Ve/T1 = p4Vd/T4
T
n 1 n 1 1
有排气容积: Vd = p1VeT4 /(T1p4) Vd =0.1×0.0453×385.5/(291×1.5) =0.00364m3
= -251.4 kJ/kg
⑤ 单级压缩时的比功和排气温度。 n 1 n p排 w't > wt (-251.4) n w t RgT1 1 n 1 p吸 T'4 >T4 (385.5K) 1.31 多级压缩 1 . 3 1.3 1.5 可以省功 0.287 291 1 0.1 1.3 1 多级压缩 = -314.2 kJ/kg 可以降低 排气温度 1.31 n 1 1.3 1 . 5 = 543.6 K T4 T1 总n = 291× 0.1
指什么功
技术功wt


V
p 2、有余隙的压气功 3 压气功为 有余隙的工作循环， 过程曲线123'4'1所包围的面积 即压缩过程12技术与膨胀过程 3'4'技术功的代数和。 取两过程多变指数n相同,可推得
n 1 n p2 n W t p1Ve 1 p1 n 1
= mRgT
五、多级压缩计算举例
一台三级压气机，低压缸径D=450mm，行程 为L=300mm， α=0.05。吸气压力p1 =0.1MPa 、 t1 =18℃ 、可逆压至p4 =1.5MPa，n=1.3 。 ① 求各中间压力； ② 低压缸有效进气容积； ③ 排气温度和排气容积； ④ 所需比功； ⑤ 若采用单级压缩，求比功和排气温度。
1 n
Vc
Vh V1
p2 压力比 Ve p1 式 v 1 1 （余隙比） Vh V 中 C 相对余隙容积 V h 在相同的气缸容积下，排气量下降 吸气量↓
为什么？
v
二、单级压缩最大压力比 p 3' 1 2 n Ve 3
nk n 1 1 n k
p1
p1
1
1
v
s
二、对压气机气缸冷却的作用
压气功为过程曲线所包围的面积 可见，等温压缩12T341功耗最少。 应该对压气机气缸进行冷却， 力使工质充分冷却使其尽量接近等温压缩 如气缸上设置翅片 气缸夹套内通水冷却等
p 2 2 2s T n p2
p1
1
T
2T 2n
2 s p2
3'
5 4'
2
1
Ve V
Vc
Vh
式中吸气容积为Ve
p2 n N t p1Ve 1 p1 n 1
n 1 n
3、压气机功率
为吸气量 式中 V e

§9-4 余隙容积的影响
一、容积效率
p 3'
3 2 1 V 如图，由于有余隙Vc的存在， 多了膨胀过程3'4'，使得实际吸 5 4' Ve 气容积由原来的V1减小为Ve 有效吸气容积Ve小于行程Vh Ve与Vh之比叫容积效率ηv
p1
1
v
s
三、压气功的计算
目的：研究耗功，越少越好
理论压气功(可逆过程) 技术功 1、理想压气功 p 2 3 压缩功 对于无余隙的工作循环压气功为 1 4 过程曲线12341所包围的面积
n Wt p1V1 p2V2 无余隙的工作循环 n 1 n 1 n 1 n n p2 p2 n n p1V1 1 mRgT1 1 p1 n 1 p1 n 1
曲轴
通过活塞的往复运动使 气体的体积发生变化而 增压并输送。 2、无余隙的工作循环 三个过 程组成 吸气过程：4-1 压缩过程：1-2 排气过程：2-3
p 3 4
2
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
无余隙的 工作循环 V
3、有余隙的工作循环 压气机都有余隙，故s 余隙 外止点 是有余隙的工作循环 p 3' 2 吸气过程：4'-1 四个过 压缩过程：1-2 程组成 排气过程：2-3' 5 4' 膨胀过程：3'-4 Ve 应该注意： Vc ◆压缩循环是逆循环 Vh
第九章 压气机的热力过程
提供 压缩介质
§9-1 压气机的结构
生活中：自行车打气。 工业上：锅炉鼓风、出口引风、 炼钢、燃气轮机、制冷空调等等
压气机 的作用
型式 结构 压 力 范 围
活塞式(往复式) 出口不连续流动 离心式 叶轮式连续流动 轴流式 通风机 鼓风机 压缩机
p 0.01MPa 0.01MPa p 0.3MPa p 0.3MPa
1 1 Vh
ε α
ηv ηv
5 4'
Ve
Vc
1 V
α达一定值时,ηv=0,压缩机不能
Vh
吸气,无气排出,只是机内气的循环 n 单级压缩， 1 max 1 最大压力比为 故单级压缩所能达到的压力比是有限的。
§9-5 多级压缩与级间冷却
=π×0.452×0.3×[1-0.05(2.4661/1.3 -1)]/4 = 0.0453m3
③ 排气温度和排气容积 则各级排气温度T2相等
则完全回冷、各级压力比 相等时，各级排气温度为
1.31 31.3
由于完全回冷、每一级的 进气温度T1相等 各级压力比相等，即 p2/p1相等
n 1 zn 1 总
作业8
思考题（P281） 8-3
习 题（P281） 8-2、8-7（1）（2） 8-9
第九章
完
④ 所需比功
n 1 z n p排 zn wt p1ve 1 p n 1 吸
n 1 z n p排 zn RgT1 1 n 1 p吸
1.31 3 1 . 3 3 1.3 1 . 5 0.287 291 1 0.1 1.3 1
1 V
◆压缩过程和膨胀过程是热力过程 吸气量：指吸入状态的气量 Ve = Vh + Vc – V4'
§9-3 活塞式压气机的理论功耗