压气机的热力过程
- 格式:ppt
- 大小:405.50 KB
- 文档页数:29
工程热力学第章压气机热力过程压气机简介压气机是一种能够将气体压缩到一定压力的机械设备,以提高气体的密度,降低气体体积,增加气体的能量密度。
压气机广泛应用于工业、航空、航天、能源等领域,其热力过程是压气机运行过程中最为关键和复杂的部分之一。
压气机的热力过程是指在压气机运行过程中所涉及的热力学性质和过程,包括压缩过程、加热过程、冷却过程等。
这些过程对于压气机的工作效率、能量损失等方面均有重要影响,因此对于研究和了解压气机的热力过程具有十分重要的意义。
压缩过程及其热力学特性压气机的压缩过程是指将气体从低压缩到高压的过程,这个过程中,气体被压缩,气体能量被转换为压缩机的机械能。
在压缩过程中,混合气体中的温度也会相应地上升,因此需要进行冷却和加热来控制温度。
在压缩过程中,气体的压力和温度随着时间的推移而变化,可以用热力学基本公式进行分析。
对于多级压缩机系统,每一级的压缩过程都会产生一定的温度升高和熵增,因此需要进行冷却,以避免温度升高过快和热损失。
加热过程及其热力学特性压气机的加热过程是指在压缩过程中,由于气体被压缩,使得气体的温度升高,这个过程中,需要将气体冷却至温度不致过高。
在加热过程中,气体通过加热流程,将气体热量转换为机械能。
在压缩过程中,加热的温度也是相对较高的,它需要在多级压缩机系统中进行非常复杂和严密的控制。
在实际的生产和应用中,可以通过改变加热温度、空气流量等多个参数来控制加热过程。
冷却过程及其热力学特性冷却是压缩机系统中非常重要的一个环节,它可以有效降低气体的温度,提高压缩机效率。
一般情况下,采用多级压缩机系统,同时进行冷却和加热的过程。
冷却的过程可以通过多种方式来实现,比如自然冷却、水冷却、空气冷却等。
其中空气冷却是一种比较常见的方式,它可以通过强制通风等方式来实现,从而将气体的温度降低到合理水平。
,压气机的热力过程是压缩机系统中非常重要的一部分,它涉及到气体的压缩、加热和冷却等多个方面,同时需要进行严密的控制和协调,以达到最佳的效果和效率。
课堂作业08_第四章压气机的热力过程第五章热力学第二定律班级姓名学号得分一、填空题(每空1分,共10分)1. 用来压缩空气或者其他气体的设备称之为____压气机______。
2. 压气机按动作原理可分为:__活塞式压气机_和_叶轮式压气机等__。
3. 单级活塞式压气机的理想工作过程可分为三步:_吸气_、_压缩_、_排气_。
4. 工程上要获得较高压力的压缩气体时,必须采用___多级压缩、级间冷却的工艺_____。
5. 能量转换方向性的实质是_____能量品质_____的差异6. 在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中,以__可逆机__的效率最高。
7. 孤立系统内一切过程均可逆时,系统的熵__保持不变__。
二、判断题(每题1分,共10分)1.自发过程具有方向性。
(√)2.自发过程的反方向过程不可进行。
(×)3.所有不违反热力学第一定律的过程都可进行。
(×)4.使能量品质下降的过程可自发进行,反之不可自发进行,必须有补偿过程才能进行。
(√)5.不可能制造从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下任何变化的热力循环发动机。
(√)6.热力学第一定律否定了创造能量与消灭能量的可能性,宣告第二类永动机不可能制成。
(×)7.克劳修斯积分可以用来判断循环是否可能及是否可逆。
(√)8.不可逆过程的熵变大于不可逆过程中系统与热源交换的热量与换热时热源温度比值的积分。
(√)9.孤立系统或闭口绝热系统内,使熵增大的过程是可以进行的,且不可逆。
(√)10.孤立系统或闭口绝热系统内,若熵保持不变,其全部过程必须可逆。
(√)三、简答题。
(共12分)1. 简述等温压缩与等熵压缩相比,具有什么优点?(4分)答:(1)等温压缩比绝热压缩所消耗的功小,因此,等温压缩更加节能。
(2)等温压缩比绝热压缩的终温及比体积小,等温压缩对于安全及减小储气罐的容积有益。
2. 简述什么是压气机的余隙容积以及余隙容积产生的原因。
第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部,会发现打气时轻松了一点,工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片,为什么答:因为气体在压缩时,以等温压缩最有利,其所消耗的功最小,而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却,都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程,从而使压缩的耗功减小。
2、既然余隙容积具有不利影响,是否可能完全消除它答:对于活塞式压气机来说,由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要,在所难免的会在压缩机中留有空隙,所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的,但是对于叶轮式压气机来说,由于它是连续的吸气排气,没有进行往复的压缩,所以它可以完全排除余隙容积的影响。
3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法,气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩,这时是否还需要采用分级压缩为什么答:我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响,即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在,所以我们仍然需要分级压缩。
4、压气机按定温压缩时,气体对外放出热量,而按绝热压缩时不向外放热,为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济答:绝热压缩时压气机不向外放热,热量完全转化为工质的内能,使工质的温度升高,压力升高,不利于进一步压缩,且容易对压气机造成损伤,耗功大。
等温压缩压气机向外放热,工质的温度不变,相比于绝热压缩气体压力较低,有利于进一步压缩耗功小,所以等温压缩更为经济。
5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出,试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功,并用T-S图上面积表示其值。
答:由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出,所以压气机耗功应以技术功计,一般用w c 表示,则w c =-w t由第一定律:q=△h+w t ,定温过程:由于T 不变,所以△h 等于零,既q=w t ,q=T △s ,21lnp p R s g =∆,则有 多变过程:w c =-w t =△h-q 所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程:即q=0,所以6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺答:由于活塞式压气机余隙容积的存在,当压缩比增大时,压气机的产气量减小,甚至不产气,所以要将压缩比控制在一定范围之内,因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。