工程热力学-第八章 压气机的热力过程
- 格式:ppt
- 大小:3.18 MB
- 文档页数:44
工程热力学热力过程嘿,小伙伴们!今天咱们来唠唠工程热力学里的热力过程。
这热力过程啊,说起来好像有点复杂,但其实只要抓住一些关键的地方,就没那么难啦。
首先呢,咱们得知道热力过程是在研究啥。
简单来说,就是系统和周围环境之间有热量和功的交换,然后系统的状态就会发生变化。
这个过程就像是一场神奇的魔术表演,热量和功就像魔术师的道具,让系统这个“小演员”不断变换状态呢。
那具体怎么做这个热力过程的分析呢?嗯,我觉得一开始你得先确定好你的研究对象,也就是那个系统到底是啥。
这就像是你要去旅行,得先确定目的地一样重要!不过呢,这个选择有时候也不是那么死板的,根据实际情况,你可以灵活一点地定义这个系统哦。
比如说,要是研究发动机里的热力过程,你可以把整个发动机看成一个系统,也可以只把燃烧室当成一个系统,这就看你到底想要分析哪个部分啦。
接下来,你就要关注这个系统的初始状态啦。
这里面有好多参数呢,像压力、温度、体积啥的。
哎我知道这听起来有点头疼,但你想啊,这就像你要了解一个人的基本情况一样,知道了这些参数,你才能知道这个系统是从哪儿开始它的“旅程”的嘛。
当然啦,确定这些参数的时候,可能会遇到一些小麻烦,毕竟实际情况可能会有各种各样的干扰因素。
但是别担心,只要你多做几次,慢慢就会找到感觉的。
然后呢,就到了热力过程中的热量交换和功的交换这个环节啦。
这部分可重要了!我感觉很多人在这儿容易迷糊。
热量交换嘛,就像是系统在和周围环境互相传递“温暖”,功的交换呢,就像是它们在互相推推搡搡,有力量的传递。
不过这两个过程到底是怎么发生的呢?这就需要根据不同的情况去分析啦。
有时候是通过传导,有时候是通过对流,还有时候是通过辐射。
这就像是人和人之间交流的方式有很多种一样,热量和功的交换也有多种途径呢。
这个环节可以根据实际情况自行决定到底重点关注哪一种交换方式哦。
在这个过程中,我们还得时刻留意系统状态的变化。
为啥呢?因为这就是热力过程的核心呀!系统的状态就像一个调皮的小孩子,不停地在变来变去。
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。
工程热力学([Jiermocfynamics第十章压气机概述压气机:用消耗机械能(功)来生产压缩气体的一种工作机。
分类:1、按原理分通风机2♦按工作范围分鼓风机压气机Ap(p ) < 0.01 MPa Ap(P g)=0・01〜0・3MPa Ap(仇)〉0・3MPa工程热力学(Ffiermocfynamics第一节单级活塞式压气机二、工作过程---<■ 1、一、结构图工程热力学([Jiermocfynamics功量比较:% >叭』> 叭,T温度比较:丁2声> 卩2,11 >^2,T二;耗功计算等爛过程:多变过程: 等温过程:能量方程:叹二-叫 吟工程热力学c lJiermo(fynamics 第二节余隙容积的影响余隙比:“卜0-03 ~ 0.08工程热力学c lJiermo(fynamics容积效率叫一匕X—匕J vn—\◎占叩今)工程热力学([Jiermocfynamics工程热力学c lJiermo(fynamics第三节叶轮式压气机一、概述工程热力学进口叶轮扩压管^Ifiermocfynamics3 43h空 J 力工程热力学(Ffiermocfynamics例仁某轴流式压气机每秒钟产生6 kg压力为0.4MPd的压缩空气,进气状态为P] = 0.1 MPa , = 27°C ,压气机的绝热效率为77,试求:CS=0.85(1)压缩空气的出口温度;(2)拖动该压气机的电动机功率;(3)不可逆压缩过程中的爛产既有效能损失,并将其表示在T-s图上。
设大气温度与近气温度相同。
解:(1)空气物性参数:比=0.287 kJ/(kg • K)1.004 kJ/(kg-K)工程热力学([Jiermocfynamics可逆压缩的气体出口温度⑵P 二久叱二久从二乞耳爲―7;)=6x L004x (471.5-300) = 1.033 xlO 3(kW)所以K-\ K-\=7[(怜下=300x( P\= 300 + 445.8 —300 0^5= 471.5 (K)工程热力学([Jiermocfynamics二6 x (1.0041n 471.5~30—0・2871n4) =0.336( kW/K)I = 7;A5g=300x0.336=100.8kW爛产及有效能损失n\n—l ( 、—Pl_ nn—\ ( 、一P3 ” id丿n2---------- % = I A>-2工程热力学c lJiermo(fynamics 四、最佳压比例2:空气进口压力为98.5 kPa ,初温为20°C ,经三级压气机 压缩后压力提高到6.304MPa ,若采用级间冷却使空气进入各级气 缸时温度相等,且各级压缩均为定爛压缩。
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。
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234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c w 6数n 7m2s 2’nm i=S T ∆0为图中的17nm1.8、如图8-13所示的压缩过程1-2,若是可逆的,则这一过程是什么过程?他与不可逆绝热压缩过程1-2的区别何在?两者之中哪一过程消耗的功大?大多少?图8-13答:若压缩过程1-2是可逆过程,则其为升温升压的吸热过程。
它与不可逆绝热过程的区别是:此过程没有不可逆因素的影响,在所有以1-2过程进行的压缩过程其耗功是最小的。
对于不可逆绝热压缩过程:q=△u+w,q=0,所以w=-△u,w c=△u可逆压缩过程1-2:q=△u+w,⎰=21Tdsq,所以⎰-∆=21Tdsuwc,所以不可逆绝热的耗功大,大了⎰21Tds。
08压气机的热力过程压气机是一种将气体压缩增压的机械设备,常见的应用包括空气压缩机、汽轮机和涡轮增压器等。
压气机在工业生产中起着至关重要的作用,其热力过程主要包括吸入、压缩、排气和冷却等环节。
下面将详细讨论压气机的热力过程。
一、吸入过程压气机的吸入过程是指空气或气体通过进气口进入压气机的过程。
这个过程通常发生在大气压力下,空气在气缸内形成负压,从而使气缸内外压力差产生,空气会自动被吸入气缸。
在这个过程中,空气会受到大气压力和温度的影响,其状态方程为P1V1/T1=P2V2/T2,其中P1、T1分别为吸入前的大气压力和温度,P2、T2分别为压缩后的压力和温度。
二、压缩过程当空气被吸入气缸后,压气机开始进行压缩过程,使气体的压力和温度升高。
在这个过程中,压气机会通过活塞等运动部件产生压缩作用,将气体压缩至所需的压力水平。
压缩过程中,空气温度会急剧升高,压缩比的大小会影响压缩机的压力比功率。
三、排气过程压缩后的气体在排气过程中会被送出压缩机,以供后续使用或处理。
在这个过程中,气体的压力和温度会相应降低,同时会有一部分功率用于克服管道和其他系统的阻力损失。
排气过程通常会产生一定的能量损失,需要进行热力平衡计算和能量分析。
四、冷却过程在排气后,压缩机会对气体进行冷却处理,以减少气体的温度并提高设备的效率和稳定性。
压缩机通常会采用冷却器或冷凝器等设备对气体进行冷却,从而将气体的温度控制在合适的范围内。
冷却过程是压气机热力过程中不可或缺的环节,可以有效提高系统的性能和可靠性。
综上所述,压气机的热力过程主要包括吸入、压缩、排气和冷却四个环节,每一个环节都对压气机的性能和效率产生重要影响。
通过合理控制这些热力过程,可以有效提高压气机的工作效率和性能指标,从而更好地满足生产需求并保障设备运行的稳定性和可靠性。
希望这篇文章对您有所帮助。
工程热力学思考题参考答案文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]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。