2.2 压缩机级的理论循环在线视频

同学你好

今天我们开始讲述压缩机工作过程的理论循环

其中的第二节压缩机级的理论循环

在前面一节的讲述中

我们给大家提出了三个问题

什么是压缩机的级

什么是压缩机的循环

什么是压缩机级的理论循环

为什么要提出理论循环的概念

今天这一节我们就针对第三个问题进行回答

为什么要提出压缩机级的理论循环的概念

所谓的理论循环实际上是提出了一些假设

摒弃了一些实际循环中的影响因素

把最基本的本质特征提取出来的这样的一个循环

所以理论循环

它是能够反映热力循环过程的基本特征

又没有一些实际因素的影响

这种循环它帮助我们

更好地理解压缩机循环的本质的特点

同时它可以作为一种评价的标准

作为压缩机性能评价的一种基准

级的理论循环

提出了一些基本的假设

这些假设有哪些呢

我们有如下六个假设

第一是没有余隙容积

所谓没有余隙容积

就是压缩机中的气体可以完全地排出气缸的外面

余隙容积的概念

我们会在后面的章节中进行学习

第二点进排气过程没有流动阻力损失

也就是说进气过程和排气过程

都是一个等压的过程

而且压力就等于进排气管路中

的名义压力

第三点进排气过程没有气流脉动

也就是进排气过程中是没有气流的脉动的

它的压力是不变的

第四点进排气过程无热交换

也就是进气过程和排气过程中

它的温度是不变的

它和外界没有热量的交换

第五点循环中无泄漏

认为压缩机密封是非常良好的

没有气体漏进来

也没有气体漏出去

第六点压缩过程指数为常数

也就是压缩过程中

它的过程指数是不变的

这六点假设就构成了压缩机级的理论循环的基本假设

需要大家注意的是

我们在这假设里面并没有规定气体的性质

也就是我们压缩的介质可以是理想气体

也可以是实际气体

那么根据这些基本假设

我们来看一下压缩机中的PV图

所谓PV图就是纵坐标是压力

横坐标是容积

是我们研究压缩机性能的非常有用的一个图

那么我们看一下

由于前面几点假设

它的进气过程是一个等温过程

压缩过程是一个过程指数

为常数的一个压缩过程

那么排气过程同样也是一个等温过程

而且排气压力就等于名义的排气腔中的名义压力

那么知道了这个理论循环的PV图以后

我们关心哪些参数呢

作为压缩机来说

我们肯定关心压缩机中它的压力是怎么样变化的

随着活塞的运动

那么腔里面的压力是怎么样变化的

也就是我们关心它的过程方程

第二个我们关心什么

我们所涉及的压缩机到底能够出来多少气量

这些气量到底耗了多少功

所以我们还关心什么

我们还关心压缩机的进气量

以及压缩机的指示功

在本节的学习中

我们先来学习过程方程的推导

压缩机的主要过程

在理论循环中主要包括这么几个过程

一个是吸气过程

这是一个等压等温过程

已经是确定的过程

然后还有压缩过程

排气过程也是等压等温的确定过程

这里面只有压缩过程

我们知道它是一个定压缩过程指数的一个过程

但是它具体的压力怎么变化

温度怎么变化

我们是不知道的

下面我们就来推导一下

压缩过程的过程方程

也就是压缩过程

这条过程曲线到底怎么样变化的呢

这是我们的一个压缩腔

气体它符合的这个是热力学的基本定律

能量守恒定律

dq等于du加上dW

我们根据能量守恒定律

结合压缩机的气体的状态方程

我们就可以推导出来

好下面我们以理想气体绝热过程为例

来讲一下过程方程的求解

首先我们来看应用能量守恒定律

dq等于du加上dW经过变化以后

cvdT加上pdV等于0

这个式子中有cv

有P有V有T

Cv我们可以通过迈耶方程

Cp减Cv等于R以及Cp/Cv

等于绝热指数K求解出来

然后我们再带入理想气体的状态方程

Pv等于RT带进去

就可以得到其中两个参数的过程方程

我们以P和v为例

得到的过程方程是谁呢

是Pv的K次方等于常数

对于理论循环来讲

因为质量是不变化的

比容v等于容积比上质量

那么同样我们就可以写成P乘以容积V

P乘以V的K次方等于常数的形式

这里面V是压缩机的容积

类似的我们也可以写出理想气体的等温过程

多方过程的表达式

等温过程表达式就是PV等于1个常数

那么多方过程它的表达式是PV的n次方等于常数

这个n是什么呢

n就是多方过程指数

它是介于等温过程指数1

和绝热过程指数K之间的这样一个常数

如果我们写成压力和温度之间的关系

那么就把理想气体的状态方程带进去

可以写出来

压力和温度的一个多方过程的一个表达式

类似的我们也可以推导出来实际气体

过程方程的表达式

和理想气体不一样

实际气体的状态方程

我们可以写成Pv等于ZRT的形式

Z是压缩因子

实际气体的压缩因子

它是状态参数的函数

也就是说在不同的压力温度条件下

压缩因子Z也是不一样的

和理想气体类似的推导

我们可以得出来实际气体的过程方程

以压力和比容表达出来是

PV的nv次方等于常数

nv我们把它叫做容积过程指数

它也是状态参数的一个函数

如果我们把它表达成

压力和温度之间的关系

我们可以写出来这样一个表达式

这个表达式里面大家注意一下

过程指数是nT

nT我们叫做温度过程指数

对实际气体来说

nv和nt是不一样的

而且nt随状态的变化比较小

它的变化比较小

nv随状态参数的变化

它的变化比较大

在压缩机中 在压缩过程

压力是提高的

温度也是提高的

那么它的nv和nT都发生变化

但是nT变化比较小

所以使用起来比较方便

我们通常把压力和比容也用nT的方式来表达

就可以写出来这样一个表达式

把状态方程代到这个表达式里面

就可以得到比容和压力之间

还有温度过程指数之间的一个关系

前面我们讲述了理想气体

实际气体在等温过程多方过程

以及绝热过程的过程表达式

为了更深刻地理解过程的变化

那么我们来在PV图和TS图上

来看一下这个过程的表达

首先我们来看一下PV图

PV图中n等于0表示等压过程

n等于1表示等温过程

n等于K是绝热过程

n等于无穷表示的是等容过程

我们可以看出从0 1 K到无穷

顺时针方向

这个过程指数是在不断的变大的

那么我们的压缩过程在哪呢

在压缩过程中

因为压力是提高的

那么温度也是提高的

它的压缩过程线在第二象限

如果过程是等温过程

那么就沿着n等于1

这条过程线

如果过程是绝热过程

就沿着n等于K如果过程是多方过程

就是在1和K之间的这样一条曲线

可以看出来绝热过程的过程线

比等温过程的过程线要更加的陡直

从pv图上我们也可以很方便地看出那么过程功呢

是耗功过程

整个压缩过程是一个耗功的过程

下面我们再来看一下这个ps图

就是温熵图

和pv图类似n等于1

这是一个等温过程

n等于K是一个绝热过程

那么我们的压缩过程在哪呢

压缩过程在位于1和K之间的多方过程

在这个位置

那么在Ts图上我们也看出

压缩过程总体它是一个放热的过程

下面我们来总结一下今天学习的内容

一我们今天学习了级的理论循环的假设

以及它的pv图

第二我们学习了压缩过程的过程方程

包括理想气体和实际气体

等温 多方 绝热过程的过程方程

这些都是压缩机中的一些基础的理论知识

希望大家能够理解和掌握

好今天的课就到这里