3.2.3 影响实际循环的主要因素（泄漏和传热）在线视频

同学你好

今天我们来学习3.3节

实际循环进气量及进气系数中的第三讲

进气系数中的压力系数和温度系数

前面我们已经学习过

造成实际循环进气量减少的有三个因素

余隙容积中气体的膨胀

造成进来的新鲜气量减少

是ΔV1

那么由于压力损失和气流脉动

造成的容积损失是ΔV2

由于机器加热造成的容积的减小量

是ΔV3

那么由前面所说的三种因素

所造成的进气量的损失

我们分别以容积系数来表示

λV还有压力系数λP

温度系数λT来表示

今天我们就来讲解其中的压力系数和温度系数

压力系数的定义是VS''比上VS'

VS''是谁呢

就是Vs'的基础上

因为压缩以后又损失一部分容积

ΔV2剩下这部分容积就是VS''

那么VS''比上谁呢

VS'就是压力系数

温度系数是什么

温度系数就是

VS比上VS''

这样的话就是我们来讲述一下

压力系数和温度系数

首先我们来看一下压力系数的表达式

压力系数可以写成

因为我们是VS''比上VS'

它等于1减去ΔV2

比上Vs'

那么损失容积ΔV2'的话

我们可以用压缩过程的过程方程来表达出来

那么具体的推导过程我们就不讲了

那么推导的结果是什么

推导的结果是λP约等于1减去

n倍的λV分之1加上α乘以ΔPa

比上一个P1

这是一个压力系数的一个表达式

这里面α是相对余隙容积

n是压缩过程指数

λV是容积系数

ΔPa是谁呢

ΔPa是

a点和1点的它的压力差

P1是指的名义进气压力

那么对压力系数的表达式我们来进一步简化

考虑到一般情况下

我们的相对余隙容积在0.05到0.10

压缩过程刚开始的时候

压缩过程刚开始的时候

因为一般是吸热过程

过程指数n是大于绝热指数K的

对双原子气体我们可以取为1.5

那么容积系数我们可以取为0.8到0.9

那么把λP的表达式进行简化以后

λP就约等于Pa比上P1

Pa是谁呢

Pa就是进气终了的时候那一点的压力

P1是谁呢

p1就是名义的进气压力

也就说我们这压力系数λP

它等于进气终了点的压力Pa

比上名义进气压力P1

一般来说

第一级的话

我们的压力系数可以取为0.95到0.98

以后各级逐级提高

从第三级起近似为1

这是因为对于多级压缩

那么各级的压力损失的绝对值ΔPa

这个绝对值ΔPa

大小差别是不大的

但是越到高压级名义的进气压力

P1它是越高的

所以这样的话比值就会越来越小

那么越到高压级压力系数越高

所以我们对于高压级的话

近似就可以取值为1

下面我们来看一下影响压力系数的主要因素

影响压力系数的主要因素

一个是来自气阀的阻力损失

一个是管道的气流脉动

前面我们学习了气阀工作的基本原理

知道如果气阀的弹簧力过大

会导致阀片的颤振

造成较大的流动阻力损失

使得进气的压力线远远低于名义的进气压力

另外如果弹簧力过大

也会造成气阀提前关闭

进气停止

但是这个时候活塞还没有到达内止点位置

气缸容积还在继续的增大

就会造成气缸内气体的膨胀

使得进气终了时的压力更低

压力系数更小

这个位置的压力非常低

如果到达这个点已经关闭了

它会继续膨胀

使这个压力更低

另外机器管路中气流的脉动

也会影响进气终了的压力

如果进气终了的时候

气流脉动的压力的波峰到达气缸

那么会提高你的进气终了的压力

甚至有可能使进气终了压力

还有可能跑到这个位置

就是高于名义的进气压力

那么这时候压力系数是大于1的

那么如果进气终了的时候

刚好是气流脉动压力的波谷到达气缸

那么就会降低进气终了的压力

使压力系数变小

就进一步降低

气流脉动

有可能会增加进气量

但我们会不会利用增大气流脉动的方法

来提高进气量呢

我们是不会的

因为气流脉动它实际上会导致管道的振动

引起功耗的增加

另外使气阀的工作恶化

所以我们压缩机的设计中

要尽量减少气流脉动的产生

下面我们来看一下温度系数

温度系数定义是什么呢

温度系数定义是

VS比上VS''

那么VS和VS''之间的主要的差别是什么

是由于进气温度它高于名义的进气温度

所带来的进气量的减少

所以温度系数主要取决于进气过程中

因为热交换对气缸进气能力的影响

影响因素主要是进气加热

当然这个温度系数的话

是很难从PV图上直接指示出来的

下面我们来看一下机器加热的主要热源

主要的热源包括两个方面

一个是具有较高温度的进气腔

和进气通道的壁面

气阀通道的表面

气缸的壁面以及活塞的底面

会对进来的气体进行加热

第二是进气过程中它由于有压力损失

压力损失所消耗的功

最终也会转化为热量传给气体

下面我们来看一下进气加热的具体的影响因素

第一呢

首先是跟气体的性质有关系

具有低绝热指数的气体

它的压缩终了时候的温度比较低

那么气缸的壁面的温度就比较低

使得我的温度系数λT就比较高

那么对于导热性差的气体

它的热交换比较少

也会使得温度系数λT比较高

第二点是跟过程的压力比有关系

压力比越低

气体的温度就越低

那么可以想见

那么气缸壁面这些地方的温度也就比较低

换热量少

那么温度系数λT就比较高

第三

跟气缸的冷却程度有关系

气缸的冷却程度越好

也就是进气腔附近的冷却越好

就会使缸壁还有阀腔壁面的温度比较低

传给气体的热量就比较少

那么温度系数就比较高

反之如果我们采用组合阀的这种气阀形式

那么组合阀它的进气阀和排气阀是挨着的

那么进气阀的阀腔的壁面温度

就会受到排气温度的影响比较高

那么这时候温度系数λT就比较低

λT还跟压缩机的转速有关系

压缩机的转速越高

热量就来不及进行充分的热交换

这时候我们的进气加热的影响就比较少

所以这个温度系数λT就比较高

第五个是跟阻力损失有关系

气阀和管道的阻力损失小的话

压力损失所消耗的功转变为热量就比较少

温度系数λT就高一些

那么温度系数还跟谁呢

还跟结构尺寸有关系

当进气量一定的时候

从提高温度系数的角度看

大家想想看

我们气缸的话是设计的

短而粗好

还是细而长比较好

实际上在进气量一定的条件下

在细长型的气缸中

因为温度比较高的缸盖和活塞顶部的换热面积

比较小

它的换热就会比较少

使得我的温度系数λT就比较高

总之凡是使机器加热的因素

都会使温度系数变小

凡是减少进气加热的因素

都会使温度系数变高

前面讲了影响温度系数的因素非常多

那么我们就很难用一个精确的公式

进行一个定量的分析

所以我们在工程计算中

我们可以采用这张图来查取温度系数

来查取温度系数

这个图里边纵坐标是压比横坐标是温度系数

大家注意一下

和一般的坐标轴不太一样的话

这个地方是这里的横坐标的数值

大家注意看

这个数值的话是越来越小的

那么这里面的话一区

这是一区 一区适合于具有较小的绝热指数的

多原子气体

那么这时候排气温度是比较低的

气缸壁面和进气温度的温差就比较小

可以选取比较高的温度系数

这是二区

二区适合于气缸不冷却的制冷压缩机

那么三三区的温度系数是比较小的

它是适合于

机器温度低于零下25度的制冷压缩机

这时候环境的温差比较大

所以温度系数λT就比较低

下面我们来总结一下这节课的内容

本节中我们主要讲解了压力系数和温度系数

大家要了解它们各自的影响因素

以及它们的取值范围

好

今天这节课就到这里

谢谢