压气机的绝热效率(绝热内效率)(1)可逆绝热压缩时压气机所需的功 和不可逆绝热压缩时所需的功 之比称为压气机的绝热效率,也称压气机绝热内效率,以 表示。.-|||-人 A (8-9)①若为理想气体,且比热容为定值,则= (8-10)②若已知压气机的绝热效率,则不可逆绝热压缩终态温度为(8-11)⏺8.2课后习题详解8-1某单级活塞式压气机每小时吸入的空气量V1=140m/h,吸入空气的状态参数是p1=0.1MPa、t1=27℃,输出空气的压力p2=0.6MPa。试按下列三种情况计算压气机所需要的理想功率(以kW表示):(1)定温压缩;(2)绝热压缩(设k=1.4);(3)多变压缩(设n=1.2)。解:由题意可知8-2某单级活塞式吸入空气参数为p1=0.1MPa、t1=50℃、V1=0.032m。经多变压缩,p2=0.32MPa,V2=0.012m。求:(1)压缩过程的多变指数;(2)压缩终了的空气温度;(3)所需压缩功;(4)压缩过程中传出的热量。解:(1)由p v =p v 知8-3压气机中气体压缩后的温度不宜过高,若取限极值为150℃。某单缸压气机吸入空气的压力和温度为p1=0.1MPa,t1=20℃,吸气量为250mn/h,若压气机中缸套流过冷却水465kg/h,温升为14℃。求:⏺(1)空气可能达到的最高压力;(2)压气机必需的功率。解:由题意可知8-4三台空气压缩机的余隙容积比均为6%,进气状态均为0.1MPa、27℃,出口压力为0.5MPa,但压缩过程的指数分别为:n1=1.4、n2=1.25、n3=1,试求各压气机的容积效率(假设膨胀过程的指数和压缩过程相同)。解:由题意可知, .-|||-人 A,因 .-|||-人 A,故.-|||-人 A8-5某单级活塞式压气机,其增压比为7,活塞排量为0.009m3,余容比为0.06,转速为750r/min,压缩过程多变指数为1.3。已知吸入空气参数为p1=0.1MPa、t1=20℃。求:(1)容积效率;(2)生产量(kg/h);(3)理论消耗功率(kW);(4)压缩过程中放出的热量。解:由题意可知vh=0.009m3,π=7,σ=0.06,n=1.3.-|||-人 A8-6利用单缸活塞式压气机制备0.8MPa的压缩空气,已知气缸直径D=300mm,活塞行程S=200余隙容积比为0.05,机轴转速为400r/min。压气机吸入空气的参数是p1=0.1MPa、t1=20℃,压缩过程多变指数⏺n=1.25。若压气机的定温效率为μC、T=0.77,试计算压气机生产量(kg/h)及带动该压气机所需的原动机的功率(压气机的外部摩擦损失忽略不计)。解:由题意可知.-|||-人 A可逆定温压缩功率为由 .-|||-人 A 可知8-7空气初态为p1=0.1MPa、t1=20℃,经过三级活塞式压气机后,压力提高到12.5MPa假定各级压力比相同,各级压缩进程的多变指数n=1.3。试求:(1)生产1kg压缩空气理论上应消耗的功;(2)各级气缸出口的温度;(3)如果不用中间冷却器,压气机消耗的功及各级气缸出口温度;(4)若采用单级压缩,压气机消耗的功及气缸出口温度。解:由题意可知(4)若采用单级压缩,则出口温度T4与上述相同,为893.56K,耗功与(3)相同,为746.4kJ。8-8一台两级压气机,示功图如教材图8-7所示,若此压气机吸入空气的温度是t1=70℃、p1=0.1MPa, 压气机将空气压缩到p3=2.5MPa。压气机的生产量为500m/h(标准状态下),两个气缸中的压缩过程均按多变指数n=1.25进行。以压气机所需要的功量最小作为条件,试求:(1)空气在低压气缸中被压缩后所达到的压力p2;⏺(2)压气机中气体被压缩后的最高温度t2和t3;(3)设压气机转速为250r/min,,每个气缸在每个进气冲程中吸入的空气体积V1和V2;(4)每级压气机中每小时消耗的功W1和W2,以及压气所消耗的总功W;(5)空气在中间冷却器及两级气缸中每小时放出的热量。解:(1)中间压力p2每一冲程吸入空气体积为.-|||-人 A.-|||-人 A8-9某活塞式空气压缩机容积效率为ηV=0.95,每分钟吸进p=1atm、t=21℃的空气14m,压缩到0.52MPa输出,设压缩过程可视为等熵压缩,求:(1)余隙容积比;(2)所需输出入功率。解:(1)由题意可知,由 可知8-10一台单缸活塞式压气机(见图8-1),气缸直径D=200mm,活塞行程S=300mm。从大气中吸入空气,空气初态为p1=97kPa、t1=20℃,经多变压缩到p2=0.55MPa,若多变指数为n=1.3,机轴转速为500r/min,压气机余隙容积比σ=0.05,求:(1)压气机有效吸气容积及容积效率;⏺(2)压气机的排气温度;(3)压气机的生产量;(4)拖动压气机所需的功率。图8-1解:据题意,气缸活塞排量为8-11轴流式压气机每分钟吸入p1=0.1MPa、t1=20℃的空气1200kg,经绝热压缩到p2=0.6MPa,该压气机的绝热效率为0.85,求:(1)出口处气体的温度及压气所消耗的功率;(2)过程的熵产率及作功能力的损失(T0=293.15K)。解:由题意可知(2)根据稳流系统熵方程S2-S1=Sg+Sf且绝热Sf=0,可知⏺8-12某轴流式压气机从大气环境吸入p1=0.1MPa、t1=27℃的空气,其体积流量为516.6m/min,绝热压缩到p2=1MPa。由于摩擦作用,使出口处温度达到350℃。求:(1)该压气机的绝热效率;(2)因摩擦引起的熵产;(3)拖动压气机所需的功率。解:由题意可知(2)由题意可知8-13某次对轴流压气机的实例数据如下:压气机进口处空气压力p1=0.1MPa,温度t1=17℃,出口处温度t2=207℃,压力p2=0.4MPa,气体流量是60kg/min;消耗功率185kW,若压缩过程绝热,分析测试的可靠性。解:假设过程可逆,则t2s=1×1.004×(207-7)=190.76kW>185kW考虑到实际存在的少量散热和不可逆性,Pc应略大于185kW,其误差尚在允许范围内,所以实测基本合理8-14以R134a为工质的制冷循环装置中,蒸发器温度为-15℃,进入压缩机工质的干度近似为1,压缩后的压力为1160.5kPa,若压缩机的绝热效率为0.95,求压缩机出口处工质的焓值。解:查t1=-15℃,x=1时,R134a的热力性质表得h1=389.6kJ/kg,s1=1.737kJ/(kg·K) 由s2s=s1、p2=1160.5kPa,查同表得h2s=430.5kJ/kg⏺8-15以R135a为工质的制冷装置循环的制冷工质进入压缩机的状态为t1=10℃、x1=0.99,压缩后压力p2=10MPa、温度t2=60℃,求:压缩机耗功和压缩机的绝热效率。解:据题意查t1=-10℃、x1=0.99、s2s=s1、p2=1MPa、t2=60℃时的R134a性质表得h′=186.7kJ/kg、h″=392.7kJ/kg;s′=0.95kJ/(kg·K)、s″=1.733kJ/(kg·K)、h2=441.5kJ/kg、h2s=423.5kJ/kg、h2s=423.5kJ/kg h1=h′+x(h″-h′)=186.7+0.99×(392.7-186.7)=390.6kJ/kgs1=s′+x(s″-s′)=0.95+0.99×(1.733-0.95)=1.725kJ/(kg·K)8-16某两级气体压缩机进气参数为100kPa、300K,每级压力比为5,绝热效率为0.82,从中间冷却器排出的气体温度是330K。若空气的比热容可取定值,计算每级压气机的排气温度和生产1kg压缩空气机消耗的功。解:状态1:T1=300K,p1=100kPa 状态2:p2=πp1=5×100=500kPa状态3:p3=p2=500kPa,T3=300K 状态4:p4=πp3=5×500=2500kPa生产lkg压缩空气压气机耗功为Wc=(h2-h1)+(h4-h3)=cp[(T2-T1)+(T4-T3)]=1.005×[(513.57-300)+(564.94-330)]=450.7kJ/kg8-17某高校实验室需要压力为6.0MPa的压缩空气。有两人分别提出下述两个方案:A方案采用绝热效率为0.9的轴流式压气机;B方案采用活塞式气机,二级压缩。中间冷却,两缸压缩多变指数均为1.25。试述上述两个方案的优劣(设p0=0.1MPa、t0=-27℃)。解:方案A:⏺工质的总能可写成.-|||-人 A(2-3)⏺.-|||-人 A方案B:按耗功最小选择中间压力.-|||-人 A由计算可知,B方案的温度要远低于A方案的温度,所以从人身安全、设备安全的角度看,B方案优于A 方案。此外A方案实施多级压气机较困难,但A方案可提供稳定气流可能是某些场合需要的。⏺8.3 名校考研真题详解一、填空题活塞式压气机的气缸容积为V1,余隙容积为Vc,进气压力为p1,压缩后气体的出口压力为p2,那么该压气机的增压比为 ,排量为 。如果该压气机的压缩过程可以按可逆定温或可逆绝热进行,则压缩单位质量空气压气机耗功以 过程为大。[北京理工大学2007研][答案] ; ;可逆绝热过程二、判断题