度很小,足以使忽视不可逆性。如果我们还使压缩过程(-)是进行了质量M封闭系统,而扩展(-)是进行了一个封闭系统质量m,我们得到:ind=+dcmmWmvdpmvdpVdpVp()最后两个条件方程()为工作,由于放气过程和吸气过程中压力变化。这两项通常都很小。我们看到,从充满能量角度来看,如果我们忽视由质量Cm上吸气和排放工作,往复式压缩机可以考虑为一个两台机器,其中一个操作质量m压缩,另一个操作质量m扩大。另一方面,我们有:mmcm()压缩机具体工作给予投入()()mmvdpvdpvdpmcmcVdpVdp()方程()是由四个方面:第一个是质量mc压缩机工作,二是由于工作气体壁传热(另见)和最后两个分别对应非等压吸排气工作。在具体工作对应熵从吸气sucT,sucp到压缩disp状态。将得到,,,mdissdisssuchh()其中焓dish只是压力不依赖于工作压力比例。因此,我们假设压力P和P=P气缸分别从不同压力psuc和pdis在吸和排放后,可得到表达式:p=psuc−psuc=psuc(−βsuc)()p=pdis+pdis=pdis+βdispsuc()在放气过程中有些情况下可压力系数可能是负数由于排放阀行为和压力变化。为了方便起见,我们注意到放气到吸压力比以及缸压比:Πdis=dissucpp,Π=pp=disdissuc()在下面标;S是指从压力P和温度T到压力p(图)将一个熵压缩取得流体状态,而释放下标,S是指这将是一个熵获得流体压缩压力和温度psuc,Tsuc压力释放。它定义以下熵温度比是有用:Θs=,ssucTT,STT()Θdis,s=,disssucTT()Θs只是缸压力比和温度T一个功能,然而Θdis,仅仅是完全对完全压力比Πdis和温度Tsuc一个函数。这些功能取决于流体性质。例如,如果假定我们有气体是一个具有恒定热容量Θs=Π(γ−)/γ,Θdis,s=Πdis(γ−)/γ()在气缸中流体温度T刚压缩前表示为:T=Tsuc+T()其中温差T有两个部分:其中之一是独立压力比表现为Tsuc,而另一种是温差(,sT−T)一小部分,所以:T=(+δ)sucT+ξ(,sT−T)=()()sucT()()sucT()其实,从温度在T残留液和进入流体混合得到温度T结果是由吸管和气缸壁混合物加热。然而这一复杂现象,用手段()唯一参数δ和ξ正确地描述了方程。认为在平面上气缸盖内表面壁温,wT表示为:wT=T+w,sTT()如果壁冷却有效上述参数ξw约.或更低。由推导附录下面表达式:,sTT()和=−()()()wswss()在方程()是一个无量纲参数,该模型描述了在压缩过程中气到壁传热强度。它可以由方程(),看到温度T等于温度,sT,为了气到壁传热情况(=),或者在压缩过程中壁面温度就像余热传热平衡等于零最后,由于气到壁传热过程中排放过程温度T不同于温度T。传热规则建议说明下面表达式:TT=,sT−(,sT−wT)()其中α是在缸传热在释放过程中描述模型参数。它是作为Θs功能有用表达T。结合方程()和方程():(())sucvcvvTT=()()wss()..容积效率作为单位体积V所包含气体质量,当活塞下降扩大量从压力p升到压力p,只有一部分活塞从上止点中心到下死点中心允许新鲜气体被吸入气缸。通过对一个周期压缩机气体质量是:VVmcmmvv()排放因素εc确定是由V与气缸容量波及体积VC=V-V比例得到。因此在一个周期气体质量是,()cccmcVvv()压力损失通过吸入阀(psucT)导致气缸气体V高于气体比容吸sucv。这是有益参考吸力状态方程(),这将产生:(())CsucccvsucsucVvvVmcvvvv()表达()推出体积系数v,cm作为质量cm与cV/sucv比,将填补在吸入管气缸。从方程()我们有:(())sucvcvv()如果净空因素减少从方程()可以推断体积效率将更大,。另一方面,因为它实际上是不可能删除清除量,压缩比增加将使容积效率体积更小。为了估计这一影响重要性,我们假设从现在起,为简单起见,该流体是理想气体。该模型适应其他类型液体很简单。因此,具体数量比v/v方程()给出()()wssvTpvTp()方程()给予了具体体积比sucv/sucv()()sucsucssucsucvvTpTp()重写式()()和方程(),我们得到:()()(())()()sVsuccwss()方程()是一种压缩减函数比率disdissucpp..表示工作效率忽视了动能和势能释放之间吸收部分变化,压缩流体收到具体机械工作是indW=disfsucvdp()m是与活塞一个周期具体工作有关工作(或表示indW工作)discmcindsucmmvdppdVVdpWf()=-()在吸气到放气过程中不可逆性不能忽视,,包括流经阀门。但是,在过程(-)和(-),我们可以假设,在缸温度和速度梯度很小,足以使忽视不可逆性。如果我们还使压缩过程(-)是进行了质量M封闭系统,而扩展(-)是进行了一个封闭系统质量m,我们得到:ind=+dcmmWmvdpmvdpVdpVp()最后两个条件方程()为工作,由于放气过程和吸气过程中压力变化。这两项通常都很小。我们看到,从充满能量角度来看,如果我们忽视由质量Cm上吸气和排放工作,往复式压缩机可以考虑为一个两台机器,其中一个操作质量m压缩,另一个操作质量m扩大。另一方面,我们有:mmcm()压缩机具体工作给予投入()()mmvdpvdpvdpmcmcVdpVdp()方程()是由四个方面:第一个是质量mc压缩机工作,二是由于工作气体壁传热(另见)和最后两个分别对应非等压吸排气工作。在具体工作对应熵从吸气sucT,sucp到压缩disp状态。将得到,,,mdissdisssuchh()其中焓dish只作而言,在压缩过程中传热影响温度[K]排气压力[Pa]{}具体工作[J.kg-]排气压力[Pa]-全球模型实验结果容积效率[-]排气压力[Pa]-全球模型实验结果周期面积[J.kg-]排气压力[Pa]-全球模型实验结果几乎可以忽略不计。工作无量纲术语,描述了活塞对剩余质量上所做工作由于备用气到壁传递是一个排气压力增函数。当排气压力为兆帕斯卡,通过活塞对剩余质量工作即代表近等熵压缩工作。因此,在能源消耗上高压缩比剩余质量影响不能被忽略,而它将其看作一个单纯剩余量无效将扩展过程中释放所有能量存储在压缩过程中。最后,无量纲长期工作,相应于活塞所做工作吸入和排放流体是迄今为止最长工作。同样,这可以解释为实验所用压缩机阀门设计不当。活塞所做排放千帕压力工作是用来传递占近等熵压缩工作流体!然而,这是一个降低排气压力作用,以便它只有MPa,然后是与项目在同一数量级。图显示效率图无量纲工作条件图剩余质量分数图作为释放压力功能代表指定三个因素效率关系()。注意考虑在排放压力这里我们有独立温度TK压缩机情况是非常重要。在指定效率第指示效率[-]排气压力[Pa]-全球模型实验结果-全球模型[-]实验结果排气压力[Pa]全球模型剩余质量分数[-]排气压力[Pa]全球模型排气压力[Pa]效率因素[-]一要素(方程())是一个常数:我们suc.TT。在指定效率上吸气过程传热影响是非常不利!第二个因素取决于在气缸和完全对完全压力比之间差异,而且接近和略优于之一。这来自一些不同寻常事实dis,即压缩机用于如前所述实验(图)。在指定效率关系中第三个因素是在范围-内。在大部分排放压力范围内它比第一个因素。再次应该注意一个事实,即从入口管道吸流体传热往往是主要亏损源。..全球模型参数敏感性当使用表三给值模拟在实验中压缩机压力从sucpkPa和.sucTK到disp=千帕,得到下面参考结果:容积效率:.V,比功:mkJkg,指示效率:.ind。当考虑表一很好给出每个参数最小值,最大值时,表四显示以前结果相对偏差(百分比),其余其他参数不变。表四敏感性参数很明显,表四中给出结果应谨慎考虑。事实上,他们关心只有一个特别是压缩机,不考虑参数合并后影响,表一给出参数范围经常被任意更改等等,但人们认为以下考虑项可以从表四推断:**vvv**mmm**indindindminmaxminmaxminmaxwsucdisff.-.-.-...-..-..-.-....-.-..-..-...-.-..-...-.-.-...-..-..-.-...-..-.温度参数和是目前为止最混乱,所幸这些参数也可能是最容易估计实际情况;工作参数f,压力参数suc和dis在压缩机模拟试验上有重要影响影响;模拟结果并不十分依赖于四个其他参数w,,,f数值,这是最难以评价。可以得出结论,全球模型依赖于五个主要参数(即fsucdis,,,,)个次要参数(即w,,,f)为此默认值应该在最实际情况下合适。尽管壁温w影响小,但是还是值得注意。虽然看起来悖论,表四显示出壁温有一个更高价值导致往复式压缩机有更好表现。这是因为一个事实,即低壁温诱导剩余质量分数一个重要冷却。这有两个不利影响:剩余质量很大,由于剩余质量反向循环损失也较大。这些综合消极影响比压缩过程中冷却剩余功更为重要。从检查表四可以得出结论,从往复式压缩机性能观点分析冷却吸入管比冷却缸壁好得多。.结论一种往复式压缩机热力学分析代数模型提出。除了压缩通常几何数据和及流体热力学性质(热容量和状态方程),全球模型依赖于和个物理意义二级量纲参数,这充分说明系统了。给出这些参数实际值。容积效率表达式,剩余质量分数,具体工作效率和指示推导和讨论。这些表达式明确影响往复式压缩机性能因素,包括在吸气过程中,从缸壁热传导,阀门压力损失和需要取代流体工作,压缩过程对流体传热和扩张过程对残留流体传热。从全球模型得到计算结果与从空气压缩机试验台得到实验结果进行比较。结果是非常接近在整个工作范围内排放压力。全球模型用于讨论往复压缩机实验各种损失相对重要性。特别是在气缸内残留质量分数和往复式压缩机壁对流体传热性能影响尤为突出。是压力不依赖于工作压力比例。因此,我们假设压力P和P=P气缸分别从不同压力psuc和pdis在吸和排放后,可得到表达式:p=psuc−psuc=psuc(−βsuc)()p=pdis+pdis=pdis+βdispsuc()在放气过程中有些情况下可压力系数可能是负数由于排放阀行为和压力变化。为了方便起见,我们注意到放气到吸压力比以及缸压比:Πdis=dissucpp,Π=pp=disdissuc()在下面标;S是指从压力P和温度T到压力p(图)将一个熵压缩取得流体状态,而释放下标,S是指这将是一个熵获得流体压缩压力和温度psuc,Tsuc压力释放。它定义以下熵温度比是有用:Θs=,ssucTT,STT()Θdis,s=,disssucTT()Θs只是缸压力比和温度T一个功能,然而Θdis,仅仅是完全对完全压力比Πdis和温度Tsuc一个函数。这些功能取决于流体性质。例如,如果中文字附件:外文资料翻译译文往复式压缩机热力学分析PascalStouffsa*,MohandTazeroutb,PierreWauterscaISITEM,LaChantrerie,BP,Nantescedex,FrancebcoledesMinesdeNantes,,rueAlfred-Kastler,BP,Nantescedex,FrancecUniversitCatholiquedeLouvain,UnitTERM,placeduLevant,,Louvain-la-Neuve,Belgique摘要一种往复式压缩机热力学分析总体模型。该模型是由个主要和个次要无量纲物理参数构成。容积效率表达式,由单位工作质量和效率导出。此模型用以预测不同工况条件下往复式空气压缩机性能。实验表明,该模型是分析压缩机性能时非常准确和有用工具。文章探讨了各项损失相对重要性及不同工作参数对往复式压缩机影响。特别是缸内残留气体质量和壁对流体传热对往复式压缩机性能影响尤为明显。关键词往复式压缩机热力学分析气到壁传热容积效率实验结果文章参数Cp定压比热容...……………J/kgKf形状因子方程()h焓............…………..J/kgm气体质量................kgp压力...................Paq单位质量热...........J/kgs比熵.............……….J/kgKT温度...............…....KTm平均温度............…..KV体积..................mv单位质量体积..........m/kgW功率.....................Jw比功率..............…...J/kg希腊符号α热传导系数()α热传导系数()βdis压力系数()βsuc压力系数()γ熵参数εc因数εv容积系数δf工作参数()δ温度参数()ε效率ϑ=T/T;s,温度比Θs=T,s/T熵压缩温度比κ平均热容比()ξw温度参数()ξ温度参数()Π=p/p,缸内压力比Πdis=pdis/psuc,压力比ϕ无量纲常数()χ无量纲常数()ψ无量纲常数()下标A在压缩过程中该气反转点壁热通量B在扩大该气反转点壁热通量C气缸c清除dis释放f摩擦,不可逆转ind表示m机械s熵suc吸力w壁死点在气缸内状态下时在气缸内开始释放时状态在汽缸内上止点状态在汽缸内开始在吸状态*(上标)参考值(灵敏度分析).引言往复式压缩机,广泛应用于很多工程应用。它们原理简单并可以接受很大差异吸入及排出工况。它们灵活性与每台机器宽范围工作时体积最小功耗结合起来[]。然而,只有往复式压缩机能提供非常高压力比。已开发了各种往复式压缩机热力分析建模方法。这些方法可大致分为全球模型[-],并在不同模型[-]中变量依赖于时间(或曲轴角度)。在这种全球模型中,有限数目代数方程来描述往复压缩机热力学行为。几个参数必须给先验或将要确定实验研究。其中,总有至少一个所谓多变指数。很多时候,影响这些参数物理现象并不简单。此外,这种做法受到批评,因为通常压缩和膨胀过程与多变过程气到壁传热很不同。此外,在这些模型中,剩余流体影响(即包含没有释放清除体积流体),一般不明确。在差分模式,至少考虑有三个节点,即吸入大量气体,气缸空间和排放大量气体。在这些模型中一些[,],单节点对应汽缸被有限差分网格替换,使汽缸内速度场,和其中气到壁传热最终可以更好地评估。为了缩小精密差分模型和简单有些经验全球模型之间差距,提出了更广泛全球模型。这种模式主要依赖于个主要和个次要无量纲参数。这些实际意义参数表征往复式压缩机和其工作流体。该模型可以预测不同运行压力比下往复式压缩机体积效力,具体工作和指示效率。该模型允许物理解释。特别是对各种气体气到壁传热影响处理工作产生消极影响,并对消除量进行了评估。全球模型..指标图往复式压缩机运行,可以用指标图(或瓦特图)描述,这作为一个功能显示了活塞位置气缸压力变化。这样图,提出图。在此图中,第点被定义为最大体积状态,第点为最小体积状态而点及通常定义为P=P和P=P.一个工作周期是由四个阶段:•在(-)这个过程中,活塞在缸内压缩气体;•在这个过程中(-),活塞放出气缸气体排放到外界;在此过程中,压力与完全排放压力有所不同通过减少排放阀,非瞬时进行和阀门弹簧;通常气缸在放气过程中压力变化比压缩过程中压力变化小很多;•在这个过程中(-),残留气体使V体积扩大;•在这个过程中(-),气缸从外界吸满了气体,在此过程中,气缸压力吸力与完全压力吸力略有不同,由于通过吸入阀压降,非瞬时工作和阀门弹簧;通常在缸压力变化在抽吸过程中与压缩过程中压力变化相比是非常小。在一个循环活塞对气体所做工作是Wind=−pdV()如果假定压力指标记录图与活塞表面压力是一样。在全球模型,我们假设空间流体性质在汽缸内不均匀性足以使我们可以定义一个压力,一个温度和一个具体数量来描述瞬时在缸流态。..在气缸内流态图往复式压缩机示功图。图压缩过程温熵图实验结果表明,在缸吸气和完全排空过程之间区别是压力不依赖于工作压力比例。因此,我们假设压力P和P=P气缸分别从不同压力psuc和pdis在吸和排放后,可得到表达式:p=psuc−psuc=psuc(−βsuc)()p=pdis+pdis=pdis+βdispsuc()在放气过程中有些情况下可压力系数可能是负数由于排放阀行为和压力变化。为了方便起见,我们注意到放气到吸压力比以及缸压比:Πdis=dissucpp,Π=pp=disdissuc()在下面标;S是指从压力P和温度T到压力p(图)将一个熵压缩取得流体状态,而释放下标,S是指这将是一个熵获得流体压缩压力和温度psuc,Tsuc压力释放。它定义以下熵温度比是有用:Θs=,ssucTT,STT()Θdis,s=,disssucTT()Θs只是缸压力比和温度T一个功能,然而Θdis,仅仅是完全对完全压力比Πdis和温度Tsuc一个函数。这些功能取决于流体性质。例如,如果假定我们有气体是一个具有恒定热容量Θs=Π(γ−)/γ,Θdis,s=Πdis(γ−)/γ()在气缸中流体温度T刚压缩前表示为:T=Tsuc+T()其中温差T有两个部分:其中之一是独立压力比表现为Tsuc,而另一种是温差(,sT−T)一小部分,所以:T=(+δ)sucT+ξ(,sT−T)=()()sucT()()sucT()其实,从温度在T残留液和进入流体混合得到温度T结果是由吸管和气缸壁混合物加热。然而这一复杂现象,用手段()唯一参数δ和ξ正确地描述了方程。认为在平面上气缸盖内表面壁温,wT表示为:wT=T+w,sTT()如果壁冷却有效上述参数ξw约.或更低。由推导附录下面表达式:,sTT()和=−()()()wswss()在方程()是一个无量纲参数,该模型描述了在压缩过程中气到壁传热强度。它可以由方程(),看到温度T等于温度,sT,为了气到壁传热情况(=),或者在压缩过程中壁面温度就像余热传热平衡等于零最后,由于气到壁传热过程中排放过程温度T不同于温度T。传热规则建议说明下面表达式:TT=,sT−(,sT−wT)()其中α是在缸传热在释放过程中描述模型参数。它是作为Θs功能有用表达T。结合方程()和方程():(())sucvcvvTT=()()wss()..容积效率作为单位体积V所包含气体质量,当活塞下降扩大量从压力p升到压力p,只有一部分活塞从上止点中心到下死点中心允许新鲜气体被吸入气缸。通过对一个周期压缩机气体质量是:VVmcmmvv()排放因素εc确定是由V与气缸容量波及体积VC=V-V比例得到。因此在一个周期气体质量是,()cccmcVvv()压力损失通过吸入阀(psucT)导致气缸气体V高于气体比容吸sucv。这是有益参考吸力状态方程(),这将产生:(())CsucccvsucsucVvvVmcvvvv()表达()推出体积系数v,cm作为质量cm与cV/sucv比,将填补在吸入管气缸。从方程()我们有:(())sucvcvv()如果净空因素减少从方程()可以推断体积效率将更大,。另一方面,因为它实际上是不可能删除清除量,压缩比增加将使容积效率体积更小。为了估计这一影响重要性,我们假设从现在起,为简单起见,该流体是理想气体。该模型适应其他类型液体很简单。因此,具体数量比v/v方程()给出()()wssvTpvTp()方程()给予了具体体积比sucv/sucv()()sucsucssucsucvvTpTp()重写式()()和方程(),我们得到:()()(())()()sVsuccwss 1中文9145字附件1:外文资料翻译译文往复式压缩机的热力学分析PascalStouffsa*,MohandTazeroutb,PierreWauterscaISITEM,LaChantrerie,BP90604,44306Nantescedex3,FrancebÉcoledesMinesdeNantes,4,rueAlfred-Kastler,BP20722,44307Nantescedex3,FrancecUniversitéCatholiquedeLouvain,UnitéTERM,placeduLevant,2,1348Louvain-la-Neuve,Belgique摘要一种往复式压缩机的热力学分析总体模型。