工艺工程师的关键方程式热力学

气体压缩

气体压缩是为了增加气体的压力,这伴随着气体状态的变化,这意味着在压缩过程中气体的温度和体积的变化。如果气体压力从P上升1P2,此过程的压缩比定义为:P1/P2.气体的物理状态会因过程的不同而发生变化,无论这个过程是等温的、绝热的还是典型的多相的。

绝热压缩:对于没有任何冷却的气体压缩机,气体温度随压力的升高而升高。温升由下列公式给出:

下标1和2分别对应气体的初始态和末态。为气体恒压比热与恒容比热之比(Cp/Cv)。对于这样一个绝热过程,压缩机开发的头和消耗的功率由以下两个方程给出。

当将所开发的压头乘以气体的入口体积流量(V)时,得到驱动理想绝热压缩机所需的轴功率,由以下公式给出:

在这些方程中,R是“气体常数”,通过除以通用气体常数一种特定气体的分子量。

等温压缩:当压缩机内被压缩的气体用夹套流冷却时,该过程是一个等温过程。在这种情况下所做的功和因此需要的功率运行这种类型的冷却压缩机是理论上可能的最小限度。这是压缩气体从P1P2由下式给出,

这里下标1和2分别对应气体的入口和出口状态,V是气体的入口容积流量。

多变压缩:绝热(恒熵)和等温(恒温)压缩过程在本质上是理想的和理论的。实际的压缩过程是多变的,通常用下列方程来描述:

注意当n被替换为,这个过程就变成了绝热过程。如果n >与理想的无摩擦绝热压缩机相比,多变压缩所做的功和运行所需的功率要大得多。我们得到了头部发展和动力所需的多聚气体压缩更换在绝热气体压缩方程中。

在这些方程中,R是“气体常数”,它是通过将“通用气体常数”除以特定气体的分子量得到的。V是气体的入口容积流量。

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