1、第二章 往復壓縮機,2.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2.2 壓縮機的工作循環(huán) 2.3 排氣量 2.4 功率和效率 2.5 排氣溫度和排氣壓力 2.6 多級壓縮 2.7 實際氣體的壓縮 2.8 壓縮機的的變工況工作及排氣量調(diào)節(jié) 2.9 往復壓縮機的類型及選擇,第一節(jié) 往復活塞式壓縮機的基本結(jié)構(gòu)的工作原理,一、基本構(gòu)成和工作原理 二、活塞式壓縮機的主要部件 1. 曲軸 2. 連桿 3. 十字頭 4. 氣缸 5. 氣閥 6. 活塞 7. 填料,二、活塞式壓縮機的主要部件,傳動機構(gòu)： 曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪，聯(lián)軸器等。 工作機構(gòu)： 汽缸、氣閥、活塞及填料組件。 機體 輔助系統(tǒng)： 潤滑、冷卻、調(diào)節(jié)

2、等,第一節(jié) 重點,（1）往復活塞式壓縮機的工作原理 ，優(yōu)、缺點。 （2）往復壓縮機有哪些零部件組成？傳動機構(gòu)、工作 腔機構(gòu)、輔助系統(tǒng)。 （3）什么是雙作用活塞，活塞有哪些種類。 （4）氣閥有哪些零件組成。自動閥，環(huán)狀閥。 （5）水冷氣缸和風冷氣缸的適用場合。 （6）十字頭的作用。 （7）連桿大、小頭都與哪個零件相連。填料的作用。 （8）什么是無油潤滑壓縮機。,第二節(jié) 往復活塞式壓縮機的工作循環(huán),一、理論工作循環(huán) 1. 級的進氣量 2. 壓縮過程中容積、溫度與壓力的關(guān)系 3. 理論功率 二、實際工作循環(huán),目的：研究主要工作參數(shù)：排氣量、功率、壓力、溫度的 計算及關(guān)系。Q、P N、D、n,一、理論

3、工作循環(huán),假設(shè)： .進排氣無阻力損失，無壓力脈動，無熱交換； .沒有余隙容積； .沒有泄漏； .被壓縮的是理想氣體，壓縮過程中過程指數(shù)為常數(shù)。,一、理論工作循環(huán),三個過程（理論循環(huán)）,壓縮：右左，熱力學過程,吸氣：左右，外止點內(nèi)止點,排氣：右左外止點,排氣壓力取決于排氣管道中壓力排氣閥后壓力（背壓）。,一、理論工作循環(huán),壓縮過程是一定量氣體的熱力過程，壓縮線決定于過程指數(shù)m,活塞壓縮機中,大小與壓縮過程有關(guān)，有等溫、絕熱、多變?nèi)齻€過程。,一、理論工作循環(huán),工作循環(huán)一轉(zhuǎn)行程容積,i ：同級缸數(shù),S：為行程，m,：一轉(zhuǎn)工作容積，理論吸氣量。,1. 級的進氣量,2、壓縮過程中容積、溫度與壓力關(guān)系,由

4、過程方程,2. 壓縮過程中容積、溫度與壓力的關(guān)系,等溫壓縮過程,kW,絕熱壓縮過程,kW,3. 理論功率,其中看出：,多變壓縮過程,kW,m：較難確定，與氣缸熱效率有關(guān)。熱不易導出者m高，水冷比風冷好，低速比高速易導出熱量，小尺寸比大尺寸易導出。,大則 W大,R 大則 W大,密度小的耗功。,3. 理論功率,實際中：,汽缸端部余隙容積； 吸排氣過程有阻力損失； 缸內(nèi)氣體有熱交換。 工作過程氣體有泄漏。,二、實際工作循環(huán),實際過程與理論過程的區(qū)別：,由于余隙容積的存在，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個過程組成，而理論循環(huán)無膨脹過程。 實際吸、排氣過程中存在阻力損失，使實際氣缸內(nèi)吸氣壓力小于

5、吸入管路內(nèi)氣壓、實際氣缸內(nèi)排氣壓力高于排出管路內(nèi)氣壓；吸、排氣過程中有壓力波動、溫度變化。 在膨脹和壓縮過程中，因為氣體與氣缸壁之間存在熱交換，使得壓縮過程指數(shù)與膨脹過程指數(shù)不斷變化。 壓縮機工作過程中活塞環(huán)、填料、氣閥不可避免存在泄漏，使指示功圖面積變小,名義吸、排氣壓力，壓比,二、實際工作循環(huán),第二節(jié) 重點,（1）理論壓縮循環(huán)的4點假設(shè)。 （2）往復壓縮機的工作過程屬于哪一種，多變，絕熱 （3）理論壓縮循環(huán)中級的進氣量，行程容積。 （4）實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別。 （5）余隙容積及其對壓縮過程的影響。,第三節(jié) 排氣量,一、排氣量的定義 1. 實際容積流量（實際排氣量） 2. 標準容積流量（

6、標準排氣量） 二、活塞壓縮機的吸氣量 三、活塞壓縮機的排氣量 1. 泄漏系數(shù)ll 2. 實際排氣量Q 3. 影響排氣量的因素 四、凝析和凝析系數(shù),第三節(jié) 排氣量,四、凝析和凝析系數(shù) 1. 凝析條件 2. 凝析系數(shù) 五、氣缸的工作容積及缸徑的確定,1. 實際容積流量（實際排氣量） 經(jīng)壓縮機壓縮并在標準排氣裝置排出的氣體過程流量，換算到一級吸氣口標準吸氣位置的溫度、壓力狀態(tài)下的氣體容積值。,一、排氣量定義（實際與標準兩種）,壓縮機銘牌標識：額定排氣量，特定進口狀態(tài)（進氣壓力=105 Pa、溫度=20）的排氣量。,一、排氣量的定義,吸入氣體少了:,二、活塞壓縮機的吸氣量,分析實際工作循環(huán)！,外止點：

7、余隙容積Vc,內(nèi)止點: 余隙容積膨脹：Vc+V,容積系數(shù)：,氣缸內(nèi)總?cè)莘e：Vc+ Vh,(3-11),壓力系數(shù):,溫度系數(shù):,換算到標準吸入狀態(tài)：,二、活塞壓縮機的吸氣量,1. 容積系數(shù)v,m：膨脹過程系數(shù),1. 容積系數(shù)v,余隙氣體的膨脹過程:,影響因素：、m ； 氣缸余隙容積的存在使得v1。,1. 容積系數(shù)v,(3-13), 相對余隙容積,活塞止點與氣缸蓋軸向間隙 活塞外緣與氣缸內(nèi)徑徑向間隙 氣體通道 閥窩容積、氣閥內(nèi)部容積 示功孔 容納活塞螺栓剩余空間, 壓力比,大：殘余氣體膨脹后所占容積大，v小,極限壓力比：殘余氣體膨脹后占據(jù)整個工作容積Vh,1. 容積系數(shù)v,壓力比對容積系數(shù)影響,

8、膨脹過程指數(shù)m:,在工程中用等端點過程指數(shù)代替實際膨脹指數(shù)。,氣放熱,氣吸熱,m 越小，吸熱越多，膨脹線平坦， v小。,m越大，膨脹線陡， 大,1. 容積系數(shù)v,膨脹過程指數(shù)對溶劑系數(shù)影響,2. 壓力系數(shù),影響因素：彈簧力：過強則提前關(guān)閉，活塞到內(nèi)止點下降大。,吸氣終了時狀態(tài)：與管道及氣閥容積有關(guān)，,2. 壓力系數(shù)p,3. 溫度系數(shù),缸壁溫度約為吸排氣溫度的平均值,吸入新氣從汽缸壁吸收了熱量，溫度升高,，氣體比容,折合到標準吸氣狀態(tài)的吸氣量就減少，,影響因素：氣體性質(zhì)：導熱性、缸壁溫度：冷卻好壞,3. 溫度系數(shù)T,1. 泄漏系數(shù),單級,多級,主要是填料、活塞、氣閥的嚴密性,質(zhì)量好、密封可靠，取

9、高值 高壓級、級數(shù)多，取低值 無油潤滑，取低值 氣體分子、粘度小，取低值,第 i 級及本級以后各級泄漏量之和,內(nèi)泄漏 外泄漏,三、活塞壓縮機的排氣量,排氣系數(shù)：,實際排氣量：,多級壓縮機：整臺機器的排氣量取決于一級缸吸氣量,2、實際排氣量,3. 影響排氣量因素,1. 凝析條件,第三節(jié) 重點,（1）什么是壓縮機的吸氣量、排氣量、供氣量？ （2）影響排氣量的因素有哪些？排氣量的計算。 （3）影響容積系數(shù)的因素有哪些，與容積系數(shù)的變化 關(guān)系。容積系數(shù)的計算。 （4）什么是溫度系數(shù)、壓力系數(shù)。 （5）凝析現(xiàn)象、凝析的條件。,第四節(jié) 功率和效率,一、指示功率 1. 實測法確定指示功率 2. 解析法確定指

10、示功率 二、軸功率和驅(qū)動機功率 1. 軸功率 2. 驅(qū)動功率 三、效率和比功率,一、指示功率,一、指示功率,指示功： 壓縮機中直接消耗于壓縮氣體的功。 “壓力容積”指示圖上一個循環(huán)所需 的外功 指示功率：單位時間消耗的指示功。,理論工作循環(huán)：理論工作循環(huán)指示功求解理論指示功率 實際壓縮機：實測法確定指示功率 新設(shè)計壓縮機：解析法計算,二、軸功率和驅(qū)動機功率,1. 軸功率,圖3-31 壓縮機能量分配圖,驅(qū)動軸上所需之功N=Ni+傳熱、泄漏損失+機械損失,內(nèi)功率 機械效率,三、效率和比功率,1. 指示效率（理論效率） 壓縮機理論壓縮循環(huán)功率與實際壓縮循環(huán)指示功率之比。,壓縮機的效率是衡量壓縮工作經(jīng)

11、濟性的重要指標。工程上為了便于比較，常取理論循環(huán)所消耗的功率作為衡量實際壓縮循環(huán)的基礎(chǔ)。根據(jù)基準不同，可有幾種效率。, 等溫指示效率, 絕熱指示效率,注意：同一臺壓縮機用不同、基準定義的指示效率其值不相同，例如 ，但不能理解為絕熱壓縮過程優(yōu)于等溫壓縮過程，只表明同一事物用不同基準衡量的結(jié)果。對不同壓縮機不能用不同定義的指示效率比較其優(yōu)劣。,三、效率和比功率,2. 軸效率（總效率） 理論壓縮循環(huán)功率與軸功率N的比值。 不僅反映了壓縮缸內(nèi)的循環(huán)效率，而且反映了運動機構(gòu)機械摩擦損失的影響。, 等溫軸（總）效率, 絕熱軸（總）效率,等溫軸功率還能反映熱交換造成的損失情況，常用于評價 冷卻較好的水冷式壓

12、縮機的經(jīng)濟性。 大多數(shù)壓縮機實際壓縮過程更接近于絕熱過程，故大多采用 絕熱軸效率來評價和比較。,反映同類型壓縮機在相同的吸排氣條件下能量消耗指標的先進性，是動力用空壓機主要指標，比較時冷卻水進出口溫度及水耗量相同。,三、效率和比功率,3. 比功率：單位排氣量所消耗的軸功率,第四節(jié) 重點,（1）什么是往復壓縮機的指示功率、內(nèi)功率？ （2）等溫指示效率、絕熱指示效率、等溫軸效率、絕 熱軸效率。 （3）比功率的含義。,第五節(jié) 排氣溫度及排氣壓力,一、排氣溫度 二、排氣壓力,一、排氣溫度,在標準排氣位置測得的溫度，小于缸內(nèi)壓縮終溫。,排氣溫度的限制 （1）有油潤滑：潤滑油閃點 （2）無油潤滑：材料限制

13、 （3）介質(zhì)性質(zhì)限制,要求：油閃點不低于200240 排氣溫度比閃點低2040 固定式160 移動式180 ,（2）無油：170180 ，材料限制,（3）工藝用壓縮機：介質(zhì)性質(zhì)限制 石油裂解氣：聚合成膠狀物， 100 乙 炔：高溫分解聚合生熱爆炸，100 乙 烯：分解，80100,一、排氣溫度,排氣壓力：決定于排氣端系統(tǒng)壓力，或排氣罐壓力、背壓,排氣量=需求量： 穩(wěn)定壓力下運行 排氣量需求量： 壓力上升，高出一定限度出現(xiàn)事故,雖然壓縮機名牌上都標明了額定排氣壓力，但壓縮機工作時的排氣壓力往往取決于壓縮機和排氣系統(tǒng)之間的氣量平衡關(guān)系，只有壓縮機的排氣量和系統(tǒng)的用氣量之間達到供求平衡關(guān)系時，才能保

14、證壓縮機排氣壓力穩(wěn)定。,二、排氣壓力,第五節(jié) 重點,（1）影響排氣溫度的因素。 （2）影響排氣壓力的因素。,第六節(jié) 多級壓縮,一、多級壓縮的優(yōu)點 二、壓力比分配 三、最佳壓力比e0和級數(shù)的選擇,一、多級壓縮優(yōu)點,多級壓縮優(yōu)點,1. 節(jié)省壓縮氣體的指示功 2、提高氣缸利用率（容積效率） 3. 降低排氣溫度 4、降低活塞上最大氣體力（活塞力）,原則：壓力比分配應按最省功原則進行。等壓比原則。,各級工作容積：V、V、VVZ 各級吸氣壓力：P 1、 P 1 、P1P1Z 各級吸入溫度相同T1，過程指數(shù)相同m,二、壓力比分配,1. 最佳壓力比： 等溫效率最高時，實際指示 功率Ni最小，即最省功。 最佳壓

15、力比0,三、最佳壓力比e0和級數(shù)的選擇,第六節(jié) 重點,（1）往復壓縮機多級壓縮的優(yōu)點？ （2）壓力比的分配原則？ （3）最佳壓力比的確定原則（等溫指示效率最高）。,第八節(jié) 壓縮機變工況工作及排氣量調(diào)節(jié),一、變工況工作 1. 吸氣壓力改變 2. 排氣壓力改變 3. 被壓縮介質(zhì)改變 二、排氣量調(diào)節(jié) 1. 改變轉(zhuǎn)速和間歇停車 2. 切斷進氣調(diào)節(jié) 3. 旁路調(diào)節(jié) 4. 頂開吸氣閥調(diào)節(jié) 5. 連通補助余隙容積調(diào)節(jié),2. 排氣壓力改變,2. 排氣壓力改變,第八節(jié) 重點,（1）往復壓縮機的變工況特性 ？ （2）往復壓縮機的排氣量調(diào)節(jié)方法有哪些？,第九節(jié) 往復活塞式壓縮機的類型及其選擇,一、壓縮機中作用力的分析 1. 活塞組件受力分析 2. 十字頭銷和連桿受力分析 3. 曲軸受力分析 二、壓縮機的運動分析與慣性力計算 1. 壓縮機曲柄連桿機構(gòu)的運