《容積式壓縮機(jī)》PPT課件.ppt

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1、過(guò)程流體機(jī)械,在現(xiàn)代產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，使用各種流體機(jī)械，其目的在于增加流體能量,克服流動(dòng)阻力，達(dá)到沿管路輸送的目的 。,是煉油、化工、流體管輸?shù)男呐K、動(dòng)力和關(guān)鍵設(shè)備。,流體機(jī)械的分類,按能量轉(zhuǎn)換分類,軸功,流體的能量,,工作機(jī),,原動(dòng)機(jī),（壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)）,（汽輪機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、水輪機(jī)）,,流體機(jī)械的分類,按流體介質(zhì)分類,工作機(jī),,提高流體壓力,,氣體,壓縮機(jī),,液體,泵,對(duì)多種介質(zhì)進(jìn)行分離,,分離機(jī),,流體機(jī)械的分類,按流體機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類,,往復(fù)式結(jié)構(gòu)的流體機(jī)械,旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)的流體機(jī)械,往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵,單級(jí)升壓高,回轉(zhuǎn)式、葉輪式壓縮機(jī)和泵、分離機(jī),流量大,流體機(jī)械的分類,按作用原理分類

2、,往復(fù)式壓縮機(jī),離心式壓縮機(jī),離心泵,基本原理,流體機(jī)械的用途,石油化工,連續(xù)生產(chǎn)的進(jìn)出料、儀表、鍋爐,油氣儲(chǔ)運(yùn),為油氣管輸提供動(dòng)力,流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì),1、創(chuàng)造新的機(jī)型,2、流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律的研究與應(yīng)用,3、高速轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究與應(yīng)用,4、新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展,5、流體機(jī)械的自動(dòng)控制,6、流體機(jī)械的故障診斷,7、實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),學(xué)習(xí)方法與目的,1、掌握基本工作原理、結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行性能與調(diào)節(jié)控制的基本方法 2、重視實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn) 3、獨(dú)立完成作業(yè)，養(yǎng)成良好學(xué)風(fēng),方法：,目的：,能夠初步選用各種流體機(jī)械,參考書(shū),1、化工機(jī)器 上、下冊(cè) 潘永密 李斯特 主編 化學(xué)工業(yè)出

3、版社 2、化工機(jī)器 高慎琴 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 3、過(guò)程流體機(jī)械 姜培正 主編 化學(xué)工業(yè)出版社,2 容積式壓縮機(jī),依靠改變工作腔來(lái)提高氣體壓力的壓縮機(jī),活塞式壓縮機(jī),往復(fù)式,回轉(zhuǎn)式,2.1往復(fù)式壓縮機(jī)的組成,往復(fù)壓縮機(jī)的組成,工作腔部分,傳動(dòng)部分,機(jī)身部分,輔助設(shè)備,氣閥,氣缸,活塞,連桿,曲軸,十字頭,潤(rùn)滑,冷卻,調(diào)節(jié),管路,氣閥,,活塞與活塞環(huán),,曲軸,,十字頭,,十字頭,,2. 2 活塞壓縮機(jī)的工作循環(huán),級(jí):被壓縮氣體進(jìn)入工作腔內(nèi)完成一次氣體壓縮稱為一級(jí),級(jí)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣等過(guò)程組成,完成一次膨脹、吸氣、壓縮、排氣過(guò)程稱為一個(gè)循環(huán),2.2.1 理論工作循環(huán),假設(shè)氣體在工作腔內(nèi)的

4、循環(huán)滿足以下條件：,1.進(jìn)排氣無(wú)壓力損失，且進(jìn)排氣壓力無(wú)波動(dòng)，保持恒定,2.工作腔內(nèi)無(wú)余隙容積，缸內(nèi)的氣體被全部排出,3.工作腔與外界無(wú)熱交換,4.氣體壓縮過(guò)程指數(shù)為定數(shù),5.氣體無(wú)泄漏,活塞式壓氣機(jī)級(jí)的理論循環(huán),內(nèi)止點(diǎn),外止點(diǎn),示功圖,活塞式壓氣機(jī)級(jí)的理論循環(huán),,,,,,,,1、V是氣缸內(nèi)氣體的容積而不是比容v,注意:,理論循環(huán)吸、排氣過(guò)程V變， v不變,只有壓縮過(guò)程是真正的熱力過(guò)程,2、壓縮機(jī)的排氣壓力pd取決于背壓，即排氣閥后面系統(tǒng)中的壓力。,理論循環(huán)的進(jìn)氣量,,,,,,Ap活塞面積，m2,S活塞行程，m,Vh每轉(zhuǎn)的理論吸氣量，即行程容積，m3,i同級(jí)的氣缸數(shù),活塞面積Ap,雙作用活塞,

5、單作用活塞,A活塞的蓋側(cè)端面積,a活塞桿面積,級(jí)差式活塞,,壓縮過(guò)程中V、T、p的關(guān)系,m 多變過(guò)程指數(shù)。絕熱過(guò)程m=k 等溫過(guò)程m=1,對(duì)于理想氣體,壓縮過(guò)程中V、T、p的關(guān)系,kT 溫度絕熱指數(shù)。,對(duì)于實(shí)際氣體,Zs 、Zd實(shí)際氣體的始、終態(tài)壓縮性系數(shù),理論循環(huán)的指示功,指示功,m 多變過(guò)程指數(shù),完成循環(huán)所消耗的外功,技術(shù)功,,壓縮過(guò)程曲線12的方程,積分可得Wi，公式（43.7)(43.10),理論循環(huán)的指示功,壓縮過(guò)程愈接近等溫過(guò)程愈省功,,,,p1,p2,,,,,,,,p2,p1,,,,m=1,m=1,m=k,m=k,m

6、d,,1、余隙容積,,3,4,2、進(jìn)排氣有壓力損失,,D,B,,3、氣體與壁面有溫差，過(guò)程指數(shù)變化,,,,5、泄漏,4、壓力脈動(dòng)的影響,C,A,,未排盡的氣體,吸熱，mk,放熱，m

7、、排氣壓力、排氣溫度、確定汽缸直徑、計(jì)算級(jí)的功率、效率,2.3.1 排氣量計(jì)算,排氣量的定義：,（1）實(shí)際容積排量（實(shí)際排氣量）：經(jīng)壓縮在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置排出的容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)吸氣位置的溫度、壓力、全組分（如濕度）狀態(tài)的容積值,只表明機(jī)器的大小,標(biāo)準(zhǔn)吸排氣位置：某種機(jī)型有代表性的位置,實(shí)際氣體要考慮壓縮性指數(shù),（2）標(biāo)準(zhǔn)容積排量（標(biāo)準(zhǔn)排氣量）：標(biāo)準(zhǔn)排氣位置的實(shí)際容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)工況(1.0135105Pa,0)的容積。也稱供氣量,表明壓縮機(jī)所提供的有效氣體量,活塞壓縮機(jī)的吸氣量,理論循環(huán)吸氣量為Vh,實(shí)際循環(huán)吸氣量Vs

8、,,,Vc,,,DV,,Vs,未排盡的氣體,容積系數(shù)v,V的影響因素：, 相對(duì)余隙容積 , =Vc /Vh ,其大小取決于氣閥在氣缸上的排列方式。 取值范圍： 壓力20105 Pa 0.070.12 壓力(20 105 321 105 ） 0.120.16,容積系數(shù)v,V的影響因素：, 壓力比， =pd/ps,當(dāng)相對(duì)余隙容積相同時(shí)， 越大，V越大，V越小。,容積系數(shù)v,V的影響因素：,m膨脹過(guò)程指數(shù)， m小 近等溫 膨脹線平坦 V大 m大 近絕熱 膨脹線陡 V小 取值見(jiàn)表4-4.1,例題,,有一單級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮比為6，進(jìn)氣溫度為25C，余隙膨脹指數(shù)為1.25，相對(duì)余隙容

9、積為0.1。求：1、該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；2、V=0的壓縮比,1、,解：,0.1,p2/p1=6,m=1.25,已知,例題,,有一單級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮比為6，進(jìn)氣溫度為25C，余隙膨脹指數(shù)為1.25，相對(duì)余隙容積為0.1。求：1、該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；2、V=0的壓縮比,2、,解：,V0,即,得 ： p2/p1=6,,壓力系數(shù)p,,,,,V2,p 主要影響因素是氣閥彈簧力。 低壓級(jí)： p 0.950.98 高壓級(jí)： p 0.981,,溫度系數(shù)T,T其大小取決于進(jìn)氣過(guò)程中加給氣體的熱量，其值與氣體冷卻及該級(jí)的壓力比有關(guān)。,活塞壓縮機(jī)的排氣量,,排氣量Vd等于吸氣量Vs減去氣體的外漏量Vl,

10、泄漏的影響用泄漏系數(shù)l表示,泄漏系數(shù)l,有油潤(rùn)滑壓縮機(jī),無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī),影響泄漏系數(shù)l的因素很復(fù)雜，也有計(jì)算方法但很不準(zhǔn)確,按經(jīng)驗(yàn)選?。?實(shí)際排氣量的計(jì)算,Vh氣缸的行程容積，,n壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，rpm,式中：排氣系數(shù)，=vpTl,影響排氣量的因素,Vh 機(jī)器排氣量的大小 設(shè)計(jì)、改造時(shí)可取，機(jī)器確定后不可改變,1、n：轉(zhuǎn)數(shù) 電網(wǎng)電壓波動(dòng) n波動(dòng) Q波動(dòng) 轉(zhuǎn)數(shù)改造 n Q 但功耗增加,影響排氣量的因素,2、v是中的主要部分，影響很大，應(yīng)盡量減小,3、冷卻 T m ,4、密封 l ,實(shí)測(cè)排氣量,Qs、ps、Ts、Zs為進(jìn)口狀態(tài)時(shí)的參數(shù),式中：Qd、pd、Td、Zd為實(shí)

11、測(cè)狀態(tài)時(shí)的參數(shù),2.3.2 氣缸行程容積和缸徑的計(jì)算,氣缸行程容積：,氣缸直徑的計(jì)算,單作用筒形活塞：,雙作用盤(pán)形活塞：,雙作用級(jí)差式：,式中：S行程 i同名氣缸數(shù) d活塞桿直徑,2.3.3 排氣溫度和排氣壓力,排氣溫度：在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置測(cè)得的氣體溫度,Ts m 則Td ,壓縮機(jī)的排氣溫度受操作條件的限制,單級(jí)壓比不可太高,排氣溫度也是判斷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常的重要參數(shù),排氣壓力,銘牌上的排氣壓力：,實(shí)際排氣壓力：,排氣壓力是供求關(guān)系的反映,標(biāo)準(zhǔn)或合同中規(guī)定的能力,取決于系統(tǒng)壓力 “背壓”,供求 壓力上升 供求 壓力下降 供=求 壓力保持穩(wěn)定,2.3.4 功率和效率,指示

12、功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的指示功,理論指示功率,實(shí)測(cè)法確定指示功率,解析法確定指示功率,理論指示功率,,根據(jù)壓縮過(guò)程不同而不同：,理論等溫指示功率Nis,理論絕熱指示功率Nad,V1 實(shí)際排氣量Vd折合到吸氣狀態(tài)的容積，m3,n 轉(zhuǎn)數(shù)，rpm,實(shí)測(cè)法確定指示功率,,繪制指示圖： 示功器 計(jì)算機(jī)等采集數(shù)據(jù),A 實(shí)測(cè)指示圖面積， cm2,n 轉(zhuǎn)數(shù)，rpm,mp 壓力坐標(biāo)比例尺， Pa/cm,mv 容積坐標(biāo)比例尺， m3/cm,雙作用： 兩邊指示圖功率之和,多缸： 各缸指示功率之和,解析法確定指示功率,,等面積法簡(jiǎn)化指示圖,理想氣體級(jí)的指示功率Ni,v 容積系數(shù),Vh 氣缸行程容積，m 3,n 轉(zhuǎn)數(shù)，rpm,

13、ps、pd 平均實(shí)際吸、排氣壓力，Pa,m 當(dāng)量過(guò)程指數(shù),解析法確定指示功率,,實(shí)際氣體級(jí)的指示功率Ni,Zs、Zd 名義吸、排氣狀態(tài)的壓縮性系數(shù),kT 溫度絕熱指數(shù),v 實(shí)際氣體容積系數(shù) 公式(4-4.5),影響指示功率的因素,,1、阻力損失的影響,改善氣閥，降低阻力損失是降低功耗的重要途徑,ps v Ni 但 ps v 會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量流量從而使得單位質(zhì)量氣體功耗,壓力比是主要因素, Ni,影響指示功率的因素,,2、等溫壓縮最省功，尤其對(duì)多級(jí)壓縮中間冷卻， ts 3C 功耗1%,3、氣缸冷卻時(shí) m Ni,4、介質(zhì)絕熱指數(shù)k小，功耗小 小，阻力損失小，功耗小,軸功率和驅(qū)動(dòng)功率,,

14、軸功率,,軸功率：壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸所需要的功率,機(jī)械效率,m由統(tǒng)計(jì)值選取,Nc傳熱、泄漏損失功率,舊規(guī)定,機(jī)械效率m的統(tǒng)計(jì)值,,帶十字頭大中型壓縮機(jī),m=0.900.96,無(wú)十字頭小型壓縮機(jī),m=0.850.92,微型壓縮機(jī),m=0.820.92,高壓循環(huán)壓縮機(jī) （填料摩擦損失較大）,m=0.800.85,摩托壓縮機(jī),m=0.920.96,驅(qū)動(dòng)機(jī)功率,,驅(qū)動(dòng)功率N0與軸功率之間相差傳動(dòng)功耗,用傳動(dòng)效率c反映傳動(dòng)損失的相對(duì)大小,皮帶傳動(dòng) c=0.960.99,齒輪傳動(dòng) c=0.970.99,N驅(qū)=(1.051.15)N0,熱效率與比功率,,效率是壓縮機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),為了比較方便，取理

15、論循環(huán)的功率作為衡量實(shí)際壓縮循環(huán)的基礎(chǔ),基準(zhǔn)不同，有不同效率,指示效率,,指示效率（理論效率）：理論壓縮循環(huán)功率與實(shí)際壓縮循環(huán)指示功率之比,等溫指示效率i-is,絕熱指示效率i-ad,軸效率,,軸效率（總效率）：理論壓縮循環(huán)功率與軸功率之比,等溫軸效率is,絕熱軸效率ad,0.650.75,is常用于評(píng)價(jià)冷卻較好的水冷式壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,不僅反映循環(huán)效率，還反映了機(jī)械摩擦損失,0.850.97,絕大多數(shù)壓縮機(jī)采用ad評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)性,比功率,,比功率q：?jiǎn)挝慌艢饬克牡妮S功率,Q<10m3/min q 5.46.3,反映同類型壓縮機(jī)，在相同進(jìn)、排氣條件及相同冷卻條件下能量消耗的先進(jìn)性。是動(dòng)

16、力用空壓機(jī)的重要指標(biāo),Q 10100m3/min q 5.05.3,2.4 多級(jí)壓縮,將氣體的壓縮過(guò)程分在若干級(jí)中進(jìn)行，,并在每級(jí)壓縮后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。,多級(jí)壓縮的定義：,為什么要多級(jí)壓縮？,,1、節(jié)省壓縮指示功,2、降低排氣溫度,3、提高容積系數(shù),4、降低活塞力，減輕機(jī)器重量,2.4.1 多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn),等壓比原則：,多級(jí)壓縮中，當(dāng)各級(jí)壓力比相等，且各級(jí)吸入溫度相同時(shí)，總指示功最小。,2.4.2 各級(jí)壓縮比分配原則,若總壓比t，分z級(jí)進(jìn)行壓縮，則根據(jù)等壓比原則，每級(jí)壓比為：,最佳壓力比：等溫指示效率最高時(shí)，實(shí)際指示功率最小，即最省功。此時(shí)的壓力比稱為最佳壓力比0,2.4

17、.3 最佳壓力比0和級(jí)數(shù)的選擇,最佳壓力比：等溫指示效率i-is最高時(shí)，實(shí)際指示功率最小，即最省功。此時(shí)的壓力比稱為最佳壓力比0,最佳壓力比0,對(duì)i-is求極值,0大 0 大 ，級(jí)數(shù)少 m大 0 小 ，級(jí)數(shù)多,最佳級(jí)數(shù),得：,將結(jié)果圓整成整數(shù),省功的等壓比分配及最佳壓比0 并不是唯一的原則,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,1、首先要根據(jù)排氣溫度考慮各級(jí)壓力比和級(jí)數(shù),2、實(shí)際壓比與理論有偏差：各級(jí)壓力損失不同；熱交換情況不同，所以m不同；高壓級(jí)要考慮壓縮性系數(shù)等,3、氣缸直徑計(jì)算值要圓整成系列尺寸，行程容積變化，各級(jí)壓力比要發(fā)生變化，變化規(guī)律要滿足連續(xù)性原理,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,4、其它考慮,為

18、了提高第一級(jí)的容積系數(shù)，使氣缸尺寸不致過(guò)大，第一級(jí)壓比低510%,低壓級(jí)相對(duì)損失較高壓級(jí)大，故低壓級(jí)壓比稍大，高壓級(jí)稍小,背壓波動(dòng)加在末級(jí)，為防止末級(jí)壓比過(guò)高，末級(jí)壓比留有余量,為使各級(jí)活塞力盡可能均衡，也要調(diào)整壓力比,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,實(shí)際運(yùn)行中，各級(jí)壓比隨背壓變化自動(dòng)調(diào)整?？偽鼩饬坑梢患?jí)入口條件決定，末級(jí)排氣壓力由系統(tǒng)背壓決定。中間各級(jí)間壓力變化的規(guī)律服從連續(xù)性原理和狀態(tài)方程。,多級(jí)壓縮機(jī)排氣量與單級(jí)的區(qū)別 泄漏系數(shù)、凝析系數(shù)、凈化（抽氣）系數(shù),2.4.4 多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量和各級(jí)行程容積,多級(jí)壓縮機(jī)末級(jí)的排氣量Q也稱輸氣量，是單位時(shí)間內(nèi)由最末級(jí)排出的氣體量換算到一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)（p、

19、T和組分）的容積值,多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量,多級(jí)排氣量Q由三部分組成：,Qd：末級(jí)排出氣量 （末級(jí)狀態(tài)）,Q：凝結(jié)的水汽 （換算成一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)）,Qc：化工流程中抽出或加入的氣量（換算成一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)）,多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量,多級(jí)排氣量Q：,若將Qd換算成任一級(jí)(第i級(jí))的吸氣量,則(A)式變?yōu)椋?,,,泄漏系數(shù)li,多級(jí)壓縮機(jī)的泄漏由兩部分組成：,外泄漏,內(nèi)泄漏,不直接影響排氣量，影響i，間接影響排氣量,i級(jí)泄漏系數(shù)li要考慮i級(jí)及以后各級(jí)的外泄漏，以保證設(shè)計(jì)所需的最后一級(jí)排出氣量的要求。,li可按經(jīng)驗(yàn)取li =0.900.98。,凝析系數(shù),被壓縮介質(zhì)中含水汽，或易凝析組分。這部分氣體的分壓隨總壓的

20、提高而提高，經(jīng)冷卻后，若分壓大于飽和蒸汽壓，就會(huì)凝析，分離排出，以后各級(jí)吸氣量減少。影響氣缸尺寸。其影響用表示。,凝析不影響排氣量：換算到一級(jí)吸入狀態(tài)（全組分），即把析出的凝液換算成一級(jí)吸入狀態(tài)的氣加進(jìn)去。,什么條件凝析自學(xué),已知凝析系數(shù)，就可算出凝液在一級(jí)吸入狀態(tài)下的容積Q,最后一級(jí)的凝析系數(shù),Q0壓縮機(jī)末級(jí)測(cè)得的排氣量（一級(jí)吸入狀態(tài)）,凈化系數(shù),化工工藝中，有時(shí)要凈化處理，凈化后氣量減少，影響氣缸行程容積，抽去的氣體用Qc表示。在第i級(jí)前的抽氣量用Qci表示,因抽氣而產(chǎn)生的各級(jí)吸氣量變化用凈化系數(shù)ci表示,ci1加氣,各級(jí)氣缸的行程容積Vhi,一級(jí)氣缸：,排氣系數(shù),,多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量由一

21、級(jí)決定，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)n一定時(shí)，排氣量大小取決于一級(jí)缸的行程容積Vh1及排氣系數(shù),供氣量與排氣量的關(guān)系,排氣量,表征壓縮機(jī)的幾何尺寸（一級(jí)氣缸尺寸）大小與運(yùn)行狀態(tài),供氣量,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1.0135105Pa，0 C ）的干氣容積排量 QN,設(shè)計(jì)性計(jì)算：根據(jù)工藝要求，為新壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)選型提供熱力參數(shù)。,2.4.5 多級(jí)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算,已知：壓縮機(jī)壓縮介質(zhì)成分、特性；進(jìn)氣參數(shù)(ps1、Ts1、1)；排氣量Q及中間抽氣量大??；排氣壓力pd及壓縮機(jī)的操作特點(diǎn)等,設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)方案、S；求取各級(jí)氣體參數(shù)psi、 pdi、 Tsi 、Tdi；確定各級(jí)Vh及主要尺寸d、D ；計(jì)算Ni，N 選電機(jī)；求最大

22、活塞力。,1、根據(jù)t=pd/ps1，工藝要求，選級(jí)數(shù)，根據(jù)排氣量Q、級(jí)數(shù)、用途，選各缸結(jié)構(gòu)型式與氣缸布置方案,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,2、初步確定各級(jí)壓力比，考慮其他因素，估算排氣溫度,3、計(jì)算與確定各級(jí)vi、pi、Ti、li、i、ci值，并初步確定各級(jí)氣缸的行程容積Vhi0,4、計(jì)算各級(jí)氣缸Vhi。初選活塞桿直徑d，計(jì)算各級(jí)氣缸徑Di，并圓整,缸徑圓整后Vhi發(fā)生變化，引起級(jí)間壓力變化、壓比變化、溫度變化。,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,以兩級(jí)壓縮為例：,總壓比不變， 一級(jí)D1 D2不變 ps2 一級(jí)D1 D2不變 ps2 一級(jí)D1不變 D2 ps2

23、 一級(jí)D1不變 D2 ps2 ,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,原（4）求得：,由于缸徑圓整前后的變化量不大，級(jí)間壓力變化不大，可視vi、pi、Ti、li、i、ci、Zsi為定值;ps1、Ts1是給定條件，Zs1也不變；Tsi由冷卻條件決定，也不變。因此圓整后的行程容積Vhi與排氣量Vd、級(jí)間壓力psi有關(guān),修正后：,A、B 兩式相除得：,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,因 近似不變，由 可得：,將D式代入C式得修正后的i級(jí)名義吸氣壓力為：,I第i級(jí)吸氣壓力修正系數(shù),6、計(jì)算各級(jí)平均實(shí)際吸、排氣壓力，并核算各級(jí)排氣溫度。,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,7、計(jì)算指示功率、軸功率、并選

24、定驅(qū)動(dòng)機(jī)。,8、計(jì)算最大活塞力。,例45 設(shè)計(jì)一臺(tái)乙烯壓縮機(jī) （自學(xué)）,5、按圓整后的缸徑修正各級(jí)間名義壓力 （式4-5.24 4-5.25）,復(fù)算性計(jì)算：按額定工況設(shè)計(jì)的壓縮機(jī),結(jié)構(gòu)尺寸已定,當(dāng)生產(chǎn)中遇到工況有較大變化時(shí),級(jí)間壓力、排氣溫度、功率、排氣量發(fā)生變化，為掌握變化程度應(yīng)進(jìn)行核算，關(guān)鍵在找出級(jí)間壓力,2.4.5 多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,理論依據(jù)：穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性原理，前一級(jí)排出的氣體必須被后一級(jí)吸入。,有一z級(jí)壓縮機(jī)，忽略泄漏造成的各級(jí)吸氣量差別,多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,=,工程中為了簡(jiǎn)化,假定p1T1l1 =piTili,=,多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,各級(jí)氣缸行程容積Vi

25、、一級(jí)進(jìn)氣參數(shù)Ts1、ps1已知 求各級(jí)級(jí)間壓力ps2、ps3、psi，,=,但vi、I是psi的函數(shù)，不能直接求出，需用迭代法求解。,迭代求解級(jí)間壓力psi,1、根據(jù)氣缸工作容積之比初步估計(jì)各級(jí)名義吸氣壓力psi，,=,2、根據(jù) p（1)si 計(jì)算各級(jí)vi、I、求出ci,迭代求解級(jí)間壓力psi,=,3、檢驗(yàn)計(jì)算精度,若猜算正確,,實(shí)際上, c（1)i 不相等，取精度,若不滿足精度要求,說(shuō)明p（1)si 精度不夠,重新取值計(jì)算,迭代求解級(jí)間壓力psi,4、重新確定初值重復(fù)以上步驟,i：級(jí)次，k：重復(fù)次數(shù)。一般三次猜算已能滿足精度,5、各級(jí)壓力比確定后，排氣量、排氣溫度、功率等參數(shù)計(jì)算方法同設(shè)計(jì)

26、性計(jì)算。,=,2. 5 變工況工作及排氣量調(diào)節(jié),變工況工作,壓縮機(jī)在偏離原設(shè)計(jì)的條件下工作，稱為變工況工作，其熱力性能要發(fā)生變化。,最常見(jiàn)的變工況條件有：吸氣壓力變化，排氣壓力變化，被壓縮介質(zhì)成分變化,吸氣壓力變化,標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)到高原使用，吸氣壓力降低,Pd不變,單級(jí)壓縮機(jī), v Q ,海拔4500m以下每上升1000m,大氣壓1012% v 23%,多級(jí) t,各級(jí)壓力比變化，間接影響v1 Q ,各級(jí) ,,兩者要看 影響的大小，但總的說(shuō)單位質(zhì)量氣體消耗的功率是增加的,,,排氣壓力變化,ps不變， 若 pd 則 v Q 單級(jí)明顯，多級(jí)間接, Ni ,介質(zhì)改變或混合氣成分改變,介質(zhì)或

27、成分改變，將引起氣體絕熱指數(shù)k變化，而k直接影響膨脹和壓縮過(guò)程指數(shù)，從而影響排氣量、功率和溫度,k大者示功圖面積大，Ni ,k大者CD線陡， v 排氣量 ,k ,Td ,： 阻力損失 功耗大， ,導(dǎo)熱率 T 排氣量,排氣量調(diào)節(jié),排氣量調(diào)節(jié)：機(jī)器的排氣量一般是按最大用氣量選用。因此，排氣量的調(diào)節(jié)，一般是指調(diào)節(jié)到低于額定的排氣量,排氣量調(diào)節(jié)可分為連續(xù)調(diào)節(jié)、間歇調(diào)節(jié)、和分級(jí)調(diào)節(jié)（如100、75、50、25、0等檔次）,排氣量調(diào)節(jié)的理論依據(jù)：,排氣量調(diào)節(jié)方式的一般要求:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)性好,排氣量調(diào)節(jié)的方法,轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié),切斷進(jìn)氣,旁路調(diào)節(jié),頂開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié),補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：,可

28、連續(xù)調(diào)節(jié)氣量,功耗小,各級(jí)壓力比不變,不需專門(mén)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),缺點(diǎn)：,受原動(dòng)機(jī)性能限制，調(diào)節(jié)范圍有限,轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低，可能會(huì)使氣閥工作不正常,切斷進(jìn)氣調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、適用于中、小型壓縮機(jī),功耗小，僅為額定功率的23,缺點(diǎn)：,切斷進(jìn)氣后導(dǎo)致壓力比增大，排氣溫度升高,進(jìn)氣壓力降低，使作用在活塞上的壓力差增加,氣缸內(nèi)出現(xiàn)真空,利用閥門(mén)關(guān)閉進(jìn)氣管路,由此使容積流量為0,屬間歇調(diào)節(jié),,,,旁路調(diào)節(jié),將壓縮機(jī)排氣管與進(jìn)氣管用旁路連通,使已排出氣體全部或部分引回一級(jí)入口,達(dá)到調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)的緊急性較好,大型機(jī)組啟動(dòng)時(shí)常用,缺點(diǎn)：,浪費(fèi)能量,不經(jīng)濟(jì).一般用于短期、不常調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)不大的場(chǎng)合

29、,頂開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié),原理：增加氣缸的外泄漏，即減小泄漏系數(shù)l來(lái)調(diào)節(jié)氣量。,根據(jù)頂開(kāi)吸氣閥的程度不同，有完全頂開(kāi)吸氣閥和部分行程頂開(kāi)吸氣閥兩種方式。,完全頂開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié),工作 壓力調(diào)節(jié)器開(kāi)頂部小活塞進(jìn)氣壓閥叉閥片打開(kāi) 屬于間歇調(diào)節(jié)，也可50（雙作用氣缸）,恢復(fù) 壓力調(diào)節(jié)器關(guān)頂部小活塞卸氣彈簧使閥叉升起 閥片恢復(fù)正常,部分行程頂開(kāi)吸氣閥調(diào)節(jié),原理與完全頂開(kāi)吸氣閥完全相同,用彈簧、電磁液壓等使吸氣閥著壓縮的部分行程中頂開(kāi)，其余行程正常工作。,優(yōu)點(diǎn)：,調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便,省功,缺點(diǎn)：,閥片頻繁受閥叉沖擊，壽命降低，一般只用于低轉(zhuǎn)數(shù)壓縮機(jī),,,,補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：,調(diào)節(jié)方法經(jīng)濟(jì),不影響閥片壽命,缺點(diǎn)：

30、,結(jié)構(gòu)笨重，常用于工藝用大型壓縮機(jī),連通補(bǔ)充容積的調(diào)節(jié)方式可以是分級(jí)的或連續(xù)的,補(bǔ)充容積可以是固定的或連續(xù)變化的,,,,排氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng),一般不常調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，調(diào)節(jié)系統(tǒng)常用手動(dòng)操作，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)依靠人控制。如果調(diào)節(jié)比較頻繁，通常采用自動(dòng)調(diào)節(jié)。,自動(dòng)調(diào)節(jié)，需要有以下職能的機(jī)構(gòu)：,主令機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)器，適時(shí)發(fā)出需要調(diào)節(jié)的命令,傳遞機(jī)構(gòu)在壓縮機(jī)裝置中通常利用氣體，有時(shí)也利用液體 和電磁等,執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),2.6 活塞式壓縮機(jī)機(jī)件的受力分析,活塞式壓縮機(jī)機(jī)件受力分類:,壓縮氣體產(chǎn)生的氣體力,往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力,相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力,由以上力產(chǎn)生的力距,活塞組件受力分析,活塞組件包括活

31、塞、活塞桿和活塞環(huán),氣體力：P=pA 缸內(nèi)壓力與活塞面積之積 p是變化的，P是變化的,摩擦力：Ff 全部往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力,方向 沿氣缸中心線 + - 使活塞桿受拉為正，受壓為負(fù),慣性力：I=ma 往復(fù)運(yùn)動(dòng)有加速度 為計(jì)算方便把全部往復(fù)慣性力（活塞組件、十子頭組件及連桿的一部分）合在一起，認(rèn)為該力全部作用在活塞組件上,十子頭銷和連桿受力,十字頭銷受力： C 點(diǎn),活塞桿傳來(lái)的綜合活塞力 Pt,十字頭滑道上反力 N 垂直于滑道,由連桿傳來(lái)的連桿力 Pc 沿連桿方向,連桿擺角,連桿受力： 兩端鉸支,二力桿件,受拉壓作用,曲軸受力,力Pc 傳到曲柄銷分解為T(mén)、R,Ir作用于曲柄

32、銷中心 方向與曲柄平行，離心向外,A、B 軸承支撐反力,三個(gè)力矩,T對(duì)曲軸中心 周期變化 方向與曲軸轉(zhuǎn)向相反(+),方向與曲軸轉(zhuǎn)向相反(+),方向與曲軸轉(zhuǎn)向相同(-),,,曲軸受力,由剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)方程,一轉(zhuǎn)中阻力矩耗功與Md 輸入功平衡，機(jī)器勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩不平衡，造成瞬時(shí)加速與減速（角加速度）,機(jī)體受力分析,1、通過(guò)氣缸蓋傳給機(jī)體的氣體力P,2、十字頭加給滑道的側(cè)向力N,3、曲軸傳到主軸承的 Pc 和 Ir,4、往復(fù)運(yùn)動(dòng)件傳給機(jī)體的 Ff 、 曲軸傳遞的Mf (與曲軸轉(zhuǎn)向相同),機(jī)體受力分析,連桿力Pc可分解為沿氣缸中心線與垂直中心線的兩個(gè)分力,沿氣缸中心線的分力為:,P與Ff在機(jī)體內(nèi)平衡

33、 I是自由力未在機(jī)體內(nèi)平衡,作用在主軸中心的Pcsin與十子頭滑道的N大小相等方向相反，距離為：,傾覆力矩,傾覆力矩在數(shù)值上等于阻力矩,阻力矩加給曲軸,傾覆力矩加給機(jī)身。是自由力矩。,機(jī)體受力分析,不平衡力矩Mf、NL傳給基礎(chǔ),不平衡力I、Ir質(zhì)量力G傳給基礎(chǔ),基礎(chǔ)受力,1、機(jī)器的重力,2、未平衡的I、Ir,3、未平衡的NL與Mf ，與曲軸轉(zhuǎn)向相同,4、驅(qū)動(dòng)機(jī)傳給基礎(chǔ)的反力矩-Md , 與曲軸轉(zhuǎn)向相反,基礎(chǔ)傳給土壤的力：G I Ir,基礎(chǔ)傳給土壤的力矩： Md-(NL+Mf),小結(jié),I 、Ir是自由力，還要產(chǎn)生自由力矩 造成機(jī)器振動(dòng),慣性力平衡,動(dòng)力計(jì)算,,兩大問(wèn)題,造成機(jī)器曲軸旋轉(zhuǎn)不等速,

34、導(dǎo)致壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定,2.7 慣性力和慣性力矩的平衡,平衡慣性力需知道慣性力的大小及其變化規(guī)律,,1、加速度是多大？,2、不平衡質(zhì)量是多少？,曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,活塞位移 外止點(diǎn) x=0 內(nèi)止點(diǎn) x=S=2r,曲柄轉(zhuǎn)角 外止點(diǎn) =0 順曲柄轉(zhuǎn)向度量,某瞬時(shí)活塞的位移：,該瞬時(shí)活塞的加速度：,活塞相對(duì)位移、相對(duì)速度、相對(duì)加速度曲線,,,質(zhì)量轉(zhuǎn)化,把活塞壓縮機(jī)中運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量按它們的運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn),從而將它們的運(yùn)動(dòng)按質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算。,方法：將壓縮機(jī)中運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為兩類，一類質(zhì)量集中在十子頭銷中心C處，且只作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；另一類質(zhì)量集中在曲柄中心D處，且只作繞曲軸中心O點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)

35、運(yùn)動(dòng)。,質(zhì)量轉(zhuǎn)化,,,往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量:活塞組件、十子頭組件、及部分連桿質(zhì)量,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量:部分連桿質(zhì)量、集中于D點(diǎn)的曲軸質(zhì)量,連桿質(zhì)量轉(zhuǎn)化,采用質(zhì)量靜代換法轉(zhuǎn)化:(總質(zhì)量不變、質(zhì)心不變),總質(zhì)量,參與往復(fù)運(yùn)動(dòng),參與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),曲軸質(zhì)量轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化原則:轉(zhuǎn)化前后旋轉(zhuǎn)慣性力不變,將曲軸質(zhì)量分成三部分：,1、與OO對(duì)稱的部分，不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力,2、與DD對(duì)稱部分，,集中在D-D，距 O-O r,3、曲軸上不對(duì)稱質(zhì)量，,距 O-O ,曲軸繞O-O旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力為:,等效旋轉(zhuǎn)質(zhì)量:,重疊時(shí)減去,參與慣性運(yùn)動(dòng)的總質(zhì)量,往復(fù)運(yùn)動(dòng)總轉(zhuǎn)化質(zhì)量:,產(chǎn)生不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力的總轉(zhuǎn)化質(zhì)量:,慣性力計(jì)算,往復(fù)慣性力

36、(以列記):,方向沿氣缸中心,有,幅值小,幅值大,旋轉(zhuǎn)慣性力:,大小不變，方向沿曲柄向外指，方向變化,,,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡,方向 沿曲柄向外指，方向隨變化,辦法 在曲柄銷對(duì)面加平衡質(zhì)量,使得,,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,往復(fù)慣性力的平衡,無(wú)法在機(jī)內(nèi)平衡,,設(shè)想在曲柄對(duì)面加平衡質(zhì)量使之產(chǎn)生慣性力,將此力分解：,垂直方向：,平衡了I,水平方向：,多余慣性力,此方法常用于臥式單列壓縮機(jī)，以平衡3050的I ，目的是改變力的方向，使水平方向的振動(dòng)有所減小。,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,小結(jié)：,對(duì)于單列壓縮機(jī),Ir可用平衡質(zhì)量平衡,I可改變方向,I不能被平衡,由此導(dǎo)致了多列式壓縮機(jī)的發(fā)

37、展,直列式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,將兩列的慣性力分別轉(zhuǎn)化到系統(tǒng)的質(zhì)心平面Y-Y上,則得合力與合力矩如下:,一階往復(fù)慣性合力:,二階往復(fù)慣性合力:,一階往復(fù)慣性力矩:,二階往復(fù)慣性力矩:,旋轉(zhuǎn)慣性合力:,旋轉(zhuǎn)慣性力矩:,,,直列式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,小結(jié)：,對(duì)曲柄錯(cuò)角180，氣缸中心線夾角0的直列式壓縮機(jī)，若,則,,可用平衡質(zhì)量解決,,How?,低壓級(jí)大活塞用鋁材制作或用鋼板焊接空心活塞 高壓級(jí)小活塞制成實(shí)心鑄鐵活塞,對(duì)稱平衡式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):氣缸水平置于主軸兩側(cè),相鄰曲柄夾角為180。,其特征是每一相對(duì)列的兩組運(yùn)動(dòng)組件作對(duì)稱

38、于主軸中心線的相向運(yùn)動(dòng)。相對(duì)列的位移、速度、加速度值相等，方向相反。只要相對(duì)列的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相等，即,則一階、二階往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均能互相抵消，而僅剩余未平衡的慣性力矩。,由于該類壓縮機(jī)氣缸處于機(jī)身兩側(cè)，列間距可做得很小，故此力矩的數(shù)值不是很大。,V型壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,當(dāng)V型壓縮機(jī)兩列夾角為90 ，且左右兩列往復(fù)質(zhì)量相等時(shí)，,可以推導(dǎo)出，二階往復(fù)慣性力的合力始終處于水平方向，其值隨兩倍主軸轉(zhuǎn)速變化。無(wú)法簡(jiǎn)單予以平衡。,一階慣性力的合力I1為定值，且始終處于曲柄方向，因此可用在曲軸相反方向裝平衡重的方法予以平衡,V型壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性力可用增加平衡重的方法予以平衡。因此V型壓縮機(jī)的平

39、衡質(zhì)量要按照一階往復(fù)慣性力與旋轉(zhuǎn)慣性力的合力計(jì)算。,2.8 飛輪矩的確定,根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)在一轉(zhuǎn)中能量的變化關(guān)系：,主要取決于原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及傳動(dòng)方式，與壓縮機(jī)本身無(wú)關(guān)。P325 表4-10.4,,切向力隨轉(zhuǎn)角變化圖,,飛輪矩的確定,為達(dá)到允許的 值所必需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：,飛輪：希望重量輕又能獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J值，常采用直徑大而薄的飛輪?？砂演喚壓?jiǎn)化為薄圓環(huán)，此時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可寫(xiě)成：,工程上常用MD2來(lái)表示飛輪的調(diào)節(jié)能力，稱為飛輪矩。因此必需的飛輪矩為：,2.9 活塞式壓縮機(jī)的分類、型號(hào)與選型,活塞式壓縮機(jī)的分類,壓縮機(jī)可從不同角度分類,見(jiàn)p238表4-1.1,活塞式壓縮機(jī)的分類,按排氣壓力

40、分：,低壓壓縮機(jī) 0.31 MPa,中壓壓縮機(jī) 110 MPa,高壓壓縮機(jī) 10100 MPa,超高壓壓縮機(jī) 100MPa,活塞式壓縮機(jī)的分類,按達(dá)到排氣壓力所需的級(jí)數(shù)分：,單級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力,兩級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)兩級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力,多級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)三級(jí)或三級(jí)以上壓縮達(dá)到排氣壓力,活塞式壓縮機(jī)的分類,按氣缸中心線相對(duì)地平面位置或彼此間的關(guān)系分：,立式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面垂直,臥式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面平行 其中按曲拐的相對(duì)位置又可分為：直列臥式、對(duì)動(dòng)式和對(duì)置式,角度式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面成一角度 按氣缸排列所呈的形狀可分為：L型、W型、V型、扇型、

41、星型,活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)分析,（1）立式壓縮機(jī)，中心線與地面垂直，國(guó)內(nèi)牌號(hào)為Z型。 優(yōu)點(diǎn)： 汽缸立式布置，重力不在缸壁上，汽缸與活塞、活塞桿與填料的磨損均勻而且較小，活塞工作條件改善，使用壽命延長(zhǎng)，密封效果較好；往復(fù)力作用在基礎(chǔ)上，受力情況好，震動(dòng)小，基礎(chǔ)可??；機(jī)身受力主要是拉、壓力，機(jī)身形狀簡(jiǎn)單，重量輕；占地面積小，廠房可??；汽缸與活塞拆裝方便。,1、直列式壓縮機(jī)分為立式（Z型）和臥式（P型）,立式壓縮機(jī)的缺點(diǎn),汽缸列間距小，加工要求高；安裝調(diào)整較困難；因受列間距的限制，氣閥與級(jí)間管道不易布置，汽缸不易變型改造；當(dāng)作成級(jí)差式活塞而多級(jí)串聯(lián)時(shí)，機(jī)組高度大，為拆裝活塞，廠房要求高度大；大型立

42、式壓縮機(jī)機(jī)身太高，操作維修不方便。,(2) 直列臥式壓縮機(jī)：汽缸中心線水平布置，國(guó)內(nèi)牌號(hào)為P。,優(yōu)點(diǎn)：高度小，操作管理和維修方便；可做成多級(jí)串聯(lián)，減少級(jí)數(shù)，減少運(yùn)動(dòng)部件和填料數(shù)量，機(jī)身和曲軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；曲軸、連桿等拆裝方便；大型壓縮機(jī)的廠房高度可較低。,缺點(diǎn)：慣性力平衡度差，所以轉(zhuǎn)速不高，機(jī)器尺寸、重量較大，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)尺寸、重量都較大；多級(jí)串聯(lián)時(shí)，汽缸與活塞安裝麻煩；汽缸水平布置，活塞和十字頭重量作用在汽缸壁及滑道上磨損較重。,因臥式壓縮機(jī)的嚴(yán)重缺點(diǎn)，在大、中型的壓縮機(jī)已被淘汰，但在小型高壓壓縮機(jī)中仍有采用，發(fā)揮其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)部件和避免高壓填料等優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)壓縮機(jī)中，因壓力高，壓力比小，

43、汽缸重而機(jī)身小，所以常采用臥式壓縮機(jī)。,2、對(duì)置式壓縮機(jī),汽缸中心線夾角180度，水平放置。分為對(duì)稱平衡型和對(duì)置型。,（1）對(duì)稱平衡型壓縮機(jī) 相鄰兩列曲柄錯(cuò)角180度,這種壓縮機(jī)除了具有臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，還具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要是慣性力容易做到完全平衡。機(jī)器轉(zhuǎn)速可以提高，機(jī)器和基礎(chǔ)尺寸、重量可以減小；相鄰兩列活塞力作用相反，使軸頸受力得到改善，可減輕主軸頸和主軸瓦的磨損；可作成多列結(jié)構(gòu)，串聯(lián)汽缸少、安裝方便。,缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)部件多；填料盒數(shù)量多且受高壓力作用；機(jī)身和曲軸結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,（2）對(duì)置型壓縮機(jī),相鄰兩列曲柄錯(cuò)角不等于180。對(duì)置型壓縮機(jī)具有臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；而且汽缸可做成奇數(shù)排列，切向力較為

44、均衡，但慣性平衡差；主軸承數(shù)多，機(jī)身、曲軸的剛度較好，但主軸和機(jī)身的制造精度相應(yīng)要求較高。,3角度式壓縮機(jī),按汽缸數(shù)及中心線位置的不同，有L型、V型、W型和扇型（S型）等。 V型壓縮機(jī)的 同一曲柄銷上裝有兩列的連桿,兩列汽缸中心線夾角為45 、60 、75 、90等。一般單級(jí)壓縮機(jī)用=90 的結(jié)構(gòu)，慣性力平衡最好。,W型壓縮機(jī)的三列連桿裝在一個(gè)曲柄上，相鄰兩汽缸中心線交角45 、60 、75 等，一般單級(jí)壓縮機(jī)用=60 者慣性力平衡最好。 S型壓縮機(jī)的四列連桿裝在一個(gè)曲柄銷上，相鄰兩汽缸中心線交角45 、60 等，當(dāng)=45 時(shí)，慣性力平衡最好。,角度式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：各列一階往復(fù)慣性力的合

45、力可用裝平衡質(zhì)量的辦法達(dá)到大部分或完全平衡。 角度式壓縮機(jī)可用較高轉(zhuǎn)速；汽缸成角度布置，使汽閥容易布置與安裝，汽閥流通面積可增大。中間冷卻器、分離器等輔助裝置及級(jí)間管道可直接裝在機(jī)器上，使布置緊湊；幾列連桿在同一曲柄銷上，減少曲柄數(shù)目，曲柄短，機(jī)器軸向尺寸小，因此，主軸頸可用滾動(dòng)軸承。,通用壓縮機(jī)的系列及型號(hào),活塞壓縮機(jī)的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用維修和管理均有重要作用。國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)有以下四類系列。,1.微型空氣壓縮機(jī)系列： 排氣量在3m3/min 以下，排氣壓力在 1MPa以下的壓縮機(jī)。,,,2動(dòng)力用移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)系列 ： 這類壓縮機(jī)的排氣量在310 m3/mi

46、n 之間，排氣壓力在 0.7MPa 。 這種壓縮機(jī)采用風(fēng)冷V型結(jié)構(gòu)，體積小，重量 輕，操作維修簡(jiǎn)單。,3.動(dòng)力用固定式空氣壓縮機(jī)系列： 這類壓縮機(jī)的排氣量在310 m3/min 之間，排氣壓力在0.8MPa。這種壓縮機(jī)一般采用風(fēng)冷L型結(jié)構(gòu). 4.中、小型制冷壓縮機(jī)系列： 結(jié)構(gòu)上常采用單級(jí)單作用結(jié)構(gòu),石油化工用壓縮機(jī)的特點(diǎn),石油化工用壓縮機(jī)的特點(diǎn)：,石油化工廠內(nèi)有許多氣體與空氣的混合，在一定的比例下會(huì)發(fā)生爆炸，因此必須注意氣體的爆炸極限，采用良好的密封措施； 不少氣體對(duì)人體有毒，所以必須采取嚴(yán)格的密封和良好的通風(fēng)措施； 不飽和組分在低溫高壓下會(huì)液化而凝成液體析出，稀釋與污染汽缸潤(rùn)滑油，使

47、機(jī)件加快磨損； 當(dāng)CO 、CO2、Cl2含有水分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生酸腐蝕，所以要去除水分。,活塞式壓縮機(jī)的型號(hào)編制,（JBT2589-1999）規(guī)定了如下壓縮機(jī)型號(hào)的編制方法,功率,額定排氣壓力,單位105Pa,額定排氣量，單位m3/min,結(jié)構(gòu)代號(hào)，用拼音表示,機(jī)器特征，用拼音表示,列數(shù),,,,,,,,,,,,機(jī)型的選擇,（1）滿足使用條件；,符合以下要求：,（2）有較高的經(jīng)濟(jì)性；,（3）運(yùn)轉(zhuǎn)可靠及便于操作維修；,（4）動(dòng)力平衡性好： 慣性力平衡，切向力較平衡，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。,2活塞式壓縮機(jī)的選用原則,（1）選擇壓縮機(jī)生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)中要求的氣量相適應(yīng)，并力求機(jī)組效率高，占有廠房面積小，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、

48、維修方便； （2）考慮備用機(jī)組，即采用適當(dāng)?shù)谋ＷC系數(shù)； （3）為使壓縮機(jī)操作、維護(hù)方便，應(yīng)力求選用同一型號(hào)的壓縮機(jī)； （4）應(yīng)當(dāng)充分利用庫(kù)存和調(diào)用設(shè)備，以免積壓浪費(fèi)； （5）當(dāng)選用常壓進(jìn)氣的空氣壓縮機(jī)在高原地區(qū)使用時(shí)，因大氣壓力降低，將影響壓縮機(jī)的排氣量。,2.10 壓縮機(jī)的主要易損件,氣閥,活塞環(huán),填料函,,氣閥,活塞式壓縮機(jī)的氣閥多為“自動(dòng)氣閥”,靠閥片兩邊的壓差和彈簧實(shí)現(xiàn)啟閉。,結(jié)構(gòu)：,閥座 具有同心圓環(huán)或孔狀通道,閥片 運(yùn)動(dòng)啟閉元件,彈簧 配合氣流推力，控制閥片啟閉,升程限制器 也叫閥蓋，限制閥片升啟高度，也是彈簧座,其它 連接螺栓、螺母、鎖緊件（如開(kāi)口銷等）,氣閥,,氣閥的工作原理,

49、a-b 氣缸工作腔與閥腔之間壓力差p大于彈簧力及閥片和部分彈簧質(zhì)量，閥片開(kāi)啟，氣體進(jìn)入缸內(nèi)，閥片在氣流推力作用下，繼續(xù)上升，直到碰到升程限制器,b-c 閥片撞擊升程限制器，產(chǎn)生反彈力，若反彈力與彈簧力之和大于氣流力，則閥片會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,c-d 正常情況下，反彈現(xiàn)象較輕微，閥片在氣流推力的作用下再次貼到升程限制器上。,d-e 氣流推力大于彈簧力，使閥片停留在升程限制器上。,e-f 活塞接近止點(diǎn)位置時(shí)，活塞速度降低，氣流推力減小，當(dāng)氣流推力不足以克服彈簧力時(shí)，閥片開(kāi)始離開(kāi)升程限制器，向閥座方向運(yùn)動(dòng)。,,閥片受力分析圖,,氣閥的工作原理,對(duì)氣閥工作的要求：,1、及時(shí)開(kāi)啟、及時(shí)關(guān)閉，閥片動(dòng)作要與活塞

50、動(dòng)作匹配,2、氣閥全開(kāi)時(shí)要穩(wěn)定，不要大幅度跳動(dòng)。防止顫振，降低閥片壽命,3、氣閥的流通阻力要小,4、工作可靠，閥片和彈簧等易損件壽命要長(zhǎng)；氣閥余隙容積小，v；氣閥關(guān)閉時(shí)要嚴(yán)密l 。,,,彈簧力過(guò)弱,,彈簧力過(guò)強(qiáng),,氣閥的壽命,氣閥的壽命主要取決于閥片和彈簧的壽命,閥片： 小能量多次撞擊，易疲勞損壞,彈簧： 變形量大變形速度快，動(dòng)應(yīng)力很大,很多情況是先彈簧損壞后導(dǎo)致閥片損壞,提高氣閥壽命的方法：,,1、控制閥片升程，減少閥片傾側(cè)運(yùn)動(dòng),2、正確選材，保證制造質(zhì)量,3、增大彈簧的自振頻率,4、改進(jìn)結(jié)構(gòu)：裝橡皮墊，氣墊閥,活塞環(huán),活塞環(huán)，用于密封壓縮機(jī)與活塞之間的間隙,根據(jù)活塞環(huán)的材料及使用條件，分為

51、：,有油潤(rùn)滑的金屬活塞環(huán),無(wú)油潤(rùn)滑的非金屬活塞環(huán),,活塞環(huán)的密封原理,原理：依靠微小間隙使氣體受到阻塞和節(jié)流，實(shí)現(xiàn)密封,活塞環(huán)工作及泄漏通道,活塞環(huán),活塞環(huán)的切口形式,無(wú)油潤(rùn)滑的活塞密封,非接觸式活塞密封,接觸式活塞密封,,非接觸式活塞密封,非接觸式活塞密封：是指活塞與氣缸不接觸，保持較小的間隙值，典型的密封形式是迷宮式密封,填料函,填料函是用來(lái)密封氣缸與活塞桿之間間隙的部件。 密封原理與活塞環(huán)類似，也是靠阻塞和節(jié)流實(shí)現(xiàn)密封,特點(diǎn)： 壓差大、靠填料內(nèi)緣與活塞桿密封,填料的整體組合稱為填料函,填料函,填料函,三、六瓣平面填料,錐面填料,往復(fù)壓縮機(jī)的特點(diǎn),1、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸確定后，工作腔的容積變化

52、規(guī)律也就確定了，因此機(jī)器轉(zhuǎn)速的改變對(duì)工作腔容積變化規(guī)律不發(fā)生直接的影響，故機(jī)器壓力與流量關(guān)系不大，工作穩(wěn)定性好。,2、氣體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與氣體性質(zhì)關(guān)系不大，因此機(jī)器適應(yīng)性強(qiáng)并容易達(dá)到較高的壓力,3、機(jī)器的熱效率較高,4、往復(fù)慣性力大，轉(zhuǎn)數(shù)不能太高，機(jī)器較笨重；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多；氣體的吸入與排出是間隙的，容易造成氣流壓力波動(dòng)，引起振動(dòng)。,本章小結(jié),壓縮機(jī)的工作原理,壓縮機(jī)的熱力計(jì)算,排氣量的調(diào)節(jié)方法,機(jī)件的受力分析,理論工作循環(huán)、實(shí)際工作循環(huán)、pV圖、容積系數(shù)、多級(jí)壓縮,進(jìn)氣量、排氣量的概念、狀態(tài)方程、連續(xù)性方程,理論依據(jù)：,往復(fù)慣性力（一階、二階）、回轉(zhuǎn)慣性力的性質(zhì)及平衡方法,壓縮機(jī)的組成；氣閥、密封、填料的工作原理,