往复压缩机复习课件收藏

1、第二章第二章往复活塞压缩机往复活塞压缩机2.1 压缩机的结构和基本原理2.2 单级压缩热力计算2.3 多级压缩2.4 实际气体的压缩的热力计算2.5 压缩机的排气量调节2.6 压缩机的动力特性2.7 压缩机总体结构分析与选型2.8 往复活塞式压缩机的运行与维护2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机1?#?第一节第一节 往复活塞式压缩机的基本结构的工作原理往复活塞式压缩机的基本结构的工作原理一、基本构成和工作原理一、基本构成和工作原理二、活塞式压缩机的主要部件二、活塞式压缩机的主要部件1. 曲轴曲轴2. 连杆连杆3. 十字头十字头4. 气缸气缸5. 气阀气阀6. 活塞活塞7.

2、填料填料2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?二、活塞式压缩机的主要部件? 传动机构：传动机构：?曲轴、轴承、连杆、十字头、曲轴、轴承、连杆、十字头、皮带轮，联轴器等。皮带轮，联轴器等。? 工作机构：工作机构：?汽缸、气阀、活塞及填料组件。汽缸、气阀、活塞及填料组件。? 机体机体? 辅助系统：辅助系统：?润滑、冷却、调节等润滑、冷却、调节等2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第一节第一节 重点重点?（1）往复活塞式压缩机的工作原理）往复活塞式压缩机的工作原理 ，优、缺点。，优、缺点。（2）往复压缩机有哪些零部件组成？传动机构、工作）往复压缩机有

3、哪些零部件组成？传动机构、工作机构、辅助系统。机构、辅助系统。（3）什么是双作用活塞，活塞有哪些种类。）什么是双作用活塞，活塞有哪些种类。（4）气阀有哪些零件组成。）气阀有哪些零件组成。?（5）水冷气缸和风冷气缸的适用场合。）水冷气缸和风冷气缸的适用场合。（6）十字头的作用。）十字头的作用。?（7）连杆大、小头都与哪个零件相连。填料的作用。）连杆大、小头都与哪个零件相连。填料的作用。（8）什么是无油润滑压缩机。）什么是无油润滑压缩机。压缩机压缩机?#?2020/1/13 Monday 22:33第二节第二节 单级压缩机热力计算单级压缩机热力计算（一）、理论工作循环（一）、理论工作循环（二）、实

4、际工作循环（二）、实际工作循环（三）、排气量（三）、排气量（四）、功率和效率（四）、功率和效率(五五)、排气压力和温度、排气压力和温度2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?(一一)、理论工作循环、理论工作循环目的：研究主要工作参数：排气量、功率、压力、温度的目的：研究主要工作参数：排气量、功率、压力、温度的计算及关系。计算及关系。Q Q、P NP N、D D、n n 一、理论工作循环一、理论工作循环假设：假设：. .进排气无阻力损失，无压力脉动，无热交换；进排气无阻力损失，无压力脉动，无热交换；. .没有余隙容积；没有余隙容积；. .没有泄漏；没有泄漏；. .被压缩的是

5、理想气体，压缩过程中过程指数为常数。被压缩的是理想气体，压缩过程中过程指数为常数。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?（一）、理论工作循环三个过程（理论循环）吸气：左吸气：左右，外止点右，外止点内止点内止点压缩：右压缩：右左，热力学过程左，热力学过程排气：右排气：右左左外止点外止点?排气压力取决于排气管道中压力排气压力取决于排气管道中压力排气阀后压力（背压）。排气阀后压力（背压）。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?(一一)、理论工作循环、理论工作循环压缩过程是一定量气体的热力过程，压缩线决定于过程指数压缩过程是一定量气体的热力过程，压缩线决

6、定于过程指数 m m?pdpsvdp大小与压缩过程有关，有等温、绝热、多变三个过程。?x ? 1: pv? C?xpv ? C ?x ? k: pvk? C?x ? m: pvm? C?冷却完全冷却完全无热交换无热交换压缩中放热压缩中放热压缩中吸热压缩中吸热2020/1/13 Monday 22:33等温压缩等温压缩绝热压缩绝热压缩多变压缩多变压缩多变压缩多变压缩m=1m=kmk?#?压缩机压缩机活塞压缩机中1 ? m ? k1. 级的进气量工作循环工作循环一转一转行程容积行程容积Vh? iAPS m3?单作用：盖侧面积单作用：盖侧面积2?AP：活塞工作面积，：活塞工作面积，m?双作用：两侧工

7、作面积双作用：两侧工作面积Ap? 2A? a?计算计算?级差式：根据几个尺寸级差式：根据几个尺寸i ：同级缸数S：为行程，mVh：一转工作容积，理论吸气量。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?2. 压缩过程中容积、温度与压力的关系2、压缩过程中容积、温度与压力关系由过程方程 pV? p2VV1p2? ()V2p1T2p2? ()T1p11mm11m2m?1mV1m?1? ()V2RTpV? RT,V ?p2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?3. 理论功率理论功率等温压缩过程pV? p1V1? p2V2WT?pdp ?12P2P1p1V1p2d

8、p? p1V1lnpp1kW N?m1p2NT?p1Vnnln1000p1绝热压缩过程P2pV ? pV ? pVk?1kkk11k22kp2Wad?Vdp?p1V1()P1k?1p1?1N?mNad1kp2?p1Vnn()1000k?1p1k?1k?1kW ?#?2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机3. 理论功率理论功率多变压缩过程pV?常数常数mWpolNpolmp2?p1V1()m?1p1m?1m?1m?1mN?M1mp2?p1Vnn()1000m?1p1?1kW m：较难确定，与气缸热效率有关。热不易导出者：较难确定，与气缸热效率有关。热不易导出者m高，水高，水冷比

9、风冷好，低速比高速易导出热量，小尺寸比大尺寸易冷比风冷好，低速比高速易导出热量，小尺寸比大尺寸易导出。导出。p1V1? RT1其中看出：T1大则 W大R 大则W大2020/1/13 Monday 22:331R?M密度小的耗功。?#?压缩机压缩机(二二)、实际工作循环、实际工作循环实际中：实际中：?汽缸端部余隙容积；汽缸端部余隙容积；?吸排气过程有阻力损失；吸排气过程有阻力损失；?缸内气体有热交换。缸内气体有热交换。?工作过程气体有泄漏。工作过程气体有泄漏。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?（二）、实际工作循环（二）、实际工作循环实际过程与理论过程的区别：实际过程与

10、理论过程的区别： 由于余隙容积的存在，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、由于余隙容积的存在，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。 实际吸、排气过程中存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力实际吸、排气过程中存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力小于吸入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出管路内小于吸入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出管路内气压；吸、排气过程中有压力波动、温度变化。气压；吸、排气过程中有压力波动、温度变化。 在膨胀和压缩过程中，因为气体与气缸壁之间存在热交换，在膨胀和压缩过程中，因为气体与气缸壁之间存在热交换

11、，使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化。使得压缩过程指数与膨胀过程指数不断变化。 压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄漏，压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄漏，使指示功图面积变小使指示功图面积变小2020/1/13 Monday 22:33?名义吸、排气压力，压比名义吸、排气压力，压比压缩机压缩机?#?（三（三 ） 排气量排气量一、排气量的定义一、排气量的定义1. 实际容积流量（实际排气量）实际容积流量（实际排气量）2. 标准容积流量（标准排气量）标准容积流量（标准排气量）二、活塞压缩机的吸气量二、活塞压缩机的吸气量三、活塞压缩机的排气量三、活塞压缩机的排气量1.

12、泄漏系数泄漏系数ll2. 实际排气量实际排气量Q3. 影响排气量的因素影响排气量的因素四、凝析和凝析系数四、凝析和凝析系数2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?(三三) 排气量排气量四、凝析和凝析系数四、凝析和凝析系数1. 凝析条件凝析条件2. 凝析系数凝析系数五、气缸的工作容积及缸径的确定五、气缸的工作容积及缸径的确定2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?一、排气量的定义一、排气量的定义一、排气量定义（实际与标准两种）1. 1. 实际容积流量（实际排气量）实际容积流量（实际排气量）经压缩机压缩并在标准排气装置排出的气体过程流经压缩机压缩并在标准

13、排气装置排出的气体过程流量，换算到一级吸气口标准吸气位置的温度、压力状态下的量，换算到一级吸气口标准吸气位置的温度、压力状态下的气体容积值。气体容积值。m3/min，m3/s压缩机铭牌标识：额定排气量，特定进口状态（进气压力压缩机铭牌标识：额定排气量，特定进口状态（进气压力=105 Pa=105 Pa、温度、温度=20=20）的排气量。）的排气量。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?二、活塞压缩机的吸气量分析实际工作循环！分析实际工作循环！? 外止点：余隙容积外止点：余隙容积VcVc? 内止点内止点: :?余隙容积膨胀：余隙容积膨胀：Vc+V Vc+V 气缸内总容积：

14、气缸内总容积：Vc+ VhVc+ Vh? 吸入气体少了吸入气体少了: : (Vh?Vc)?(Vc? ?V)?Vh? ?VVh? ?V?V容积系数：?V? 1?VhVh2020/1/13 Monday 22:33(3-11)(3-11)压缩机压缩机?#?二、活塞压缩机的吸气量? 换算到标准吸入状态：换算到标准吸入状态：p1，T1pAT1V1?vVh?p1TA压力系数:温度系数: PA?P?P1T1?T?TAV1?v?p?TVh2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?1. 容积系数容积系数vVh? ?V?V1. 1. 容积系数容积系数v v?V? 1?VhVh余隙气体的膨胀过

15、程余隙气体的膨胀过程: :p2Vmc? p1(Vc? V)mm：膨胀过程系数p2Vc? V ? Vc?()p1p2?V ? Vc()p11m1m? 11mVcp2?v?1?()Vhp12020/1/13 Monday 22:331m?1?1?(?压缩机压缩机?1)Vc?Vh相对余隙?#?p2压力比?p11. 容积系数容积系数vVvp2?v?1?()Vhp11m 1?1?1?(?m?1)(3-13)(3-13)?影响因素：影响因素：、m ；?气缸余隙容积的存在使得气缸余隙容积的存在使得v1。 相对余隙容积相对余隙容积2020/1/13 Monday 22:33?活塞止点与气缸盖轴向间隙?活塞外缘

16、与气缸内径径向间隙?气体通道?阀窝容积、气阀内部容积?示功孔?容纳活塞螺栓剩余空间压缩机压缩机?#?1. 容积系数容积系数v 压力比压力比大：残余气体膨胀后所占容积大，v小极限压力比：残余气体膨胀后占据整个工作容积 Vh 即：即：?V? 01?v?1?(?1m?1)0 ? 1?(?m?1)m?max? (?1)?若：若：?0.1 ，m ?1.2则：则：?max?17.812020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机压力比对容积系数影响压力比对容积系数影响?#?1. 容积系数容积系数v 膨胀过程指数m:初期中期m ? km ? km ? k气吸热气放热p? RT m在工程中用等端点过

17、程指数代替实际膨胀指数。末期?m 越小，吸热越多，膨胀线平坦，v小。m越大，膨胀线陡，越大，膨胀线陡，?V大大膨胀过程指数对容积系数影响膨胀过程指数对容积系数影响?2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?2. 压力系数压力系数p2. 压力系数?PpA?p1,V1?v?p?TVhpA吸气终了时状态：与管道及气阀容积有关，吸气终了时状态：与管道及气阀容积有关，pA? p1?P?1换算到换算到p1状态体积变小，状态体积变小，影响因素：弹簧力：过强则提前关闭，活塞到内止点下降大。经验确定：常压进气?P? 0.95 0.98以后各段?P? 0.981.00pAT1V1?vVh?p1

18、TA2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?3. 温度系数温度系数T3. 温度系数?T? 缸壁温度约为吸排气温度的平均值缸壁温度约为吸排气温度的平均值T1?T22?吸入新气从汽缸壁吸收了热量，温度升高TA?，气体比容 T1T1?折合到标准吸气状态的吸气量就减少，?TA影响因素：气体性质：导热性、缸壁温度：冷却好坏2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?三、活塞压缩机的排气量三、活塞压缩机的排气量1. 泄漏系数?lV2V21单级?l?V1V2?Vl1?Vl?内泄漏内泄漏?外泄漏外泄漏V2第第 i i 级及本级以后级及本级以后各级泄漏量之和各级泄漏量之和

19、多级V2V2?li?V1iV2? ? Vl主要是填料、活塞、气阀的严密性?l? 0.90 0.98? 质量好、密封可靠，取高值? 高压级、级数多，取低值? 无油润滑，取低值? 气体分子、粘度小，取低值2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?2、实际排气量、实际排气量? 排气系数：排气系数：?v?p?T?l?Vhn? 实际排气量：实际排气量：Q ? V2n?lV1n?v?p?T?lVhn? 排气系数；Vh工作容积工作容积m3/ r；n 转速转速r/ s；Q 排气量排气量m3/s 一级吸入状态一级吸入状态? 多级压缩机：整台机器的排气量取决于一级缸吸气量多级压缩机：整台机器的

20、排气量取决于一级缸吸气量Q ? V2n ?Vhn ?v?p?T?lVhn2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?3. 影响排气量因素影响排气量因素 ?V，?余隙在结构设计中要使之小。余隙在结构设计中要使之小。 生产中可用加大生产中可用加大 ? 来调节气量。来调节气量。 m ?V? 提高提高?T 改善冷却效果使改善冷却效果使 密封良好密封良好?l? n作为气量调节办作，但功耗增加大于气量增加作为气量调节办作，但功耗增加大于气量增加 增压器增压器 2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?1. 凝析条件凝析条件? 1、 pb? pv：饱和状态：饱和状态?

21、1、pb? pv: 不饱和状态，无凝液析不饱和状态，无凝液析出出? 1、pb? pv：过饱和，不稳定，有：过饱和，不稳定，有 水析出，水析出， 直到直到? 1析出过程停止析出过程停止一级吸入PV1?1T1 水蒸气分压Pb?1 PVPP干气分压1 ?1V一级压缩后P2 (P1)P1水蒸气分压Pb?PV 1P1 ?#?2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机（四）（四） 功率和效率功率和效率一、指示功率一、指示功率1. 实测法确定指示功率实测法确定指示功率2. 解析法确定指示功率解析法确定指示功率二、轴功率和驱动机功率二、轴功率和驱动机功率1. 轴功率轴功率2. 驱动功率驱动功率三

22、、效率和比功率三、效率和比功率2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?一、指示功率一、指示功率一、指示功率一、指示功率指示功：压缩机中直接消耗于压缩气体的功。“压力压力容积容积”指示图上一个循环所指示图上一个循环所需 的外功指示功率：单位时间消耗的指示功。?理论工作循环：理论工作循环指示功理论工作循环：理论工作循环指示功求解理论指示功率求解理论指示功率?实际压缩机：实测法确定指示功率实际压缩机：实测法确定指示功率?新设计压缩机：解析法计算新设计压缩机：解析法计算2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?二、轴功率和驱动机功率二、轴功率和驱动机功率1.

23、1. 轴功率轴功率驱动轴上所需之功N=Ni+传热、泄漏损失+机械损失?内功率内功率?机械效率机械效率图图3-31 3-31 压缩机能量分配图压缩机能量分配图2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?三、效率和比功率三、效率和比功率压缩机的效率是衡量压缩工作经济性的重要指标。工程上为了压缩机的效率是衡量压缩工作经济性的重要指标。工程上为了便于比较，常取理论循环所消耗的功率作为衡量实际压缩循环便于比较，常取理论循环所消耗的功率作为衡量实际压缩循环的基础。根据基准不同，可有几种效率。的基础。根据基准不同，可有几种效率。1. 1. 指示效率（理论效率）指示效率（理论效率）压缩机理论

24、压缩循环功率与实际压缩循环指示功率之比。压缩机理论压缩循环功率与实际压缩循环指示功率之比。 等温指示效率等温指示效率?i?isNis?Ni 绝热指示效率绝热指示效率?i?adNad?Ni注意：同一台压缩机用不同、基准定义的指示效率其值不相注意：同一台压缩机用不同、基准定义的指示效率其值不相同，例如同，例如?i?ad?i?is，但不能理解为绝热压缩过程优于等温，但不能理解为绝热压缩过程优于等温压缩过程，只表明同一事物用不同基准衡量的结果。对不同压缩过程，只表明同一事物用不同基准衡量的结果。对不同压缩机不能用不同定义的指示效率比较其优劣。压缩机不能用不同定义的指示效率比较其优劣。2020/1/13

25、 Monday 22:33压缩机压缩机?#?三、效率和比功率三、效率和比功率2. 2. 轴效率（总效率）轴效率（总效率）理论压缩循环功率与轴功率理论压缩循环功率与轴功率 N N的比值。的比值。不仅反映了压缩缸内的循环效率，而且反映了运动机构机不仅反映了压缩缸内的循环效率，而且反映了运动机构机械摩擦损失的影响。械摩擦损失的影响。Nis 等温轴（总）效率等温轴（总）效率?i?is?一般一般?is? 0.60 0.75N 绝热轴（总）效率绝热轴（总）效率?i?adNad?N一般一般?ad? 0.85 0.97? 等温轴功率还能反映热交换造成的损失情况，常用于评价?冷却较好的水冷式压缩机的经济性。?

26、大多数压缩机实际压缩过程更接近于绝热过程，故大多采用?绝热轴效率来评价和比较。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?三、效率和比功率三、效率和比功率3. 3. 比功率：单位排气量所消耗的轴功率比功率：单位排气量所消耗的轴功率NNr? kW3-1m ?minQ反映同类型压缩机在相同的吸排气条件下能量消耗指标的先进性，是动力用空压机主要指标，比较时冷却水进出口温度及水耗量相同。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?（五）节 排气温度及排气压力一、排气温度一、排气温度二、排气压力二、排气压力2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?

27、一、排气温度一、排气温度在标准排气位置测得的温度，小于缸内压缩终温。T2? T1?m?1mm：气体性质及冷却情况有关m?1? 0等温：mm?10.4? 0.286绝热：m1.4排气温度的限制排气温度的限制（1）有油润滑：润滑油闪点）有油润滑：润滑油闪点（2）无油润滑：材料限制）无油润滑：材料限制（3）介质性质限制）介质性质限制2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?一、排气温度一、排气温度要求：油闪点不低于要求：油闪点不低于200240排气温度比闪点低排气温度比闪点低2040 固定式固定式160 移动式移动式180 （2）无油：）无油：170180 ，材料限制，材料限制（

28、3）工艺用压缩机：介质性质限制石油裂解气：聚合成胶状物， 100 乙乙炔：高温分解聚合生热爆炸，炔：高温分解聚合生热爆炸，100 烯：分解，烯：分解，80100压缩机压缩机?#?2020/1/13 Monday 22:33二、排气压力二、排气压力排气压力：决定于排气端系统压力，或排气罐压力、背压虽然压缩机名牌上都标明了额定排气压力，但压缩机工作时的排气压力往往取决于压缩机和排气系统之间的气量平衡关系，只有压缩机的排气量和系统的用气量之间达到供求平衡关系时，才能保证压缩机排气压力稳定。? 排气量=需求量： 稳定压力下运行? 排气量需求量： 压力上升，高出一定限度出现事故2020/1/13 Mon

29、day 22:33压缩机压缩机?#?第二节第二节 重点重点?（1）理论压缩循环的）理论压缩循环的4点假设。点假设。（2）往复压缩机的工作过程属于哪一种，多变，绝热）往复压缩机的工作过程属于哪一种，多变，绝热（3）理论压缩循环中级的进气量，行程容积。）理论压缩循环中级的进气量，行程容积。（4）实际循环与理论循环的区别。）实际循环与理论循环的区别。（5）余隙容积及其对压缩过程的影响。）余隙容积及其对压缩过程的影响。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第二节第二节 重点重点?（6）什么是压缩机的吸气量、排气量、供气量？）什么是压缩机的吸气量、排气量、供气量？（7）影响排气量

30、的因素有哪些？排气量的计算。）影响排气量的因素有哪些？排气量的计算。（8）影响容积系数的因素有哪些，与容积系数的变化）影响容积系数的因素有哪些，与容积系数的变化关系。容积系数的计算。关系。容积系数的计算。（9）什么是温度系数、压力系数。）什么是温度系数、压力系数。（10）凝析现象、凝析的条件。）凝析现象、凝析的条件。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第二节第二节 重点重点?（11）什么是往复压缩机的指示功率、内功率？）什么是往复压缩机的指示功率、内功率？（12）等温指示效率、绝热指示效率、等温轴效率、绝）等温指示效率、绝热指示效率、等温轴效率、绝热轴效率。热轴效率。

31、（13）比功率的含义。）比功率的含义。（14）影响排气温度的因素。）影响排气温度的因素。（15）影响排气压力的因素。）影响排气压力的因素。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第三节 多级压缩一、多级压缩的优点一、多级压缩的优点二、压力比分配二、压力比分配三、最佳压力比三、最佳压力比e0和级数的选择和级数的选择2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?一、多级压缩优点多级压缩优点多级压缩优点1. 节省压缩气体的指示功2、提高气缸利用率（容积效率）3. 降低排气温度4、降低活塞上最大气体力（活塞力）2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩

32、机?#?二、压力比分配二、压力比分配原则：压力比分配应按最省功原则进行。原则：压力比分配应按最省功原则进行。等压比原则。等压比原则。各级工作容积：各级工作容积：V、V、VVZ各级吸气压力：各级吸气压力：P 1、 P 1 、P1P1Z各级吸入温度相同T1，过程指数相同mzt?2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?三、最佳压力比三、最佳压力比?0和级数的选择和级数的选择1. 最佳压力比：等温效率最高时，实际指示功率Ni最小，即最省功。最佳压力比最佳压力比0?m?1m1?m?1?m?1?1?mln?1?m0ln?tz ?ln?02020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第三节第三节 重点重点?（1）往复压缩机多级压缩的优点？）往复压缩机多级压缩的优点？（2）压力比的分配原则？）压力比的分配原则？（3）最佳压力比的确定原则（等温指示效率最高）。）最佳压力比的确定原则（等温指示效率最高）。2020/1/13 Monday 22:33压缩机压缩机?#?第五节第五节 压缩机的排气量调节压缩机的排气量调节一、变工况工作一、变工况工作1. 吸气压力改变吸气压