往复式压缩机基本构成和工作原理

1、往复式压缩机基本构成和工作原理基本构成和工作原理一、总体结构和组成(1)工作腔部分：气缸、活塞、活塞杆、活塞环、气阀、密封填料等；(2)传动部分：曲柄、连杆、 十字头；(3)机身部分：机身、中体、 中间接头、十字头滑道等；(4) 辅助部分：润滑冷却系统、 气量调节装置、安全阀、滤清器、缓冲器等。25217 U 19瓦图,1沽塞式压妬机总体结构*(,调幷装Jt； 2-拄fih?_气肉僅閒1 4蛋薩t 5址活專姐件I 5 I扱軌气诅|7I缄軒夬客*8洁辜杆*9密拥Jfl料*10 -1 iftftili H-中何接轟；12*甜油环13-十字头姐件$II十字头一中16-连杆俎件t 17-fftr19-

2、ffitti20-机舜i 21 B级汽亂*22支23 OHRnili 24 -25-犒联轴h27靈功电机匸处一w级代tn出一YJSHII8活專坏；g丄ftK. IflWi U邊qph 12排气1、机构学原理和构成(1)活塞压缩机的机构学原理如 图2-2所示。(2)控制气体进岀工作腔的气 阀如图2-3所示。E3代脚结悔利工件陳理水盘詔I淘带II-用冲*34一幵附赋制3*二、汽缸基本形式和工作腔(1)单作用汽缸对压缩机的汽缸而言，缸内仅在活塞一侧 构成工作腔并进行压缩循环的结构称为单作用汽缸。(2)双作用汽缸一-1tUf他眉作用图2 4压輸机汽缸形式4I二三在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同 级次

3、压缩循环的结构称为双作用汽缸。（3）级差式汽缸通过活塞与汽缸结构的搭配, 构成两个或两个以上工作腔，并在各个工作腔内完成两个或两 个以上级次的压缩循环的结构，称为级差式汽缸。（4） 平衡腔有些多工作腔汽缸， 其中的一个腔室仅与 某个工作腔进气相通，而不用于气体压缩，起力平衡作用，称为 平衡腔。（5） 工作腔容积式压缩机中，直接用来处理气体的容积可变的封闭腔室称为工作腔，一个压缩机可能有一个工作腔， 也可能有多个工作腔，同时或轮流工作，执行压缩任务。（6） 工作容积工作腔内实际用来处理气体的那部分体积称为工作容积。（7） 余隙容积工作腔在排气接触以后， 其中仍然残存一 部分高压气体，这部分空间称

4、为余隙容积，余隙容积一般有害。四、压缩机结构形式（1）列压缩机中，把一个连杆对应 的一组汽缸及相应的动静部件称 为一列。一列可能对应一个汽缸， 也可能对应串在一起的多个汽缸。（2）分类：立式、卧式、角度式。（3）立式压缩机的汽缸中心线与地面垂直。（4）卧式压缩机的汽缸中心线与地面平行。（5）角度式压缩机 如图，包括L型、V型、W型、扇形、星型等。图2 -47用缁桃朋同勿类也成* (H) U 卜 tG (c1时“心 (d1 1i iV A! (c) L !w V时中：(h. i)嘲卒；城地2.1.2压缩机的工作过程压缩机的工作过程一、级的理论循环压缩机的循环：活塞往复运动一次，在气缸中进行的吸气

5、、压缩、排气等过程的总和。其中吸、排 气是一般气体的流动过程，压缩过程为热力过程。气体经过一个工作循环也称为一级。(1)理论循环的基本假设(理论循环的特点)1工作腔内无余隙容积，缸内气体全部排出；2气体通过进、排气阀无压力损失、压力波动、热交换，保 持恒定出；3压缩过程和排气过程气体无泄漏；4气体为理想气体，压缩过程指数为定值，即n=const ;5压缩过程为等温或绝热过程，q=0。(2)级的理论循环的过程内止点：活塞运动到达主轴侧的极限位置。外止点：活塞运动到达远离主轴侧的极限位置。行程：活塞从一个止点到另一个止点的距离称为“行程”。 图2-2 中，4-1-2-3-4 表示压缩机的一个理论工

6、作循环。图-2 往复压缩机的理论循坏挹示图（3）级的理论循环功1说明：理论循环进气量 V1:理论循环中所进的气体量，为活塞面积与其一个行程的乘积。V1= ApXs2式中：Ap活塞面积，m ; s活塞行程，m。习惯上称该容积为行程容积，以Vs表示，VS=V1O2理论循环指示功指示功：吸气、压缩、排气过程功之和。在压力指示图 （P-V） 上反映为循环所包围的面积，表示完成该循环所需要 的外功。正负规定：气体对活塞做功，其值为正，活塞对气体做功，其 值为负（与工程热力学中的规定相反）。进气过程功：排气过程功：压缩过程（活塞对气体做功）：2*巳?!P*VP2TPPt2s50J Xa总的过程指示功：（式

7、 2-2，由 P-V 图得）12绝热过程等温过程:炉广川；卅；十理想气体的三种循环指示功12定温过程12多变过程? 定溫Qc-多变 65“ V2J Vti图A3三种循环及指示功绝热过程:比二加;山巴多变过程:卜和kiE 牺1m n 巧=-p（-）wm -1 p、三种过程功耗比较圉2-7不同压骗甜环过握的功耗和能交换结论：三种循环中，等温过程最省功。图（a）表示随着多变指数 m 的增长，压缩过程曲线愈加远 离等温曲线，压缩机耗功越多。图（b）阴影部分表示了不同过程指数时压缩过程中传出或传 入热量的多少。压缩过程中，容积、温度与压力的关系设初始状态为：P1、VI、T1，压缩终了， P2、V2、T2

8、,过程指 数为 n。则：Tn池一1V对于理想气体绝热过程：对于实际气体: 2*rarsZ1, Z2实际气体相应于1、2状态的压缩性系数。二、级的实际循环(1)实际循环的特点(与理论循环的差别)：1汽缸存在余隙容积；2进、排排气通道及气阀有阻力损失；3气体与汽缸各接触面间存在温差，过程指数不恒定；4汽缸容积不可能绝对密封，存在泄漏；5阀室容积不是无限大，与工作腔相连的部分容积产生压力 脉动；6实际气体与理想气体存在差别；理想气体：pV = MRT实际气体：pVZMRT7特殊条件下使用的压缩机：进气或排气系统为固定密封容 积的场合，进气过程中压力回明显下降，排气过程中压力 会明显升高。(2)实际循

9、环的吸气量式中：nV容积效率;阳厂牡宾宵術孫世力櫛示阳29帜o入v容积系数;入P压力系数;入T温度系数;入S进气系数间通道容积以及活塞与第一道活塞环间的容积。影响：a行程容积一定时，压力比和膨胀指数相同的情况下， 相对余隙越大，容积系数越小；各系数的物理意义：余隙的组成：气缸端面与活塞端面间隙，气缸至进、；排气阀之（狗余牌喜00 伍力比膨帐指敌齡图2 10结构利运行參数对容积系败与进 T 址的彫响容积系数入v：由于气缸存在余隙容积，使气缸工作容积的部分被膨胀气体占据。vArypLi忑二二1 二1 （电y 1二1a（纣对实际气体，考虑压缩性有:Z1心二1 1）b相对余隙和膨胀指数一定的情况下，排

10、气压力越高， 容积系数越小，当压力比或者余隙容积达到一定数 值时，压缩机的进气量可以为零。c其他条件相同时，膨胀指数减小过程曲线变得平坦， 气体占据的汽缸容积更大，容积系数越小。压力系数入p：由于进气阻力和阀腔中的压力脉动，使吸气点a的压力低于名义进气压力。由此将气缸工作容 积内压力为 Pa 的吸气量折合到名义进气压力 P1 时，则减少厶 V2,可近似认为：- Z APi温度系数入T：它的大小取决于进气过程中加 给气体的热量。热量来源：一是进气过程中的传热，二是进气过程中压力损失消耗的功转化为热量加给气体。(3)级的循环指示功二(1 -)卩和；一1(1 +心)尸-1m-1式中：5S,5o进气相

11、对压力损失和总的相对压力损失；m 压缩过程指数。一般低压力级取 m=(0.95 0.99)k，中、高压级 m=k,若气缸外部冷却良好，可取得比绝热指数小，若气缸进行喷液冷却或以氟里昂为压缩介质，m=1.11.2三、多级压缩（1）多级压缩的理由定义：多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器 进行冷去卩。节省压缩气体的指示功，提高经济性。a、等温过程最省功；b、实际压缩都偏离等温过程，压力比越大偏离越严重；c、多级压缩省功在 p V 图上的表示；d、多级压缩中的回冷完善度及其对耗功影响。降低排气温度排气温度的限制：润滑油氧化、积炭、气体燃爆。3提高容积系数采

12、用多级压缩使各级压力比降低，容积系数增高，尤其是 第一级的容积系数提高，对减小整机尺寸有I级缸H级缸务级压缩机示意图冷却或以氟里昂为压缩介质，m=1.11.2显著效果。4降低活塞上的气体力a、运动机构上受力减少，重量减轻;b振动减小;c、机械效率提高。例：如图，两台机器的转速、行程、原始温 度都相同，气体从1bar 压缩到 9bar，一台用单级压缩，一台为两级压缩，通过计算可知，采用两级压缩比单级压缩减小活塞力约 40%（2）级数的选择单级的最佳压力比级的等温指示效率： 级的理论等温循环指 示功与实际循环指示功之比，即:PFIKE=-亠-十必）严-1fi-i实际多级压缩机的单级压缩比多在3左

13、右。一定压力损失下，过程指数越小，级的最佳压力比越高。级存在一个使等温指示效率最高的最佳压力比。多级压缩机的最佳级数目的：从省功角度出发，应使整个机器的等温指示效率最高。 级的选择其他原则a、大型连续运转机器，以省功为原则；b、微小型机器以低成本、低 价格为原则，同时根据每一级的排气温度要求为原则，在允许范围内，级数应尽量少，减 轻重量；c、对温度有特殊要求的气体压缩机，以排气温度的要求为原则；d、从运转可靠角度，级数太多、太少都不合适。常见压缩机的级数与压力的关系统计如下，可作为参考。压缩机的级数与压力的关系终压(表压)/MPa0.3-10.6-6141.53.6-40| 15-100 (80-150级数1234II 5-6 H7(3)压力比的分配对于理想气体，各级回冷完全时，按等压力比分配总压力比, 等温指示效率最高，即各级压力比为：压缩机设计时，压力比的分配不能只考虑 省功这一原则，还要考虑其他一些因素，如下。a、为提高压缩机的总体容积效率，一般第一级的压力比选得小一些，比其他级低约 5%-10%b、如果第一