容积式压缩机节实用教案

1、 压缩机的分类 按工作原理 容积式压缩机 动力式压缩机 通风机 按排气压力 鼓风机 压缩机（低压、中压、高压、超高压） 单级压缩机 按级数 两级压缩机 多级压缩机 小型压缩机 按功率(gngl)大小 中型压缩机 大型压缩机复习上节主要(zhyo)内容第1页/共62页第一页，共62页。2 2 容积容积(rngj)(rngj)式压缩机式压缩机 容积式压缩机 依靠工作腔容积的变化来压缩气体，工作腔容积的变化是由运动部件的周期运动来实现的。分为：往复式压缩机和回转式压缩机。 容积式压缩机的特点 机器转速的改变(gibin)对工作容积的变化规律没直接影响，故压力与流量关系不大，工作稳定性较好； 气体的吸

2、入、排出与气体性质无关，故适应性强、易达到较高压力； 机器热效率高（因为泄漏少）； 结构复杂，往复式的易损件较多； 气体脉动大，易引起气柱、管道振动。第2页/共62页第二页，共62页。 主要讲解往复式压缩机主要讲解往复式压缩机2.1 2.1 往复压缩机基本构成和工作过程往复压缩机基本构成和工作过程2.2 2.2 往复压缩机热力和动力性能往复压缩机热力和动力性能2.3 2.3 往复压缩机气阀和密封往复压缩机气阀和密封2.4 2.4 往复压缩机调节和其他附属系统往复压缩机调节和其他附属系统(xtng)(xtng)2.5 2.5 往复压缩机选型和结构实例往复压缩机选型和结构实例2.6 2.6 回转式

3、压缩机回转式压缩机2 2 容积容积(rngj)(rngj)式压缩机式压缩机第3页/共62页第三页，共62页。 2.1 2.1 往复压缩机基本构成(guchng)(guchng)和工作过程内 容 提 要往复压缩机理论循环和实际循环的区别？往复压缩机总体结构？往复压缩机的工作过程？为什么要采用多级压缩？第4页/共62页第四页，共62页。2.1 往复压缩机基本构成往复压缩机基本构成(guchng)和工作过程和工作过程2.1.1 基本构成和工作原理结构示意图：立式 L型 H型 L型动画 V型动画机构学原理图：有十字头、无十字头总体构成：视频工作腔部分 汽缸、气阀、活塞传动部分 曲轴、连杆、十字头、活塞

4、杆、十字头销、曲柄销机身(j shn)部分 支承（连接）气缸与传动部分辅助部分 润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、缓冲器 第5页/共62页第五页，共62页。汽缸的基本形式 单作用：活塞只有一个工作面，活塞和汽缸构成一个工作腔。 双作用：活塞有两个工作面，活塞和汽缸构成两个工作腔（两个 工作腔进行相同级次的压缩） 级差式：活塞和汽缸构成两个或两个以上(yshng)工作腔（工作腔内进行 不同级别的压缩） 级：完成一次气体压缩称为一级 平衡腔：不进行气体的压缩的容积腔，其中通入适当压力的气 体， 以使活塞往返行程中的活塞力比较均衡。2.1.1 2.1.1 基本构成(guchng)(guchn

5、g)和工作原理第6页/共62页第六页，共62页。压缩机结构形式 列：把一个连杆对应的一组汽缸及相应动静部件(bjin)称为一列 （几个连杆就是几列）； 一列可能对应一个汽缸，也可能对应串在一起的几个汽缸。根据汽缸中心线与地平面的相应位置，可分为： 立式、卧式、角度式对动式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动两两相向； 对置式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动不对称。2.1.1 2.1.1 基本(jbn)(jbn)构成和工作原理第7页/共62页第七页，共62页。 级的理论循环 循环:一次进气、压缩、排气过程为一次循环。 （曲轴旋转一周，活塞(husi)往复运动一次，气缸内相继实现进

6、气、压缩、排 气的过程，即完成一工作循环）级的理论循环的特点：气阀无压力损失，且进、排气压力无波动。压缩过程为绝热或等温过程。所压缩气体为理想气体，压缩过程指数为定值。被压缩气体全部排出汽缸。无泄漏。 基本概念：内止点（下止点）外止点（上止点）进程走向外止点回程走向内止点行程两止点间距离示功图（P-V图）2.1.2 2.1.2 压缩机级的工作(gngzu)(gngzu)过程第8页/共62页第八页，共62页。1.理论循环级的进气量（行程容积） 行程容积=活塞(husi)迎风面积行程 单作用汽缸： 双作用汽缸： 理论进气量 =行程容积2.理论循环指示功（活塞(husi)对气体做功为“正”） 指示功

7、：完成一个循环所需要的外功。 功力位移SAVps 级的理论(lln)(lln)循环221121VpdVpVppVSApVVp排气过程功：）（压缩过程功：吸气过程功：，功()2SPPPVA SAASA S杆（2-1）1SVV第9页/共62页第九页，共62页。 级的理论(lln)(lln)循环 JVdppdVVpVpWppVVi21211122121 11()11kki adpkWpVkp指示(zhsh)功：绝热过程(ju r u chn):11 11 1()kkkkpVpVpVVp代入式（2-2）可得：（2-2）（2-3）第10页/共6

8、2页第十页，共62页。等温过程:21 11lni ispWpVp多变过程(guchng): 级的理论(lln)(lln)循环11 11 1()mmmmpVpVpVVp1 11 1pVpVpVVp（2-4）代入式（2-2）可得：代入式（2-2）可得：121 11()11mmpmWpVmp第11页/共62页第十一页，共62页。 级的理论(lln)(lln)循环第12页/共62页第十二页，共62页。一 . 级的实际循环的特点：进、排气阀有损失; 进、排气阀阀腔不是无限大，有压力波动; 工作容积间断吸气和排气，有压力脉动 （实际进气压力低于名

9、义值；实际排气压力高于名义值） （进、排气过程由直线变为曲线）有余隙存在活塞与气缸端面活塞环、气缸、活塞间隙汽缸与气阀的通道(tngdo)（见教材P46：图2-40）活塞杆与汽缸底座的间隙（在填料以前部分） （实际循环有一个膨胀过程） 级的实际(shj)(shj)循环第13页/共62页第十三页，共62页。 过程指数(zhsh)不是定值 （由于冷却和热惰性因素，壁面温度基本恒定） 吸气吸气过程气体吸收热量 排气排气过程气体放出热量 压缩压缩过程为多变过程，压缩过程指数(zhsh)为变量 （吸热压缩 绝热压缩 放热压缩） 膨胀膨胀过程为多变过程，膨胀过程指数(zhsh

10、)为变量 （放热膨胀 绝热膨胀 吸热膨胀）有泄漏非理想气体，为实际气体 特殊条件时，如进气或排气系统为固定密封容积 级的实际(shj)(shj)循环第14页/共62页第十四页，共62页。 级的实际(shj)(shj)循环第15页/共62页第十五页，共62页。二 . 实际循环级的进气(jn q)量 容积系数由于余隙容积气体膨胀使进气(jn q)量减少的程度 压力系数由于进气(jn q)压力降低使进气(jn q)量减少的程度 温度系数由于进气(jn q)温度升高使进气(jn q)量减少的程度 级的实际(sh

11、j)(shj)循环1SvSVV21SpSVV32StSVV（2-8）（2-7）（2-6）第16页/共62页第十六页，共62页。吸气系数=容积系数压力(yl)系数温度系数 即： 实际进气量：SsstpvsVVV3123312SSSSsvptSSSSVVVVVVVV（2-9） 级的实际(shj)(shj)循环第17页/共62页第十七页，共62页。1.容积系数(xsh) 理想气体： 实际气体： 1111111sc111mmsssssvVVVVVVVVV11134mVZZ（2-10） 影响影响v的因素的因素(yn s)(Vs一一定时定时)：1） 2.1.2.

12、2 级的实际(shj)(shj)循环（2-11） 2） 3）mv第18页/共62页第十八页，共62页。进气(jn q)压力(绝压)105 Pa 任意k值时 k =1.4时 1.5 m=1+0.5(k-1)m=1.20 1.5-4.0 m=1+0.62(k-1)m=1.25 4.0-10 m=1+0.75(k-1)m=1.30 10-30 m=1+0.88(k-1)m=1.35 30 m=k m=1.40膨胀过程指数(zhsh)m的确定 级的实际(shj)(shj)循环第19页/共62页第十九页，共62页。2. 压力(yl)系数p11pppppapa，则则压压力力9

13、80950.P 01980.P 吸气(x q)结束时，p与关闭状态的弹簧力、进气管道中的压力(yl) 波动有关。一般取：级 其它级3. 温度系数t 级的实际循环 t与冷却好坏、该级的压比有关。一般取：t =0.920.98。(参考图2-12)第20页/共62页第二十页，共62页。三. 实际循环指示功设膨胀过程指数=压缩(y su)过程指数，即：，且为定值； 进气相对压力损失： (根据图2-14取值) 排气相对压力损失： 进、排气总压力损失：0sd22dpp11spp 级的实际(shj)(shj)循环2201100(1)1(1)(1)1

14、111ddssdsdspppp （2-16）第21页/共62页第二十一页，共62页。12111112111121111211110()()11()()11()11(1)(1)11(1)(1) (1)11nnicSmmcnnSndnsVSsnnsVSpnWp VVVnppmp VVmppnpVnppnpVnpnpVn级的实际循环(xnhun)指示功：（1）对于理想气体：（2）对于(duy)实际气体：112101(1) (1)112nnisVSZZnWpVnZ（2-17）（2-18）第22页/共62页第二十二页，共62页。其中(qzhng)：说明：说明：余隙气体不耗功。余隙气体不耗功。实际压缩循环

15、比理论压缩循环耗功多，多在实际压缩循环比理论压缩循环耗功多，多在中中 间冷却器、气阀阻力损失、流动损失。间冷却器、气阀阻力损失、流动损失。实际气体指示功用实际气体指示功用(gngyng)系数修正系数修正1212ZZZ 级的实际(shj)(shj)循环第23页/共62页第二十三页，共62页。多级压缩 一、多级压缩的理由 省功省功的原因有中间冷却器.见图 回冷完善的定义注意 因冷却不完善使气体温度比原始温度每增高3，约使下一级功耗增加(zngji)1。理论上，级数越多，越接近等温压缩，越省功。 多级压缩(y su)(y su)第24页/

16、共62页第二十四页，共62页。降低(jingd)排气温度 T2T2过高，则：润滑油失效（变质(bin zh)、粘性下降）, 积炭 。腐蚀、爆炸。 多级压缩(y su)(y su)第25页/共62页第二十五页，共62页。 降低活塞降低活塞(husi)(husi)力力因为级间冷却因为级间冷却进每级的气量容积进每级的气量容积每级的活塞每级的活塞(husi)(husi)截面积截面积每级活每级活塞塞(husi)(husi)力力 例如：见图例如：见图进气压力：进气压力：0.1MPa0.1MPa出口压力：出口压力：0.9MPa0.9MPa提高提高(t go) v (t go)

17、v 多级压缩(y su)(y su)第26页/共62页第二十六页，共62页。二、级数的选择级数多，危害在于：结构复杂设备(shbi)费用多摩擦损失、流动损失多中间冷却装置多，动力费用多确定级数的原则是：大、中型省功小型移动式重量，省功排气温度限制结论：一定的排气温度下，尽可能少级数、少重量。 多级压缩(y su)(y su)第27页/共62页第二十七页，共62页。三、压比的分配假设：不考虑(kol)气体可压缩性的差异；不考虑(kol)压力损失、余隙影响；各级多变压缩指数相等；回冷完善。压比的分配的原则多级压缩中，各级压比相等，则各

18、级消耗功相等，而压缩机的总功耗最小。压比分配的表达式为： 多级压缩(y su)(y su)第28页/共62页第二十八页，共62页。 注意：有时(yush)1， 2， 3， 、Z不等，但是,仍符合上式。 实际压比分配中，按照： 实际工艺要求； 压比受平衡力的限制； 1取小些，以使 v1，Vs1 ,取即即 Z Z取小些，使调气量取小些，使调气量(qling)(qling)时，不致时，不致T2T2太太大。大。 破坏等压比分配原则的代价破坏等压比分配原则的代价: : 功耗大功耗大 多级压缩(y su)(y su)第29页/共62页第二十九页，

19、共62页。 例题： 1m3空气由0.1MPa两级压缩到0.9MPa，如果中间(zhngjin)冷却完善，求： （1）等压缩比分配时的理论耗功; （2）一级压比为2.5，二级压比为3.6时 的理论耗功。第30页/共62页第三十页，共62页。 解： 因为中间冷却完善(wnshn),所以 所以1112111222(1)(1)11kkkkiiiSSSSkkWWWP VP Vkk12SSTT11012202SSSSSSP VNR TP VNR T111211122211.4 161.4111(1)(1)111.42(1)2 0.1 1013111.4 1258116.67kkkkiiiSSSSkkSSk

20、kWWWP VP VkkkP VkJ （）1122SSSSP VP V120.930.1（1）第31页/共62页第三十一页，共62页。1112111222111111121.4 11.4 1661.41.4(1)(1)11(1)(1) 1012.510.1 1013.611.4 11.4 1104742.13 154674.8259416.93kkkkiiiSSSSkkkkSSSSkkWWWP VP VkkkkP VP VkkJ （）+（）（2）两者相差(xin ch)：259416.93-258116.67=1300.26J第32页/共62页第三十二页，共62页。1.教

21、材p97习题12.温度为20、压力为 Pa的空气(kngq)经活塞式压缩机两级压缩至 Pa，两级压缩比相等。求： （1）如果中间冷却完善，求第二级理论排气温度； （2）如果第一级冷却后空气(kngq)温度为25，求压缩5m3 所需要的理论耗功。51015109作 业第33页/共62页第三十三页，共62页。第34页/共62页第三十四页，共62页。第35页/共62页第三十五页，共62页。 往复(wngf)压缩机机构学原理图（有十字头）：第36页/共62页第三十六页，共62页。往复(wngf)压缩机机构学原理图（无十字头）：第37页/共62页第三十七页，共62页。 阀片的开启、关闭由汽缸内外气体压力

22、差与弹簧力控制； 弹簧作用：主要帮助(bngzh)阀片关闭，同时减轻阀片与升程限制器的 撞击第38页/共62页第三十八页，共62页。第39页/共62页第三十九页，共62页。第40页/共62页第四十页，共62页。第41页/共62页第四十一页，共62页。第42页/共62页第四十二页，共62页。第43页/共62页第四十三页，共62页。第44页/共62页第四十四页，共62页。第45页/共62页第四十五页，共62页。第46页/共62页第四十六页，共62页。第47页/共62页第四十七页，共62页。第48页/共62页第四十八页，共62页。第49页/共62页第四十九页，共62页。第50页/共62页第五十页，共

23、62页。进气进气(jn q)压力：压力：0.1MPa出口压力：出口压力：0.9MPa 设：截面积：设：截面积：第51页/共62页第五十一页，共62页。第52页/共62页第五十二页，共62页。 往复(wngf)(wngf)压缩机总体结构复习上节主要(zhyo)内容第53页/共62页第五十三页，共62页。 汽缸的基本形式 单作用 双作用 级差式 平衡腔：不进行气体的压缩(y su)的容积腔，其中通 入适当压力的气 体，以使活塞往返行 程中的活塞力比较均衡。复习上节主要(zhyo)内容第54页/共62页第五十四页，共62页。 压缩机结构形式 立式 卧式 角度(jiod)式 几个概念：列、对动式、对置式复习(fx)上节主要内容第55页/共62页第五十五页，共62页。复习(fx)上节主要内容 压缩机理论(lln)循环：第56页/共62页第五十六页，共62页。 理论循环指示功 压缩过程(guchng)为绝热过程(guchng)时指示功 压缩过程(guchng)为等温过程(guchng)时指示功复习(fx)上节主要内容kg