第2章 容积式压缩机

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往复压缩机热力性能和动力计算往复压缩机热力性能和动力计算2.3往复压缩机气阀和密封往复压缩机气阀和密封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回转式压缩机回转式压缩机目录CONTENTS第二章 容积式压缩机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2.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理1. 总体结构和组成总体结构和组成 一般压缩机结构部件可分为三大部分：工作一般压缩机结构部件可分为三大部分：工作腔部分，传动部分（曲

2、轴、连杆、十字头），腔部分，传动部分（曲轴、连杆、十字头），机身部分机身部分2. 机构学原理和构成机构学原理和构成 3. 气缸基本形成和工作腔气缸基本形成和工作腔 （a）单作用）单作用 （b）双作用）双作用 （c、d）级差式）级差式2.1.2 压缩机级的工作过程压缩机级的工作过程 被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一级，每一级由缩称为一级，每一级由进气、压缩、排气进气、压缩、排气（理（理论情况）等过程组成，完成一次过程称为一个论情况）等过程组成，完成一次过程称为一个循环。循环。1. 级的理论循环级的理论循环 注意五大假设注意五大假设（1）理论循环级的

3、进气量）理论循环级的进气量 spVAs（2）理论循环指示功）理论循环指示功 绝热过程：绝热过程： 等温过程：等温过程： 多变过程：多变过程：2. 级的实际循环级的实际循环 （1）与理论循环的差别）与理论循环的差别 a.汽缸有余隙容积汽缸有余隙容积 b.进、排气通道及气阀有阻力（压力损失）进、排气通道及气阀有阻力（压力损失） c.气体与汽缸各接触壁面间存在温差气体与汽缸各接触壁面间存在温差 .21pipWVdp12111()11kkkikpWpVp21 11lnipWpVp121 1111mmipmWpvmp（2）实际循环级的进气量）实际循环级的进气量 吸气系数：吸气系数： 容积系数：容积系数：

4、 理想气体：理想气体： 实际气体：实际气体： 分别对应膨胀和排气终了的压缩系数分别对应膨胀和排气终了的压缩系数 对进气量影响最大，对进气量影响最大， 和和 最关键。最关键。m越大，膨胀越大，膨胀曲线越抖，吸气量越多，传热多，曲线越抖，吸气量越多，传热多，m变小趋于等温过变小趋于等温过程。程。11431(1 )1(1 )mvmvZZ 3ssvptsVV 43Z Zv（3）实际循环指示功）实际循环指示功 实际压力比：实际压力比： 进气相对压力损失进气相对压力损失 排气相对压力损失排气相对压力损失 22221111(1)1(1)1ddssPPPPPPPPsd3. 多级压缩多级压缩 多级压缩就是将气体

5、的压缩过程分在若干级进多级压缩就是将气体的压缩过程分在若干级进行并在每级之后将气体导入中间冷却器进行冷却。行并在每级之后将气体导入中间冷却器进行冷却。(1)理由理由a.节省压缩气体的指示功节省压缩气体的指示功 b.降低排气温度降低排气温度c.提高容积系数提高容积系数d.降低活塞上的气体力降低活塞上的气体力(2)级数的选择级数的选择(3)压力比的分配压力比的分配 对于理想气体，各级回冷完全时，按等压比分对于理想气体，各级回冷完全时，按等压比分配总压力比配总压力比 等温指示效率最高，即各级压力比等温指示效率最高，即各级压力比（其中（其中z为压缩机级数）对于实际气体各级功耗相等为压缩机级数）对于实际

6、气体各级功耗相等时，等温指示效率最高时，等温指示效率最高tzt2.2 往复压缩机热力和动力性能往复压缩机热力和动力性能2.2.1 压缩机的热力性能和计算压缩机的热力性能和计算热力性能热力性能：是指排气压力、排气量、排气温度、及：是指排气压力、排气量、排气温度、及功率和效率功率和效率动力性能动力性能：压缩机运行过程中各种力及力矩分析、：压缩机运行过程中各种力及力矩分析、飞轮矩的确定及力和力矩的平衡飞轮矩的确定及力和力矩的平衡1. 排气压力和进、排气系统排气压力和进、排气系统(1) 排气压力排气压力排气压力排气压力=排气系统压力排气系统压力+管路阻力管路阻力注：排气系统的压力由气体的供需量决定的，

7、而排注：排气系统的压力由气体的供需量决定的，而排气压力是由气压力是由“背压背压”决定的。决定的。(2)进、排气系统进、排气系统 压缩机的进、排气系统（根据进、排气系统是压缩机的进、排气系统（根据进、排气系统是否为有限容积分为四类）决定了压缩机的工作状态否为有限容积分为四类）决定了压缩机的工作状态和工作方式。和工作方式。2. 排气温度和压缩终了温度排气温度和压缩终了温度 节流和散热节流和散热压缩终了压缩终了 排气过程（温度较低）排气过程（温度较低）压缩机末级压缩终了气体温度：压缩机末级压缩终了气体温度： 压缩机末级排气温度：压缩机末级排气温度： 注：排气温度过高，润滑油粘度降低，形成积碳及注：排

8、气温度过高，润滑油粘度降低，形成积碳及气体含油成分增加；发生腐蚀，爆炸现象。气体含油成分增加；发生腐蚀，爆炸现象。1nndsTT1nndaTT2.2 压缩机的动力性能和计算压缩机的动力性能和计算1.压缩机中的作用力压缩机中的作用力 气体力气体力 ：气缸内气体受活塞压缩时产生的作用力：气缸内气体受活塞压缩时产生的作用力 惯性力惯性力 ：往复惯性力：往复惯性力 旋转惯性力旋转惯性力 摩擦力摩擦力 ：往复摩擦力：往复摩擦力 旋转摩擦力旋转摩擦力 2.机构学关系（见书上图机构学关系（见书上图2-24）IrIsRrR其中其中 称为连杆比，称为连杆比， 为曲为曲柄转角，柄转角， 为连杆摆角。为连杆摆角。r

9、lll3.机构运动质量等效机构运动质量等效 往复运动：往复运动：活塞、活塞杆、十字头。其活塞、活塞杆、十字头。其质量集中在十字头质量集中在十字头 旋转运动：旋转运动：曲轴。质量集中在曲柄销曲轴。质量集中在曲柄销注：连杆作摆动，将质量分解到其两端点注：连杆作摆动，将质量分解到其两端点A,B A端作往复运动，端作往复运动，B端作旋转运动。端作旋转运动。飞轮的作用：解决驱动力矩与阻力矩不均飞轮的作用：解决驱动力矩与阻力矩不均衡的问题，使压缩机转速均匀。衡的问题，使压缩机转速均匀。2.3 往复压缩机气阀和密封往复压缩机气阀和密封1. 气阀组件气阀组件1.阀座阀座 2.启闭元件（阀片）启闭元件（阀片）3

10、.弹簧弹簧 4升程限制器升程限制器气阀工作过程气阀工作过程阀片颤振（弹簧力过阀片颤振（弹簧力过强）：时间截面减小，强）：时间截面减小，阻力损失增大。阻力损失增大。阀片滞后关闭（弹簧阀片滞后关闭（弹簧力过弱）：排气量减力过弱）：排气量减少少2. 工作腔滑动密封工作腔滑动密封 1.密封的形式：密封的形式： 节流密封、阻塞密封节流密封、阻塞密封 2.密封的位置：密封的位置： a.活塞与气缸：活塞环密封活塞与气缸：活塞环密封 b.活塞杆与气缸：填料密封活塞杆与气缸：填料密封 活塞环活塞环（获得弹性力，自紧作用）（获得弹性力，自紧作用） a.直切口；直切口；b.搭切口；搭切口；c.斜切口斜切口22.4

11、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 1. 容积流量调节容积流量调节（1）从驱动机构调节）从驱动机构调节（转速调节）（转速调节）（2）从气体管路调节）从气体管路调节 a.进气节流（加节流阀）进气节流（加节流阀） b.进、排气管连通（旁路调节）进、排气管连通（旁路调节） c.截断进气口（压缩机空转，耗功较小）截断进气口（压缩机空转，耗功较小）vsvptlqnv pvqlvq（3）压开进气阀调节）压开进气阀调节 控制气（进气阀气压控制结构）顶开进气控制气（进气阀气压控制结构）顶开进气阀，增加气缸向进气管内泄露。阀，增加气缸向进气管内泄露。（4）补充余隙容积调节）补充余隙容积调节

12、 增加余隙容积，使吸气量减少从而调节排气增加余隙容积，使吸气量减少从而调节排气量。量。vsvVqlsvVq2. 辅助系统辅助系统活塞式压缩机的辅助系统：活塞式压缩机的辅助系统：1.润滑系统润滑系统 2.冷却系统冷却系统 3.调节控制系统调节控制系统 4.气路系统气路系统2.5 压缩机选型和结构实例压缩机选型和结构实例 2. 结构参数选择结构参数选择 转速：影响压缩机重量与尺寸，耐久性和经济性。转速：影响压缩机重量与尺寸，耐久性和经济性。 活塞平均速度：影响耐久性和气阀。活塞平均速度：影响耐久性和气阀。 活塞行程与一级缸径比：活塞行程与一级缸径比： 排气量及转速相同时：排气量及转速相同时： 小，

13、气缸尺寸短，活塞直径大，活塞力大，冷却差小，气缸尺寸短，活塞直径大，活塞力大，冷却差 相对余隙容积大。相对余隙容积大。 大，影响气阀安装。大，影响气阀安装。1/ s D2.6 回转式压缩机回转式压缩机 螺杆式（双螺杆）压缩机、单螺杆压缩机、滑片式螺杆式（双螺杆）压缩机、单螺杆压缩机、滑片式压缩机、漩涡式压缩机、液环压缩机、罗茨鼓风机压缩机、漩涡式压缩机、液环压缩机、罗茨鼓风机2.6.1 螺杆式压缩机螺杆式压缩机1.螺杆压缩机一般都是指双螺杆压缩机，它由一对阴、螺杆压缩机一般都是指双螺杆压缩机，它由一对阴、阳螺杆构成。分为湿式（工作腔中喷入液体）和干式阳螺杆构成。分为湿式（工作腔中喷入液体）和干

14、式（工作腔不喷液）（工作腔不喷液）注：阴螺杆注：阴螺杆=气缸气缸 阳螺杆阳螺杆=活塞活塞1.双螺杆压缩机性能双螺杆压缩机性能 转子的长度和直径决定压缩机的排气量（流量）转子的长度和直径决定压缩机的排气量（流量）和排气压力，转子越长，压力越高；转子直径越和排气压力，转子越长，压力越高；转子直径越大，流量越大，脉动较小。大，流量越大，脉动较小。欠压缩欠压缩:过压缩过压缩: 欠压缩与过压缩都会增加压缩耗功，当内外压欠压缩与过压缩都会增加压缩耗功，当内外压力比相等时，压缩机消耗的指示功最少。力比相等时，压缩机消耗的指示功最少。indppindpp2. 螺杆压缩机工作特性螺杆压缩机工作特性3. 螺杆压缩

15、机的冷却和调节螺杆压缩机的冷却和调节 干式螺杆压缩机冷却的目的不是降低气体的温度，干式螺杆压缩机冷却的目的不是降低气体的温度，是为了减小外壳和转子的热变形，保持压缩机的几何是为了减小外壳和转子的热变形，保持压缩机的几何尺寸和间隙不变。尺寸和间隙不变。 螺杆压缩机通过滑阀调节气体吸入量，改变排量。螺杆压缩机通过滑阀调节气体吸入量，改变排量。2.6.2 单螺杆压缩机单螺杆压缩机 单螺杆压缩机只有一根螺杆，其螺杆同时与单螺杆压缩机只有一根螺杆，其螺杆同时与几个星轮啮合几个星轮啮合1.基本结构：螺杆、星轮、机壳基本结构：螺杆、星轮、机壳2.工作原理工作原理 螺杆螺纹被左右行星轮分隔成上下两个空间。螺杆螺纹被左右行星轮分隔成上下两个空间。齿间容腔与吸入口相通，开始吸气，并沿螺旋上齿间容腔与吸入口相通，开始吸气，并沿螺旋上升，当被行星轮分隔后，形成封闭容腔，螺纹旋升，当被行星轮分隔后，形成封闭容腔，螺纹旋转，容腔减小，被压缩，最后排出。转，容腔减小，被压缩，最后排出。2.6.3 滑片压缩机滑片压缩机 滑片压缩机由气缸、转子和滑片组成。转子滑片压缩机由气缸、转子和滑片组成。转子偏心布置在气缸内，转