压缩机泵的第16讲课件

本节重点：活塞式压缩机理论循环的简化假设；理论循环过程的组成及p-V图的绘制；实际循环过程的组成及p-V图的绘制；实际容积流量（实际排气量）的定义；实际吸气量的计算公式、参数含义及其影响因素；影响排气量的因素；气缸行程容积和缸径的计算公式。§3.2活塞压缩机的工作循环一、理论工作循环1．理论工作循环指示图首先讨论压缩机一个级的理论循环。为了研究问题方便，先对压缩机的工作过程作如下简化假设：(1)压缩机气缸没有余隙容积，即排气终了时缸内气体全部排尽；(2)吸、排气过程无阻力损失，无压力脉动，无热交换。即在进、排气过程中气体的温度、压力不变，并分别与进、排气管内状态相同；(3)气体压缩的过程指数在全过程中为常数；(4)气缸压缩工作容积绝对严密，没有气体泄漏。在上述假设前提下，压缩机的工作循环可简化为如图所示的三个过程的理论循环。吸气：活塞自左向右移动时，吸气阀立即打开，气体在ps压力下进入气缸，在图中的4-1线所示；压缩：活塞从内止点向左移动，吸、排气阀均关闭。由于活塞移动，缸内容积变小，气体被压缩，压力上升，直到缸内压力与排气管内压相等为止。图中1-2线所示；排气：活塞继续向左移动，排气阀打开，气体在pd压力下从气缸排到排气管内。图中2-3线所示。到外止点时缸内气体被排尽。§3.2活塞压缩机的工作循环

2．理论循环进气量理论循环中，压缩机每一转的理论吸气量是内、外止点间的气缸工作腔容积，该容积是活塞工作面在一个行程中所扫过的容积，称行程容积，用Vh表示：式中：Vh——每转的理论吸气量，即气缸行程容积，m3

i——同级的气缸数；Ap——活塞工作面积。单作用活塞为活塞的盖侧端面积Ap=A；双作用活塞则为两侧工作面积之和Ap＝2A-a，a为活塞杆面积；m2

S——活塞行程，m。§3.2活塞压缩机的工作循环3．压缩过程中容积、温度与压力的关系理想气体：由热力学过程方程知，气体由状态ps,Vs压缩到pd时，其容积Vd可由下式求得：压缩终了气体的温度Td与压力、容积的关系为:式中m——多变过程指数。绝热过程m=k，k为气体的绝热指数。等温过程m＝1。§3.2活塞压缩机的工作循环实际气体：温度与压力的关系由实际气体过程方程得容积与压力的关系为式中：

kT——温度绝热指数，可直接查取，使用时可近似取始、终状态kT的平均值kT＝（kTs+kTd）/2；Zs、Zd——分别为实际气体的始、终状态压缩性系数。§3.2活塞压缩机的工作循环4．理论循环指示功理论压缩循环指示功为：对于理想气体不同压缩过程的指示功为等温过程：过程方程pV=psV1=常数式中V1——吸气状态的气体容积。§3.2活塞压缩机的工作循环二、实际工作循环实际压缩机中，前述理论工作循环的简化假设是不可能实现的。由于在压缩机设计中为避免活塞与缸盖相撞和满足气阀安装的需要以及气阀本身结构等因素影响，造成排气终了（活塞行至止点）时，气缸与活塞端部仍然有一定空隙，称为余隙容积，在余隙容积中的气体无法排尽。此外在吸、排气过程中存在阻力损失。气体与缸壁有热交换。这些因素使实际工况要比理论工况复杂的多。§3.2活塞压缩机的工作循环由于气阀主要依靠缸内外气体压差控制启闭，只有当缸内压力低于吸气管内压力ps，并足以克服流动阻力时，才能顶开吸气阀，如D点表示。吸气过程中缸内压力有波动，活塞到内止点A时吸气终了，吸气阎关闭，A点压力仍低于ps。§3.2活塞压缩机的工作循环排气过程中压力也是波动的。当活塞回到外止点时，排气过程终了，如此完成了一个工作循环。在p-V图上表示的实际循环称实际指示图。用示功仪或用计算机可测出压缩机的指示图，指示图上ABCDA所包围面积代表压缩机每个实际工作循环所需的指示功。§3.2活塞压缩机的工作循环实际循环与理论循环的主要区别是；(1)由于存在余隙容积，实际工作循环由膨胀、吸气、压缩和排气四个过程组成，而理论循环无膨胀过程。(2)实际吸、排气过程存在阻力损失，使实际气缸内吸气压力低于吸气管内压力ps，实际气缸内排气压力高于排气管内压力pd，而且压力有波动，温度有变化。(3)在膨胀和压缩过程中，因气体与缸壁的热交换，使膨胀过程指数m’和压缩过程指数m不断交化，并非常数。(4)压缩机工作中活塞环、填料和气阀不可避免的漏气，使指示图面积变小。由于实际过程与理论过程的不同，其吸气量、排气量、压缩功等均与理论过程有别。§3.2活塞压缩机的工作循环三、过程指数的简化膨胀和压缩过程中过程指数在不断变化，这对设计计算带来很大因难。为了便于计算，工程上常把过程指数简化成常数。常用的简化方法有两种。1．等端点法如图所示，保持指示图上1,2,3,4各端点位置不变，用假想等于常数的过程指数m作理想过程线代替实际过程线，这样得出的过程指数称等端点过程指数。§3.2活塞压缩机的工作循环这种方法是维持简化前后的端点位置不变，但指示图面积略有减少，如图中1234虚线面积，故此种简化适用于计算。2、等功法简化的原则是维持指示图的面积不变。假想从膨胀过程