往复式与离心式压缩机

往复式与离心式压缩机第一页，共二十五页，2022年，8月28日

1、往复式压缩机的基本结构和工作原理往复压缩机的结构、工作原理与往复泵的比较相近。但因为气体的密度小、可压缩，故压缩机的吸入和排出活门必须更加灵巧精密；往复压缩机主要部件有活塞、汽缸、吸气阀和排气阀。为移除压缩放出的热量以降低气体的温度，必须附设冷却装置。往复压缩机第二页，共二十五页，2022年，8月28日2、往复压缩机的工作过程①实际压缩循环实际压缩循环指的是压缩机有余隙时的工作循环。所谓余隙是指排气终了时，活塞与汽缸端盖之间留有的空隙。一个实际压缩循环有气体压缩、排气、余隙气体膨胀和吸气四个过程。见压缩机实际工作循环。往复压缩机第三页，共二十五页，2022年，8月28日pvp2p1v3v4v114320压缩排气余隙气体膨胀吸气2'2''第四页，共二十五页，2022年，8月28日2、往复压缩机的工作过程②压缩过程中气体温度变化和功耗等温压缩过程的功耗最小，见图中1-2-3-4围成的面积;而绝热压缩功耗最大，见图中1-2

-3-4围成的面积。实际压缩过程采用冷却装置，使其功耗接近于等温过程，其功耗介于等温和绝热两者之间，见图中1-2-3-4围成的面积。这种介于等温和绝热两者之间的压缩过程称为多变压缩。多变压缩功耗介于等温与绝热压缩功耗之间。往复压缩机第五页，共二十五页，2022年，8月28日式中T1，T2—分别为吸入、排出气体的温度，K；

p1，p2—分别为吸入、排出气体的压强，kPa；

V1-V4—每一次压缩循环的吸气量，m3；

m—多变压缩指数，压缩机的冷却效果越好，m值越接近于1。

多变压缩的排气温度和一个压缩循环的功耗W可由下两式确定往复压缩机第六页，共二十五页，2022年，8月28日

以上两式说明：压缩功耗与吸入的气量成正比；压缩比增大，排气温度升高，功耗增大。

第七页，共二十五页，2022年，8月28日③余隙系数和容积系数余隙体积V3与活塞推进一次所扫过体积V1-V3（理论吸入气体体积）之比的百分率，称为余隙系数，以表示。其表达式为

一般大、中型压缩机低压汽缸的余隙系数值约在8%以下，高压汽缸的余隙系数值可达12%左右。

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压缩机一次循环实际吸入的气体体积V1-V4与理论吸入的气体体积V1-V3之比，称为容积系数，用0表示。其表达式为对于多变压缩过程，V4

与V3之间的关系为第九页，共二十五页，2022年，8月28日

将其关系代入容积系数的表达式，整理后得容积系数与余隙系数之间关系为

上式说明：当压缩比一定时，余隙系数增大，容积系数减小。当余隙系数一定时，压缩比增大，容积系数减小，当压缩比增大到一定程度时，容积系数为零，此时所对应的压缩比称为最大压缩比。第十页，共二十五页，2022年，8月28日

—理论吸气量，m3/min；

A—活塞的截面积，m2；

S—活塞冲程，m；nr—活塞每分钟往复的次数，1/min。式中3、往复压缩机的主要性能参数

①排气量压缩机在单位时间内排出的气体体积换算为吸入状态下的数值，又称为压缩机的生产能力或输气量。没有余隙情况下的吸气量称为理论吸气量。单动往复压缩机的理论吸气量为第十一页，共二十五页，2022年，8月28日式中Vmin—实际排气量，m3/min；

d—排气系数。

往复压缩机的实际吸气量为第十二页，共二十五页，2022年，8月28日

②轴功率与效率单级压缩机绝热压缩理论功率Na为式中Na—绝热压缩理论功率，kW。实际轴功率N为

式中N—轴功率，kW；

a—绝热总效率，一般a=0.7~0.9，设计完善的压缩机a0.8。第十三页，共二十五页，2022年，8月28日

4、多级压缩实际生产中压缩比可以很大，但压缩比太大，使得容积系数减小；轴功率增大；排气温度太高，引起汽缸内润滑油碳化或油雾爆炸等问题。因此当压缩比大于8时，必须采用多级压缩。

采用多级压缩可以提高容积系数，降低排气温度，减小消耗的轴功率。多级压缩的级数多为2至6级，每级压缩比约为3至5。第十四页，共二十五页，2022年，8月28日5、往复压缩机的类型与选用

①往复压缩机的类型

按在活塞的一侧或两侧吸、排气体分为：单动、双动往复式压缩机。

按气体受压的次数分为：单级、双级和多级往复压缩机。按所压缩气体的种类分为：空气压缩机、氨气压缩机、氢气压缩机和石油气压缩机等。

按压缩机所产生的终压大小分为：低压（98.1104Pa以下）、中压（98.1104~98.1105Pa）和高压（98.1105~98.1106Pa）压缩机。按排气量大小分为：小型（10m3/min）、中型（10~30m3/min）和大型（30m3/min以上）。

按汽缸放置的空间位置分为：立式、卧式、角式压缩机，角式压缩机又可根据几个汽缸之间的相互配置分为L形、V形和W形。第十五页，共二十五页，2022年，8月28日

②往复压缩机的选用首先根据所压缩气体的性质，确定使用压缩机的种类，是空压机还是石油气压缩机；其次是根据生产任务及厂房的具体条件确定压缩机的结构型式，是立式还是角式；最后根据生产所需的排气量和排气压强，在压缩机样本或产品目录中选择合适的型号。第十六页，共二十五页，2022年，8月28日

6、往复压缩机的排气量调节

①补充余隙调节法。②顶开吸入阀调节法。③旁路回流调节法。④降低吸入压强调节法。

⑤改变转速调节法。

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1、离心压缩机的工作原理、主要构造和型号离心压缩机又称透平压缩机，其结构、工作原理与离心鼓风机相似，只是叶轮的级数更多。通常10级以上。叶轮转速高，一般在5000rpm以上。因此可以产生很高的出口压强。由于气体的体积变化较大，温度升高也较显著，故离心压缩机常分成几段，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小，叶轮宽度也逐级有所缩小。段与段间设有中间冷却器将气体冷却，避免气体终温过高。离心式压缩机第十八页，共二十五页，2022年，8月28日离心式压缩机外观第十九页，共二十五页，2022年，8月28日

离心压缩机的主要优点：体积小，重量轻，运转平稳，排气量大而均匀，占地面积小，操作可靠，调节性能好，备件需要量少，维修方便，压缩绝对无油，非常适宜处理那些不宜与油接触的气体。主要缺点：当实际流量偏离设计点时效率下降，制造精度要求高，不易加工。近年来在化工生产中，除了要求终压特别高的情况外，离心压缩机的应用已日趋广泛。离心式压缩机第二十页，共二十五页，2022年，8月28日

国产离心压缩机的型号代号的编制方法有许多种。有一种与离心鼓风机型号的编制方法相似，例如LTl85—13—1，为石油裂解气离心压缩机。流量为185m3／min，有13级叶轮，第1次设计的产品。离心压缩机作为冷冻机使用时，型号代号表示出其冷冻能力。还有其他的型号代号编制法，可参看其使用说明书。离心式压缩机第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日2、离心压缩机的性能曲线与调节离心压缩机的性能曲线与离心泵的特性曲线相似，是由实验测得。图为典型的离心压缩机性能曲线，它与离心泵的特性曲线很相像，但其最小流量Q不等于零，而等于某一定值。离心压缩机也有一个设计点，实际流量等于设计流量时，效率η最高；流量与设计流量偏离越大，则效率越低；一般流量越大，压缩比ε越小，即进气压强一定时流量越大出口压强越小。离心式压缩机第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日

当实际流量小于性能曲线所表明的最小流量时，离心压缩机就会出现一种不稳定工作状态，称为喘振。喘振现象开始时，由于压缩机的出口压强突然下降，不能送气，出口管内压强较高的气体就会倒流入压缩机。发生气体倒流后，使压缩机内的气量增大，至气量超过最小流量时，压缩机又按性能曲线所示的规律正常工作，重新把倒流进来的气体压送出去。离心式压缩机第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日

压缩机恢复送气后，机内气量减少，至气量小于最小流量时，压强又突然下降，压缩机出口处压强较高的气体又重新倒流入压缩机内，重复出现上述的现象。这样，周而复始地进行气体的倒流与排出。在这个过程中，压缩机和排气管系统产生一种低频率高振幅的压强脉动，使叶轮的应力增加，噪声加重，整个机器强烈振动，无法工作。由于离心压缩机有可能发生喘振现象，它的流量操作范围受到相当严格的限制，不能小于稳定工作范围的最小流量。一般最小流量为设计流量的70％～85％。压缩机的最小流量随叶轮的转速的减小而降低，也随气体进口压强的降低而降低。离心式