容積式壓縮機節(jié)實用教案

1、 壓縮機的分類 按工作原理 容積式壓縮機 動力式壓縮機 通風機 按排氣壓力 鼓風機 壓縮機（低壓、中壓、高壓、超高壓） 單級壓縮機 按級數(shù) 兩級壓縮機 多級壓縮機 小型壓縮機 按功率(gngl)大小 中型壓縮機 大型壓縮機復習上節(jié)主要(zhyo)內容第1頁/共62頁第一頁，共62頁。2 2 容積容積(rngj)(rngj)式壓縮機式壓縮機 容積式壓縮機 依靠工作腔容積的變化來壓縮氣體，工作腔容積的變化是由運動部件的周期運動來實現(xiàn)的。分為：往復式壓縮機和回轉式壓縮機。 容積式壓縮機的特點 機器轉速的改變(gibin)對工作容積的變化規(guī)律沒直接影響，故壓力與流量關系不大，工作穩(wěn)定性較好； 氣體的吸

2、入、排出與氣體性質無關，故適應性強、易達到較高壓力； 機器熱效率高（因為泄漏少）； 結構復雜，往復式的易損件較多； 氣體脈動大，易引起氣柱、管道振動。第2頁/共62頁第二頁，共62頁。 主要講解往復式壓縮機主要講解往復式壓縮機2.1 2.1 往復壓縮機基本構成和工作過程往復壓縮機基本構成和工作過程2.2 2.2 往復壓縮機熱力和動力性能往復壓縮機熱力和動力性能2.3 2.3 往復壓縮機氣閥和密封往復壓縮機氣閥和密封2.4 2.4 往復壓縮機調節(jié)和其他附屬系統(tǒng)往復壓縮機調節(jié)和其他附屬系統(tǒng)(xtng)(xtng)2.5 2.5 往復壓縮機選型和結構實例往復壓縮機選型和結構實例2.6 2.6 回轉式

3、壓縮機回轉式壓縮機2 2 容積容積(rngj)(rngj)式壓縮機式壓縮機第3頁/共62頁第三頁，共62頁。 2.1 2.1 往復壓縮機基本構成(guchng)(guchng)和工作過程內 容 提 要往復壓縮機理論循環(huán)和實際循環(huán)的區(qū)別？往復壓縮機總體結構？往復壓縮機的工作過程？為什么要采用多級壓縮？第4頁/共62頁第四頁，共62頁。2.1 往復壓縮機基本構成往復壓縮機基本構成(guchng)和工作過程和工作過程2.1.1 基本構成和工作原理結構示意圖：立式 L型 H型 L型動畫 V型動畫機構學原理圖：有十字頭、無十字頭總體構成：視頻工作腔部分 汽缸、氣閥、活塞傳動部分 曲軸、連桿、十字頭、活塞

4、桿、十字頭銷、曲柄銷機身(j shn)部分 支承（連接）氣缸與傳動部分輔助部分 潤滑、冷卻、調節(jié)、安全閥、消音器、濾清器、緩沖器 第5頁/共62頁第五頁，共62頁。汽缸的基本形式 單作用：活塞只有一個工作面，活塞和汽缸構成一個工作腔。 雙作用：活塞有兩個工作面，活塞和汽缸構成兩個工作腔（兩個 工作腔進行相同級次的壓縮） 級差式：活塞和汽缸構成兩個或兩個以上(yshng)工作腔（工作腔內進行 不同級別的壓縮） 級：完成一次氣體壓縮稱為一級 平衡腔：不進行氣體的壓縮的容積腔，其中通入適當壓力的氣 體， 以使活塞往返行程中的活塞力比較均衡。2.1.1 2.1.1 基本構成(guchng)(guchn

5、g)和工作原理第6頁/共62頁第六頁，共62頁。壓縮機結構形式 列：把一個連桿對應的一組汽缸及相應動靜部件(bjin)稱為一列 （幾個連桿就是幾列）； 一列可能對應一個汽缸，也可能對應串在一起的幾個汽缸。根據(jù)汽缸中心線與地平面的相應位置，可分為： 立式、臥式、角度式對動式：汽缸分布在曲軸兩側，兩側活塞運動兩兩相向； 對置式：汽缸分布在曲軸兩側，兩側活塞運動不對稱。2.1.1 2.1.1 基本(jbn)(jbn)構成和工作原理第7頁/共62頁第七頁，共62頁。 級的理論循環(huán) 循環(huán):一次進氣、壓縮、排氣過程為一次循環(huán)。 （曲軸旋轉一周，活塞(husi)往復運動一次，氣缸內相繼實現(xiàn)進

6、氣、壓縮、排 氣的過程，即完成一工作循環(huán)）級的理論循環(huán)的特點：氣閥無壓力損失，且進、排氣壓力無波動。壓縮過程為絕熱或等溫過程。所壓縮氣體為理想氣體，壓縮過程指數(shù)為定值。被壓縮氣體全部排出汽缸。無泄漏。 基本概念：內止點（下止點）外止點（上止點）進程走向外止點回程走向內止點行程兩止點間距離示功圖（P-V圖）2.1.2 2.1.2 壓縮機級的工作(gngzu)(gngzu)過程第8頁/共62頁第八頁，共62頁。1.理論循環(huán)級的進氣量（行程容積） 行程容積=活塞(husi)迎風面積行程 單作用汽缸： 雙作用汽缸： 理論進氣量 =行程容積2.理論循環(huán)指示功（活塞(husi)對氣體做功為“正”） 指示功

7、：完成一個循環(huán)所需要的外功。 功力位移SAVps 級的理論(lln)(lln)循環(huán)221121VpdVpVppVSApVVp排氣過程功：）（壓縮過程功：吸氣過程功：，功()2SPPPVA SAASA S桿（2-1）1SVV第9頁/共62頁第九頁，共62頁。 級的理論(lln)(lln)循環(huán) JVdppdVVpVpWppVVi21211122121 11()11kki adpkWpVkp指示(zhsh)功：絕熱過程(ju r u chn):11 11 1()kkkkpVpVpVVp代入式（2-2）可得：（2-2）（2-3）第10頁/共6

8、2頁第十頁，共62頁。等溫過程:21 11lni ispWpVp多變過程(guchng): 級的理論(lln)(lln)循環(huán)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頁/共62頁第十一頁，共62頁。 級的理論(lln)(lln)循環(huán)第12頁/共62頁第十二頁，共62頁。一 . 級的實際循環(huán)的特點：進、排氣閥有損失; 進、排氣閥閥腔不是無限大，有壓力波動; 工作容積間斷吸氣和排氣，有壓力脈動 （實際進氣壓力低于名

9、義值；實際排氣壓力高于名義值） （進、排氣過程由直線變?yōu)榍€）有余隙存在活塞與氣缸端面活塞環(huán)、氣缸、活塞間隙汽缸與氣閥的通道(tngdo)（見教材P46：圖2-40）活塞桿與汽缸底座的間隙（在填料以前部分） （實際循環(huán)有一個膨脹過程） 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第13頁/共62頁第十三頁，共62頁。 過程指數(shù)(zhsh)不是定值 （由于冷卻和熱惰性因素，壁面溫度基本恒定） 吸氣吸氣過程氣體吸收熱量 排氣排氣過程氣體放出熱量 壓縮壓縮過程為多變過程，壓縮過程指數(shù)(zhsh)為變量 （吸熱壓縮 絕熱壓縮 放熱壓縮） 膨脹膨脹過程為多變過程，膨脹過程指數(shù)(zhsh

10、)為變量 （放熱膨脹 絕熱膨脹 吸熱膨脹）有泄漏非理想氣體，為實際氣體 特殊條件時，如進氣或排氣系統(tǒng)為固定密封容積 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第14頁/共62頁第十四頁，共62頁。 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第15頁/共62頁第十五頁，共62頁。二 . 實際循環(huán)級的進氣(jn q)量 容積系數(shù)由于余隙容積氣體膨脹使進氣(jn q)量減少的程度 壓力系數(shù)由于進氣(jn q)壓力降低使進氣(jn q)量減少的程度 溫度系數(shù)由于進氣(jn q)溫度升高使進氣(jn q)量減少的程度 級的實際(sh

11、j)(shj)循環(huán)1SvSVV21SpSVV32StSVV（2-8）（2-7）（2-6）第16頁/共62頁第十六頁，共62頁。吸氣系數(shù)=容積系數(shù)壓力(yl)系數(shù)溫度系數(shù) 即： 實際進氣量：SsstpvsVVV3123312SSSSsvptSSSSVVVVVVVV（2-9） 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第17頁/共62頁第十七頁，共62頁。1.容積系數(shù)(xsh) 理想氣體： 實際氣體： 1111111sc111mmsssssvVVVVVVVVV11134mVZZ（2-10） 影響影響v的因素的因素(yn s)(Vs一一定時定時)：1） 2.1.2.

12、2 級的實際(shj)(shj)循環(huán)（2-11） 2） 3）mv第18頁/共62頁第十八頁，共62頁。進氣(jn q)壓力(絕壓)105 Pa 任意k值時 k =1.4時 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膨脹過程指數(shù)(zhsh)m的確定 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第19頁/共62頁第十九頁，共62頁。2. 壓力(yl)系數(shù)p11pppppapa，則則壓壓力力9

13、80950.P 01980.P 吸氣(x q)結束時，p與關閉狀態(tài)的彈簧力、進氣管道中的壓力(yl) 波動有關。一般?。杭?其它級3. 溫度系數(shù)t 級的實際循環(huán) t與冷卻好壞、該級的壓比有關。一般取：t =0.920.98。(參考圖2-12)第20頁/共62頁第二十頁，共62頁。三. 實際循環(huán)指示功設膨脹過程指數(shù)=壓縮(y su)過程指數(shù)，即：，且為定值； 進氣相對壓力損失： (根據(jù)圖2-14取值) 排氣相對壓力損失： 進、排氣總壓力損失：0sd22dpp11spp 級的實際(shj)(shj)循環(huán)2201100(1)1(1)(1)1

14、111ddssdsdspppp （2-16）第21頁/共62頁第二十一頁，共62頁。12111112111121111211110()()11()()11()11(1)(1)11(1)(1) (1)11nnicSmmcnnSndnsVSsnnsVSpnWp VVVnppmp VVmppnpVnppnpVnpnpVn級的實際循環(huán)(xnhun)指示功：（1）對于理想氣體：（2）對于(duy)實際氣體：112101(1) (1)112nnisVSZZnWpVnZ（2-17）（2-18）第22頁/共62頁第二十二頁，共62頁。其中(qzhng)：說明：說明：余隙氣體不耗功。余隙氣體不耗功。實際壓縮循環(huán)

15、比理論壓縮循環(huán)耗功多，多在實際壓縮循環(huán)比理論壓縮循環(huán)耗功多，多在中中 間冷卻器、氣閥阻力損失、流動損失。間冷卻器、氣閥阻力損失、流動損失。實際氣體指示功用實際氣體指示功用(gngyng)系數(shù)修正系數(shù)修正1212ZZZ 級的實際(shj)(shj)循環(huán)第23頁/共62頁第二十三頁，共62頁。多級壓縮 一、多級壓縮的理由 省功省功的原因有中間冷卻器.見圖 回冷完善的定義注意 因冷卻不完善使氣體溫度比原始溫度每增高3，約使下一級功耗增加(zngji)1。理論上，級數(shù)越多，越接近等溫壓縮，越省功。 多級壓縮(y su)(y su)第24頁/

16、共62頁第二十四頁，共62頁。降低(jingd)排氣溫度 T2T2過高，則：潤滑油失效（變質(bin zh)、粘性下降）, 積炭 。腐蝕、爆炸。 多級壓縮(y su)(y su)第25頁/共62頁第二十五頁，共62頁。 降低活塞降低活塞(husi)(husi)力力因為級間冷卻因為級間冷卻進每級的氣量容積進每級的氣量容積每級的活塞每級的活塞(husi)(husi)截面積截面積每級活每級活塞塞(husi)(husi)力力 例如：見圖例如：見圖進氣壓力：進氣壓力：0.1MPa0.1MPa出口壓力：出口壓力：0.9MPa0.9MPa提高提高(t go) v (t go)

17、v 多級壓縮(y su)(y su)第26頁/共62頁第二十六頁，共62頁。二、級數(shù)的選擇級數(shù)多，危害在于：結構復雜設備(shbi)費用多摩擦損失、流動損失多中間冷卻裝置多，動力費用多確定級數(shù)的原則是：大、中型省功小型移動式重量，省功排氣溫度限制結論：一定的排氣溫度下，盡可能少級數(shù)、少重量。 多級壓縮(y su)(y su)第27頁/共62頁第二十七頁，共62頁。三、壓比的分配假設：不考慮(kol)氣體可壓縮性的差異；不考慮(kol)壓力損失、余隙影響；各級多變壓縮指數(shù)相等；回冷完善。壓比的分配的原則多級壓縮中，各級壓比相等，則各

18、級消耗功相等，而壓縮機的總功耗最小。壓比分配的表達式為： 多級壓縮(y su)(y su)第28頁/共62頁第二十八頁，共62頁。 注意：有時(yush)1， 2， 3， 、Z不等，但是,仍符合上式。 實際壓比分配中，按照： 實際工藝要求； 壓比受平衡力的限制； 1取小些，以使 v1，Vs1 ,取即即 Z Z取小些，使調氣量取小些，使調氣量(qling)(qling)時，不致時，不致T2T2太太大。大。 破壞等壓比分配原則的代價破壞等壓比分配原則的代價: : 功耗大功耗大 多級壓縮(y su)(y su)第29頁/共62頁第二十九頁，

19、共62頁。 例題： 1m3空氣由0.1MPa兩級壓縮到0.9MPa，如果中間(zhngjin)冷卻完善，求： （1）等壓縮比分配時的理論耗功; （2）一級壓比為2.5，二級壓比為3.6時 的理論耗功。第30頁/共62頁第三十頁，共62頁。 解： 因為中間冷卻完善(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頁/共62頁第三十一頁，共62頁。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）兩者相差(xin ch)：259416.93-258116.67=1300.26J第32頁/共62頁第三十二頁，共62頁。1.教

21、材p97習題12.溫度為20、壓力為 Pa的空氣(kngq)經活塞式壓縮機兩級壓縮至 Pa，兩級壓縮比相等。求： （1）如果中間冷卻完善，求第二級理論排氣溫度； （2）如果第一級冷卻后空氣(kngq)溫度為25，求壓縮5m3 所需要的理論耗功。51015109作 業(yè)第33頁/共62頁第三十三頁，共62頁。第34頁/共62頁第三十四頁，共62頁。第35頁/共62頁第三十五頁，共62頁。 往復(wngf)壓縮機機構學原理圖（有十字頭）：第36頁/共62頁第三十六頁，共62頁。往復(wngf)壓縮機機構學原理圖（無十字頭）：第37頁/共62頁第三十七頁，共62頁。 閥片的開啟、關閉由汽缸內外氣體壓力

22、差與彈簧力控制； 彈簧作用：主要幫助(bngzh)閥片關閉，同時減輕閥片與升程限制器的 撞擊第38頁/共62頁第三十八頁，共62頁。第39頁/共62頁第三十九頁，共62頁。第40頁/共62頁第四十頁，共62頁。第41頁/共62頁第四十一頁，共62頁。第42頁/共62頁第四十二頁，共62頁。第43頁/共62頁第四十三頁，共62頁。第44頁/共62頁第四十四頁，共62頁。第45頁/共62頁第四十五頁，共62頁。第46頁/共62頁第四十六頁，共62頁。第47頁/共62頁第四十七頁，共62頁。第48頁/共62頁第四十八頁，共62頁。第49頁/共62頁第四十九頁，共62頁。第50頁/共62頁第五十頁，共

23、62頁。進氣進氣(jn q)壓力：壓力：0.1MPa出口壓力：出口壓力：0.9MPa 設：截面積：設：截面積：第51頁/共62頁第五十一頁，共62頁。第52頁/共62頁第五十二頁，共62頁。 往復(wngf)(wngf)壓縮機總體結構復習上節(jié)主要(zhyo)內容第53頁/共62頁第五十三頁，共62頁。 汽缸的基本形式 單作用 雙作用 級差式 平衡腔：不進行氣體的壓縮(y su)的容積腔，其中通 入適當壓力的氣 體，以使活塞往返行 程中的活塞力比較均衡。復習上節(jié)主要(zhyo)內容第54頁/共62頁第五十四頁，共62頁。 壓縮機結構形式 立式 臥式 角度(jiod)式 幾個概念：列、對動式、對置式復習(fx)上節(jié)主要內容第55頁/共62頁第五十五頁，共62頁。復習(fx)上節(jié)主要內容 壓縮機理論(lln)循環(huán)：第56頁/共62頁第五十六頁，共62頁。 理論循環(huán)指示功 壓縮過程(guchng)為絕熱過程(guchng)時指示功 壓縮過程(guchng)為等溫過程(guchng)時指示功復習(fx)上節(jié)主要內容kg