容積式壓縮機(jī)節(jié)實(shí)用教案

1、 壓縮機(jī)的分類 按工作原理 容積式壓縮機(jī) 動(dòng)力式壓縮機(jī) 通風(fēng)機(jī) 按排氣壓力 鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)（低壓、中壓、高壓、超高壓） 單級(jí)壓縮機(jī) 按級(jí)數(shù) 兩級(jí)壓縮機(jī) 多級(jí)壓縮機(jī) 小型壓縮機(jī) 按功率(gngl)大小 中型壓縮機(jī) 大型壓縮機(jī)復(fù)習(xí)上節(jié)主要(zhyo)內(nèi)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(jī)式壓縮機(jī) 容積式壓縮機(jī) 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(yùn)動(dòng)部件的周期運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。分為：往復(fù)式壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。 容積式壓縮機(jī)的特點(diǎn) 機(jī)器轉(zhuǎn)速的改變(gibin)對(duì)工作容積的變化規(guī)律沒直接影響，故壓力與流量關(guān)系不大，工作穩(wěn)定性較好； 氣體的吸

2、入、排出與氣體性質(zhì)無關(guān)，故適應(yīng)性強(qiáng)、易達(dá)到較高壓力； 機(jī)器熱效率高（因?yàn)樾孤┥伲?結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往復(fù)式的易損件較多； 氣體脈動(dòng)大，易引起氣柱、管道振動(dòng)。第2頁/共62頁第二頁，共62頁。 主要講解往復(fù)式壓縮機(jī)主要講解往復(fù)式壓縮機(jī)2.1 2.1 往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程2.2 2.2 往復(fù)壓縮機(jī)熱力和動(dòng)力性能往復(fù)壓縮機(jī)熱力和動(dòng)力性能2.3 2.3 往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封2.4 2.4 往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng)(xtng)(xtng)2.5 2.5 往復(fù)壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例往復(fù)壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例2.6 2.6 回轉(zhuǎn)式

3、壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)2 2 容積容積(rngj)(rngj)式壓縮機(jī)式壓縮機(jī)第3頁/共62頁第三頁，共62頁。 2.1 2.1 往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成(guchng)(guchng)和工作過程內(nèi) 容 提 要往復(fù)壓縮機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的區(qū)別？往復(fù)壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu)？往復(fù)壓縮機(jī)的工作過程？為什么要采用多級(jí)壓縮？第4頁/共62頁第四頁，共62頁。2.1 往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成(guchng)和工作過程和工作過程2.1.1 基本構(gòu)成和工作原理結(jié)構(gòu)示意圖：立式 L型 H型 L型動(dòng)畫 V型動(dòng)畫機(jī)構(gòu)學(xué)原理圖：有十字頭、無十字頭總體構(gòu)成：視頻工作腔部分 汽缸、氣閥、活塞傳動(dòng)部分 曲軸、連桿、十字頭、活塞

4、桿、十字頭銷、曲柄銷機(jī)身(j shn)部分 支承（連接）氣缸與傳動(dòng)部分輔助部分 潤(rùn)滑、冷卻、調(diào)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(gè)工作面，活塞和汽缸構(gòu)成一個(gè)工作腔。 雙作用：活塞有兩個(gè)工作面，活塞和汽缸構(gòu)成兩個(gè)工作腔（兩個(gè) 工作腔進(jìn)行相同級(jí)次的壓縮） 級(jí)差式：活塞和汽缸構(gòu)成兩個(gè)或兩個(gè)以上(yshng)工作腔（工作腔內(nèi)進(jìn)行 不同級(jí)別的壓縮） 級(jí)：完成一次氣體壓縮稱為一級(jí) 平衡腔：不進(jìn)行氣體的壓縮的容積腔，其中通入適當(dāng)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(gòu)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(jī)結(jié)構(gòu)形式 列：把一個(gè)連桿對(duì)應(yīng)的一組汽缸及相應(yīng)動(dòng)靜部件(bjin)稱為一列 （幾個(gè)連桿就是幾列）； 一列可能對(duì)應(yīng)一個(gè)汽缸，也可能對(duì)應(yīng)串在一起的幾個(gè)汽缸。根據(jù)汽缸中心線與地平面的相應(yīng)位置，可分為： 立式、臥式、角度式對(duì)動(dòng)式：汽缸分布在曲軸兩側(cè)，兩側(cè)活塞運(yùn)動(dòng)兩兩相向； 對(duì)置式：汽缸分布在曲軸兩側(cè)，兩側(cè)活塞運(yùn)動(dòng)不對(duì)稱。2.1.1 2.1.1 基本(jbn)(jbn)構(gòu)成和工作原理第7頁/共62頁第七頁，共62頁。 級(jí)的理論循環(huán) 循環(huán):一次進(jìn)氣、壓縮、排氣過程為一次循環(huán)。 （曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞(husi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，氣缸內(nèi)相繼實(shí)現(xiàn)進(jìn)

6、氣、壓縮、排 氣的過程，即完成一工作循環(huán)）級(jí)的理論循環(huán)的特點(diǎn)：氣閥無壓力損失，且進(jìn)、排氣壓力無波動(dòng)。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(nèi)止點(diǎn)（下止點(diǎn)）外止點(diǎn)（上止點(diǎn)）進(jìn)程走向外止點(diǎn)回程走向內(nèi)止點(diǎn)行程兩止點(diǎn)間距離示功圖（P-V圖）2.1.2 2.1.2 壓縮機(jī)級(jí)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(jí)的進(jìn)氣量（行程容積） 行程容積=活塞(husi)迎風(fēng)面積行程 單作用汽缸： 雙作用汽缸： 理論進(jìn)氣量 =行程容積2.理論循環(huán)指示功（活塞(husi)對(duì)氣體做功為“正”） 指示功

7、：完成一個(gè)循環(huán)所需要的外功。 功力位移SAVps 級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)的理論(lln)(lln)循環(huán)第12頁/共62頁第十二頁，共62頁。一 . 級(jí)的實(shí)際循環(huán)的特點(diǎn)：進(jìn)、排氣閥有損失; 進(jìn)、排氣閥閥腔不是無限大，有壓力波動(dòng); 工作容積間斷吸氣和排氣，有壓力脈動(dòng) （實(shí)際進(jìn)氣壓力低于名

9、義值；實(shí)際排氣壓力高于名義值） （進(jìn)、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(shí)際循環(huán)有一個(gè)膨脹過程） 級(jí)的實(shí)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(shí)際氣體 特殊條件時(shí)，如進(jìn)氣或排氣系統(tǒng)為固定密封容積 級(jí)的實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)第14頁/共62頁第十四頁，共62頁。 級(jí)的實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)第15頁/共62頁第十五頁，共62頁。二 . 實(shí)際循環(huán)級(jí)的進(jìn)氣(jn q)量 容積系數(shù)由于余隙容積氣體膨脹使進(jìn)氣(jn q)量減少的程度 壓力系數(shù)由于進(jìn)氣(jn q)壓力降低使進(jìn)氣(jn q)量減少的程度 溫度系數(shù)由于進(jìn)氣(jn q)溫度升高使進(jìn)氣(jn q)量減少的程度 級(jí)的實(shí)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(shí)際進(jìn)氣量：SsstpvsVVV3123312SSSSsvptSSSSVVVVVVVV（2-9） 級(jí)的實(shí)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(shí)際氣體： 1111111sc111mmsssssvVVVVVVVVV11134mVZZ（2-10） 影響影響v的因素的因素(yn s)(Vs一一定時(shí)定時(shí))：1） 2.1.2.

12、2 級(jí)的實(shí)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(jìn)氣(jn q)壓力(絕壓)105 Pa 任意k值時(shí) k =1.4時(shí) 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(jí)的實(shí)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(jié)束時(shí)，p與關(guān)閉狀態(tài)的彈簧力、進(jìn)氣管道中的壓力(yl) 波動(dòng)有關(guān)。一般?。杭?jí) 其它級(jí)3. 溫度系數(shù)t 級(jí)的實(shí)際循環(huán) t與冷卻好壞、該級(jí)的壓比有關(guān)。一般?。簍 =0.920.98。(參考圖2-12)第20頁/共62頁第二十頁，共62頁。三. 實(shí)際循環(huán)指示功設(shè)膨脹過程指數(shù)=壓縮(y su)過程指數(shù)，即：，且為定值； 進(jìn)氣相對(duì)壓力損失： (根據(jù)圖2-14取值) 排氣相對(duì)壓力損失： 進(jìn)、排氣總壓力損失：0sd22dpp11spp 級(jí)的實(shí)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(jí)的實(shí)際循環(huán)(xnhun)指示功：（1）對(duì)于理想氣體：（2）對(duì)于(duy)實(shí)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(shí)際壓縮循環(huán)

15、比理論壓縮循環(huán)耗功多，多在實(shí)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(dòng)損失。間冷卻器、氣閥阻力損失、流動(dòng)損失。實(shí)際氣體指示功用實(shí)際氣體指示功用(gngyng)系數(shù)修正系數(shù)修正1212ZZZ 級(jí)的實(shí)際(shj)(shj)循環(huán)第23頁/共62頁第二十三頁，共62頁。多級(jí)壓縮 一、多級(jí)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(jí)功耗增加(zngji)1。理論上，級(jí)數(shù)越多，越接近等溫壓縮，越省功。 多級(jí)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(rùn)滑油失效（變質(zhì)(bin zh)、粘性下降）, 積炭 。腐蝕、爆炸。 多級(jí)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?yàn)榧?jí)間冷卻因?yàn)榧?jí)間冷卻進(jìn)每級(jí)的氣量容積進(jìn)每級(jí)的氣量容積每級(jí)的活塞每級(jí)的活塞(husi)(husi)截面積截面積每級(jí)活每級(jí)活塞塞(husi)(husi)力力 例如：見圖例如：見圖進(jìn)氣壓力：進(jìn)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(jí)壓縮(y su)(y su)第26頁/共62頁第二十六頁，共62頁。二、級(jí)數(shù)的選擇級(jí)數(shù)多，危害在于：結(jié)構(gòu)復(fù)雜設(shè)備(shbi)費(fèi)用多摩擦損失、流動(dòng)損失多中間冷卻裝置多，動(dòng)力費(fèi)用多確定級(jí)數(shù)的原則是：大、中型省功小型移動(dòng)式重量，省功排氣溫度限制結(jié)論：一定的排氣溫度下，盡可能少級(jí)數(shù)、少重量。 多級(jí)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(shè)：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(jí)多變壓縮指數(shù)相等；回冷完善。壓比的分配的原則多級(jí)壓縮中，各級(jí)壓比相等，則各

18、級(jí)消耗功相等，而壓縮機(jī)的總功耗最小。壓比分配的表達(dá)式為： 多級(jí)壓縮(y su)(y su)第28頁/共62頁第二十八頁，共62頁。 注意：有時(shí)(yush)1， 2， 3， 、Z不等，但是,仍符合上式。 實(shí)際壓比分配中，按照： 實(shí)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(diào)氣量取小些，使調(diào)氣量(qling)(qling)時(shí)，不致時(shí)，不致T2T2太太大。大。 破壞等壓比分配原則的代價(jià)破壞等壓比分配原則的代價(jià): : 功耗大功耗大 多級(jí)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(jí)壓縮到0.9MPa，如果中間(zhngjin)冷卻完善，求： （1）等壓縮比分配時(shí)的理論耗功; （2）一級(jí)壓比為2.5，二級(jí)壓比為3.6時(shí) 的理論耗功。第30頁/共62頁第三十頁，共62頁。 解： 因?yàn)橹虚g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(xí)題12.溫度為20、壓力為 Pa的空氣(kngq)經(jīng)活塞式壓縮機(jī)兩級(jí)壓縮至 Pa，兩級(jí)壓縮比相等。求： （1）如果中間冷卻完善，求第二級(jí)理論排氣溫度； （2）如果第一級(jí)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(fù)(wngf)壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)學(xué)原理圖（有十字頭）：第36頁/共62頁第三十六頁，共62頁。往復(fù)(wngf)壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)學(xué)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(guān)閉由汽缸內(nèi)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(guān)閉，同時(shí)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(jìn)氣進(jìn)氣(jn q)壓力：壓力：0.1MPa出口壓力：出口壓力：0.9MPa 設(shè)：截面積：設(shè)：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(fù)(wngf)(wngf)壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)上節(jié)主要(zhyo)內(nèi)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(jí)差式 平衡腔：不進(jìn)行氣體的壓縮(y su)的容積腔，其中通 入適當(dāng)壓力的氣 體，以使活塞往返行 程中的活塞力比較均衡。復(fù)習(xí)上節(jié)主要(zhyo)內(nèi)容第54頁/共62頁第五十四頁，共62頁。 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)形式 立式 臥式 角度(jiod)式 幾個(gè)概念：列、對(duì)動(dòng)式、對(duì)置式復(fù)習(xí)(fx)上節(jié)主要內(nèi)容第55頁/共62頁第五十五頁，共62頁。復(fù)習(xí)(fx)上節(jié)主要內(nèi)容 壓縮機(jī)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(shí)指示功 壓縮過程(guchng)為等溫過程(guchng)時(shí)指示功復(fù)習(xí)(fx)上節(jié)主要內(nèi)容kg