教案-往復(fù)式氣體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制

1、流體輸送設(shè)備操作與控制情境五：往復(fù)式氣體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制課程單元1：輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)與選型（學(xué)時(shí)：6）授課班級(jí) 上課時(shí)間周 月 日 第 節(jié)上課地點(diǎn)理實(shí)一體化多媒體教室教學(xué)任務(wù)掌握往復(fù)式氣體壓縮機(jī)的理想工作循環(huán)、實(shí)際工作循環(huán)、余隙系數(shù)和容積系數(shù)等，熟悉往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的工作原理，能夠根據(jù)給定輸送任務(wù)選擇合適的往復(fù)式氣體輸送機(jī)械。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、 能夠完成典型往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的簡(jiǎn)單拆裝；2、 掌握典型往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)；3、 掌握往復(fù)式氣體壓縮機(jī)的理想工作循環(huán)、實(shí)際工作循環(huán)、余隙系數(shù)和容積系數(shù)等；4、 熟悉往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的工作原理5、 能夠根據(jù)給定輸送任務(wù)選擇

2、合適的往復(fù)式氣體輸送機(jī)械。熟悉典型拆裝工具的使用；1、氣體輸送基礎(chǔ)；2、往復(fù)式氣體輸送機(jī)械；3、理想工作循環(huán)；4、實(shí)際工作循環(huán)；5、余隙系數(shù)；6、容積系數(shù)；7、氣體輸送影響因素；8、根據(jù)給定輸送任務(wù)選擇合適的往復(fù)式氣體輸送機(jī)械。教學(xué)步驟序號(hào)內(nèi)容教學(xué)方式占用時(shí)間（學(xué)時(shí)）1往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的分類(lèi)實(shí)物教學(xué)12往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工作原理實(shí)際操作33往復(fù)式氣體輸送機(jī)械初步設(shè)計(jì)與選型任務(wù)驅(qū)動(dòng)245678授課主要內(nèi)容、課時(shí)分配、版書(shū)設(shè)計(jì)輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)與選型（課程單元名稱(chēng)）步驟一：課程引入 分組教學(xué)，3人一組。 實(shí)訓(xùn)中心觀摩壓氣站現(xiàn)場(chǎng)，感官認(rèn)識(shí)壓氣機(jī)設(shè)備。步驟二：往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的分類(lèi)結(jié)合實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)講

3、解典型往復(fù)式氣體輸送機(jī)械 往復(fù)式壓氣機(jī)按照不同特征進(jìn)行分類(lèi)： (1)按壓縮級(jí)數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)（圖1）；雙級(jí)（圖2、圖3）；多級(jí)； 圖1往復(fù)式單級(jí)壓氣機(jī)簡(jiǎn)圖 圖2往復(fù)式雙級(jí)壓氣機(jī)簡(jiǎn)圖a一單作用；b一雙作用圖3對(duì)稱(chēng)平衡式雙級(jí)壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1-一級(jí)氣缸；2-一級(jí)活塞；3-曲軸；4-曲軸箱；5-油池；6-活塞桿；7-十字頭；8-密封填料；9-連桿；10-軸瓦；11-二級(jí)氣缸；12-二級(jí)活塞；13-聯(lián)結(jié)箱；14-機(jī)架；15-冷卻水管；16-氣壓表；17-中間冷卻器(2)按主軸一轉(zhuǎn)內(nèi)吸氣次數(shù)分為：?jiǎn)巫饔?；雙作用；(3)按氣缸位置分為：臥式；立式；角度式（L型、V型、W型）(圖4圖8)；(4)按冷卻方式分為：水

4、冷；氣冷；(5)按轉(zhuǎn)數(shù)多少分為：低轉(zhuǎn)速；中轉(zhuǎn)速；高轉(zhuǎn)速。圖4 4L-20/8型空氣壓縮機(jī)剖面圖圖5 回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)簡(jiǎn)圖l一吸氣管；2-外殼；3-轉(zhuǎn)子；4-轉(zhuǎn)子軸；5-轉(zhuǎn)子上的滑片；6-空氣壓縮室；7-排氣管；8-水套圖6 DA350-61型離心式空氣壓縮機(jī)剖面圖1-吸氣室；2-工作輪；3-擴(kuò)壓器；4-彎道；5-回流器；6-蝸殼；7-前軸封；8-后軸封；9-軸封；10-氣封；11-平衡盤(pán)圖7 LG25/16-40/7螺桿式空氣壓縮機(jī)主機(jī)組剖面圖l一一級(jí)主機(jī)：2-二級(jí)主機(jī)；3-增速箱圖8 YW9/7-I-型移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)橫剖面圖步驟三：往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工作原理現(xiàn)場(chǎng)拆卸實(shí)施一：3人一組，領(lǐng)

5、取工具后進(jìn)行往復(fù)式氣體輸送機(jī)械。實(shí)施二：拆卸過(guò)程中講授結(jié)構(gòu)與工作原理一、往復(fù)式壓氣機(jī)的構(gòu)造固定式往復(fù)壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)型式一般為立式、臥式或直角式，移動(dòng)式小型壓氣機(jī)則常采用V形或W形。絕大多數(shù)往復(fù)式壓氣機(jī)都做成兩級(jí)的，只有少數(shù)排氣量很小的壓氣機(jī)才做成單級(jí)的。單級(jí)壓氣機(jī)的主要缺點(diǎn)是當(dāng)排氣壓力超過(guò)588686kPa(67計(jì)示大氣壓)時(shí)，其排氣溫度往往超過(guò)規(guī)定的許可數(shù)值(160180)。我國(guó)生產(chǎn)了排氣量為10、20、40及100m3/min的各種固定式壓氣機(jī)，并生產(chǎn)了排氣量為1、3及6m3/min的移動(dòng)式壓氣機(jī)，可滿足各工業(yè)部門(mén)的需要。圖9表示排氣量為l0m3/min、額定壓力為686kPa(7計(jì)示大氣壓

6、)的1-10/7型單級(jí)臥式壓氣機(jī)的安裝總布置圖。壓氣機(jī)是單缸雙動(dòng)式的，用水冷卻，具有自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。所用電動(dòng)機(jī)的功率為75kW。壓氣機(jī)軸的轉(zhuǎn)速為290r/min，采用三角皮帶傳動(dòng)。圖9 1-10/7型單級(jí)臥式壓氣機(jī)的安裝總布置圖現(xiàn)代往復(fù)式壓氣機(jī)是由大量的不同零件所組成的。這些零件與蒸汽機(jī)及內(nèi)燃機(jī)的零件相仿，根據(jù)它們的任務(wù)和工作性質(zhì)，可分為下列幾組：(1)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組：包括機(jī)架、主軸承、主曲軸、連桿、十字頭及飛輪。(2)氣缸組：包括氣缸、氣缸襯、氣缸蓋及填料箱。(3)活塞組：包括活塞、活塞環(huán)及活塞桿。(4)配氣機(jī)構(gòu)：包括閥室和氣閥。(5)調(diào)節(jié)裝置：包括實(shí)現(xiàn)排氣量和壓力調(diào)節(jié)的各種機(jī)件，如附加余隙容積

7、、輔助用的閥和管道等。(6)冷卻裝置：包括中間冷卻器和水套。(7)潤(rùn)滑裝置：包括油泵、濾油器、管道、油冷卻器等。除潤(rùn)滑裝置將在后面討論外，現(xiàn)在分別介紹這些零件。機(jī)架與軸承 機(jī)架用普通鑄鐵做成，為壓氣機(jī)的支持部分；壓氣機(jī)的氣缸即固定于其上。不同型式的壓氣機(jī)具有不同型式的機(jī)架。壓氣機(jī)主軸承的底座和機(jī)架鑄成一個(gè)整體。軸承內(nèi)襯了軸瓦，軸瓦的內(nèi)表面鑲了巴氏合金。軸承蓋與底座用螺栓和螺母固定在一起。新型的壓氣機(jī)也有采用滾珠軸承的。氣缸 低壓和中壓（1960kPa 20計(jì)示大氣壓以下）氣缸用高級(jí)鑄鐵做成，高壓氣缸則用鑄鋼做成。氣缸壁上鑄成一個(gè)中空體，叫做水套，冷卻水不斷由其中流過(guò)。氣缸頭上有氣缸蓋，側(cè)面有裝

8、潤(rùn)滑油管的小孔。氣冷式壓氣機(jī)的氣缸，則用向外伸出的散熱片代替水套。散熱片與氣缸鑄成一個(gè)整體，外界空氣與散熱片接觸，產(chǎn)生自然對(duì)流，使氣缸得到冷卻。活塞 活塞用鑄鐵制成。單動(dòng)式壓氣機(jī)的活塞為杯狀，內(nèi)部裝有活塞銷(xiāo)，活塞銷(xiāo)固定在活塞壁的孔中。連桿的一端即套在活塞銷(xiāo)上。雙動(dòng)式壓氣機(jī)使用盤(pán)狀活塞。活塞桿用螺母緊固在活塞上，桿的另一端則與十字頭連在一起。為了防止高壓腔的空氣泄漏到低壓腔，在活塞周?chē)砻娴牟壑醒b有活塞環(huán)?；钊h(huán)由高級(jí)鑄鐵做成，應(yīng)具有足夠的彈性，對(duì)于單動(dòng)式壓氣機(jī)，還裝有去油環(huán)，以去掉氣缸壁上過(guò)剩的潤(rùn)滑油。十字頭 在雙動(dòng)式壓氣機(jī)中須采用十字頭，用它來(lái)連接活塞桿與連桿。在十字頭的兩邊，裝有兩塊可以更

9、換的滑塊，滑塊在平行道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于十字頭承受反復(fù)載荷，所以通常用高級(jí)鑄鐵或鑄鋼制成。連桿 連桿的一端用銷(xiāo)子與十字頭連接或直接與壓氣機(jī)的活塞相連，另一端則與主曲軸相連。與十字頭相連接的一端叫做連桿頭，與主曲軸相連的一端叫做曲柄頭。連桿頭中有襯套。曲柄頭是由兩半塊合成，里面有襯套，有時(shí)稱(chēng)此襯套為連桿軸承。連桿用鑄鋼做成。曲軸 曲軸是用優(yōu)質(zhì)鋼鍛造成的。在壓氣機(jī)中，曲拐一般位于軸頸之間。在兩級(jí)壓氣機(jī)中，兩個(gè)曲拐通?；コ?0°或180°。填料箱 為了防止活塞桿穿過(guò)氣缸蓋處發(fā)生漏氣，必須采用填料箱作為密封裝置。把棉質(zhì)或金屬填料放在箱內(nèi)，外面用壓蓋壓緊，壓蓋則用螺栓緊固在氣缸蓋上。中

10、間冷卻器 中間冷卻器的主要任務(wù)是降低進(jìn)入第二級(jí)氣缸的空氣溫度，以節(jié)省功率并析出壓縮空氣中的油分和水分，其結(jié)構(gòu)型式有多管式、突片式和散熱器式3種。大型壓氣機(jī)大都采用多管式中間冷卻器只有小容量的移動(dòng)式壓氣機(jī)才采用散熱器式。為了節(jié)約鋼材與減輕冷卻器的重量，小型壓氣機(jī)的冷卻器可改成突片式，其構(gòu)造如圖10所示。L-20/8型壓氣機(jī)即采用了突片式冷卻器。圖10壓氣機(jī)的突片式冷卻器為了使壓縮空氣中的水蒸氣與油分進(jìn)一步凝結(jié)，以減少管網(wǎng)內(nèi)的凝結(jié)物并避免水蒸氣在用戶生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)動(dòng)機(jī)械內(nèi)凝結(jié)，某些排氣量大的壓氣機(jī)，設(shè)有壓后冷卻器。壓后冷卻器的構(gòu)造與中間冷卻器大致相同。 氣閥 為了周期地使壓氣機(jī)氣缸的工作容積與吸氣管

11、道和排氣管道相通，也就是說(shuō)為了實(shí)現(xiàn)吸氣過(guò)程與排氣過(guò)程，必須采用吸氣閥和排氣閥?，F(xiàn)代壓氣機(jī)幾乎無(wú)例外地都采用平板形的閥。氣閥依照閥片的形狀分為片狀、環(huán)狀、條狀3種，依照閥體的形狀分為圓形、矩形和圓錐形3種。為了保證壓氣機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，閥片與閥座的接觸面應(yīng)極平滑，使閥關(guān)閉時(shí)嚴(yán)密不漏氣；彈簧的剛度應(yīng)合適，以保持閥的開(kāi)啟和關(guān)閉迅速并減少損失。圖11表示片狀閥的構(gòu)造，閥片1由3個(gè)相互連在一起的同心圓環(huán)組成。中間的環(huán)是斷開(kāi)的，它起彈簧的作用。閥片1放在閥座2上，閥片的圓環(huán)把閥座上的3個(gè)環(huán)形孔堵住，閥開(kāi)啟時(shí)空氣即由此環(huán)形孔通過(guò)。閥的上方有閥擋蓋3，彈性鋼片4貼在閥擋蓋上，它用來(lái)吸收閥片升起時(shí)的沖擊。

12、閥擋蓋用螺釘5固定在閥座上。為了得到所需要的升程，須在閥片1和彈性鋼片4之間放一墊片6。螺釘7是用來(lái)防止閥片1和鋼片4繞軸旋轉(zhuǎn)的。為了使閥迅速關(guān)閉，在擋蓋3中裝有螺旋彈簧8。 圖11片狀閥的構(gòu)造 圖12環(huán)狀閥的構(gòu)造1-閥片；2-閥座；3-閥擋蓋；4-彈性鋼片； 1-閥座；2-環(huán)狀閻片；3-彈簧；5-螺釘；6-墊片；7-螺釘；8-螺旋彈簧 4-彈簧支承座；5-閥擋蓋；6-螺釕大型壓氣機(jī)大都采用片狀閥或環(huán)狀閥。在排氣量很大的壓氣機(jī)中，為了增大氣閥通道的面積，有時(shí)采用圓錐形閥體的氣閥（圖12）。L-100/8型壓氣機(jī)即采用這種氣閥。條狀閥片分布在錐形閥體的周?chē)?。閥體即作為閥擋蓋。閥座在閥體的內(nèi)部。閥

13、片裝在閥體與閥座之間。除閥體以外，吸氣閥與排氣閥的零件都可互換。圖13圓錐形閥體的氣閥a-吸氣閥；b-排氣閥1-關(guān)閉機(jī)構(gòu)；2-彈簧；3-閥座；4-閥體；5-導(dǎo)向環(huán)；6-壓緊螺釘二、壓氣機(jī)的輔助設(shè)備為維持壓氣機(jī)的正常工作，通常還需要一些輔助設(shè)備：空氣過(guò)濾器、冷卻器和油水分離器等。1空氣過(guò)濾器（1）必要性自然界的空氣在進(jìn)入空氣壓縮機(jī)之前，必須經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器以濾清其中所含的灰塵和其他雜質(zhì)。一般要求通過(guò)過(guò)濾器之后空氣中所含的灰塵量小于1.0 mg/m3，空氣過(guò)濾器的終阻力不大于294Pa(30mmH20)?；覊m和其他雜質(zhì)大量進(jìn)入空氣壓縮機(jī)后，將使各機(jī)械運(yùn)動(dòng)表面磨損加快、密封不良、排氣溫度升高、功率消耗

14、增大，因而壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力相應(yīng)減少，壓縮空氣的質(zhì)量也大為降低。（2）含塵濃度空氣的含塵濃度指單位體積空氣中所含的灰塵量，其表示方法有多種：重量濃度：?jiǎn)挝惑w積空氣中所含的灰塵重量，稱(chēng)為重量濃度，其單位以mg/m3表示；顆粒濃度：?jiǎn)挝惑w積空氣中所含灰塵的各種粒徑的顆?？倲?shù)，稱(chēng)為顆粒濃度，其單位以粒m3或粒/L表示；粒徑顆粒濃度：?jiǎn)挝惑w積空氣中所含某一粒徑范圍內(nèi)灰塵顆粒數(shù)，稱(chēng)為某一粒徑范圍的顆粒濃度，其單位以粒m3或粒/L表示。（3）過(guò)濾效率由于含塵濃度的表示方法不同，所以空氣過(guò)濾器的過(guò)濾效率也分為計(jì)重效率、計(jì)數(shù)效率和粒徑計(jì)數(shù)效率。 (a)計(jì)重效率： (1)式中g(shù)1、g2分別為過(guò)濾器前、后空氣的重量

15、濃度，mg/m3。在計(jì)重效率中，由于試駐時(shí)所采用的塵源和測(cè)試儀器的不同，又有許多不同名稱(chēng)之分。 (b)計(jì)數(shù)效率： (2)式中 n1、n2分別為過(guò)濾器前、后空氣的顆粒濃度，粒/L。 (c)粒徑計(jì)數(shù)效率： (3)式中 n1、n2分別為過(guò)濾器前、后空氣中某一粒徑范圍的顆粒濃度，粒/L。（4）典型案例 (a)金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器。圖14為金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的外形圖。它是由鋼制金屬網(wǎng)箱和在其內(nèi)填裝的數(shù)排金屬波狀網(wǎng)構(gòu)成，網(wǎng)上涂浸粘油。 圖14金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器外形過(guò)濾后空氣中含塵濃度平均低于0.5mg/m3，其結(jié)構(gòu)特征見(jiàn)表1所列。金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，可采取水平或垂直安裝方式，并便于以不同塊數(shù)相組合，

16、通過(guò)的空氣流速大。缺點(diǎn)是過(guò)濾效率較低。金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的性能見(jiàn)表2表1金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)特征型號(hào)網(wǎng)格層數(shù)波紋/mm網(wǎng)格規(guī)格/mm外形尺寸/mm重量/kg備注高間距前部中部后部長(zhǎng)寬HBb大型185.514520520105553010.5小型125.5145205206033256.5表2金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的性能型號(hào)風(fēng)量 m3.h-1初阻力 Pa（mmH2O）終阻力Pa（mmH2O）容塵量 g發(fā)塵量g耗油量g.塊-1效率 %備注大型150052.92（5.4）107.8（11.0）450.46604.3818.775均為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小型150041.16（4.2）90.3.6（8.2）264.00

17、344.77105.777注：1.實(shí)驗(yàn)塵流由20%炭黑和80%無(wú)煙煤粉組成，均經(jīng)球磨80h。粉塵密度1.51g/m3，分散度為2m占7%，1.33m占27%，<1.33m占66%。 2.粉塵濃度為11mg/m3 3.實(shí)驗(yàn)在常用純大氣情況下測(cè)定。金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的阻力與流量關(guān)系特性曲線如圖15所示。圖15 金屬網(wǎng)空氣過(guò)濾器的阻力與流量關(guān)系特性曲線 (2)填充纖維空氣過(guò)濾器。填充纖維空氣過(guò)濾器過(guò)濾后的空氣中，含塵濃度低于0.20.5mg/m3。填充纖維空氣過(guò)濾器由鋼制內(nèi)外框金屬箱并填充平均直徑小于251m的玻璃纖維或聚苯乙烯纖維而構(gòu)成，內(nèi)框兩側(cè)裝有細(xì)的金屬網(wǎng)，使填裝的纖維密度保持一致。圖16

18、是填充纖維空氣過(guò)濾器的外形圖。圖16 填充纖維空氣過(guò)濾器外形2冷卻器（1）必要性空氣壓綰機(jī)的排氣溫度高達(dá)140170，壓縮空氣中所含的水蒸氣及油均為氣態(tài)，如帶至貯氣罐和管網(wǎng)中，將發(fā)生下列影響：1 油蒸氣聚集在貯氣罐中，形成易燃物，有時(shí)甚至是爆炸混合物；2 帶走了潤(rùn)滑油，使機(jī)器潤(rùn)滑狀況惡化并污染管道；3 由于渣子沉積于管道內(nèi)而減小了管道截面積，并且聚集在個(gè)別管段內(nèi)的凝結(jié)水在受到氣流壓力下有引起水擊的危險(xiǎn)；4 在冰凍地區(qū)的冬天，凝結(jié)水使管道和附件凍結(jié)；5 含有油和水分的壓縮空氣供給用戶后會(huì)降低風(fēng)動(dòng)工具的生產(chǎn)效率，并有可能引起用氣設(shè)備生銹和腐蝕。 （2）典型案例 冷卻器的設(shè)計(jì)，應(yīng)該在保證達(dá)到預(yù)定的冷

19、卻效果的前提下，力求結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，制造工藝性能好，氣流流動(dòng)阻力損失小，運(yùn)動(dòng)可靠以及安裝檢修方便。 A 多管式冷卻器。多管式冷卻器的結(jié)構(gòu)形式如圖17所示。它主要由簡(jiǎn)體、封蓋、芯子所組成。芯子由一束脹接或焊接在兩頭管板上的換熱管以及折流板、旁路擋板、拉桿和定距管所組成。圖17多管式冷卻器的結(jié)構(gòu)形式1一固定管板；2-冷卻水管；3-活動(dòng)管板；4-隔板；5-外殼在多管式冷卻器中，一般冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管間流動(dòng)。管內(nèi)流動(dòng)的冷卻水可以是單程或雙程流動(dòng)，也可以是三程或四程流動(dòng)。通過(guò)隔板的配置，管外的空氣以垂直于管束的流向多程地曲折前進(jìn)。多管式冷卻器運(yùn)行時(shí)外殼和管束的溫度是不同的，因此必須考慮熱膨脹

20、的補(bǔ)償措施。多管式冷卻器的管束間相鄰導(dǎo)管的中心距，一般取導(dǎo)管外徑d2的1.251.50倍，但其最小值受導(dǎo)管在端板上脹接的影響，不得小于56mm。根據(jù)一般使用經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)管內(nèi)徑均取d1=1220mm。多管式冷卻器一般使用的壓力p3050MPa。近年來(lái)，為了達(dá)到高壓，采用空氣在管內(nèi)流動(dòng)的設(shè)計(jì)，已得到廣泛應(yīng)用。B 散熱片式冷卻器。在導(dǎo)管上配置散熱片能增大空氣側(cè)的傳熱面積，能較大地提高熱交換能力，并相應(yīng)地縮小冷卻器尺寸和重量。在L型活塞式空氣壓縮機(jī)中已廣泛應(yīng)用散熱片式冷卻器。3油水分離器（1）必要性油水分離器（或稱(chēng)液氣分離器）的功用在于分離壓縮空氣中所含的油分和水分，使壓縮空氣得到初步凈化，以減少污染、腐

21、蝕管道和對(duì)用戶的使用產(chǎn)生不利影響。（2）結(jié)構(gòu)形式油水分離器的作用原理，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，是使進(jìn)入油水分離器中的壓縮空氣氣流產(chǎn)生方向和速度的改變，并依靠氣流的慣性，分離出密度較大的油滴和水滴。油水分離器通常采用以下三種基本結(jié)構(gòu)形式：1 使氣流產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)；2 使氣流產(chǎn)生撞擊并折回；3 使氣流產(chǎn)生離心旋轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，以上的結(jié)構(gòu)形式如同時(shí)綜合采用，其分離油、水的效果則更加顯著。三、往復(fù)式壓氣機(jī)的理論工作循環(huán)往復(fù)式壓氣機(jī)主要是由氣缸和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞構(gòu)成。圖18表示單級(jí)單作用壓氣機(jī)的簡(jiǎn)圖及理論工作循環(huán)圖。當(dāng)活塞2自左端向右運(yùn)行時(shí)氣缸1內(nèi)造成真空，外界的空氣以壓力P1推開(kāi)吸氣閥3進(jìn)入氣缸。待活塞至

22、右端時(shí)共吸入容積為V1的空氣。隨后活塞返行，吸氣閥關(guān)閉，空氣受到壓縮。當(dāng)活塞行至某一位置空氣被壓縮為V2的容積時(shí)，其壓力恰好等于風(fēng)包中的壓力P2?；钊^續(xù)左行，空氣即推開(kāi)排氣氣閥4進(jìn)入風(fēng)包。待活塞行至左端，排氣終了，遂完成一個(gè)循環(huán)，壓氣機(jī)軸至此恰好轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)。以后，上述過(guò)程又重復(fù)進(jìn)行。（1）理想假設(shè)1 壓氣機(jī)沒(méi)有余隙容積，排氣終了時(shí)氣缸中沒(méi)有剩余空氣；圖18往復(fù)式單級(jí)單作用壓氣機(jī)的簡(jiǎn)圖及理論工作循環(huán)圖2 吸氣時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力與溫度保持不變，且與周?chē)髿獾膲毫蜏囟纫粯樱? 壓縮過(guò)程為壓縮指數(shù)n等于常數(shù)的等溫過(guò)程、絕熱過(guò)程或多變過(guò)程；4 排氣時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力與溫度始終保持不變，且與排氣管道及風(fēng)包中

23、的空氣壓力與溫度相同；5 氣閥、活塞與氣缸壁間、填料函等處沒(méi)有漏氣。圖18上部所示為按照上述假定條件工作的壓氣機(jī)的理論示功圖。縱坐標(biāo)代表氣缸中空氣的絕對(duì)壓力，橫坐標(biāo)代表氣缸中空氣所占的容積，于是吸氣過(guò)程可用與橫坐標(biāo)軸平行的直線a1代表，壓縮過(guò)程用曲線12代表，排氣過(guò)程則用直線2b代表。（2）理論工作循環(huán)計(jì)算一個(gè)循環(huán)內(nèi)對(duì)壓氣機(jī)所作的全功等于吸氣功、壓縮功與排氣功的總和?？紤]活塞對(duì)空氣做的功為正值，空氣對(duì)活塞做的功為負(fù)值。吸氣功LB可按下式計(jì)算： LB=-P1AS1=-P1 V1，式中P1吸氣壓力，N/m2；A活塞的面積，m2；Sl吸氣過(guò)程中活塞所行距離，m；Vl吸入空氣的容積，m3。排氣功為：

24、LH= P2FS2=P2 V2式中 S2排氣過(guò)程中活塞所行距離，m;V2排出的壓縮空氣的容積，m3。 壓縮功為： 一個(gè)循環(huán)內(nèi)壓氣機(jī)的全功為： 吸氣功與排氣功可用示功圖圖18中直線al下的矩形面積與直線2b下的矩形面積表示，壓縮功則用曲線12下的面積表示。因此面積a12b表示一循環(huán)內(nèi)壓氣機(jī)的全功。四、往復(fù)式壓縮機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)往復(fù)式壓氣機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)與理論工作循環(huán)的差別是：(1)存在余隙容積；(2)吸氣時(shí)壓力降低與排氣時(shí)壓力升高；(3)吸入空氣的溫度增高；(4)氣閥、活塞與氣缸壁間、填料函等處漏氣；(5)空氣的濕度。使得壓氣機(jī)的實(shí)際排氣量減小并使壓縮lkg或1m3吸入空氣所需的全功增加。壓氣機(jī)

25、排氣量是壓氣機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所排出的壓縮空氣換算到周?chē)髿鉁囟群蛪毫ο滤嫉娜莘e，通常以m3/min表示。1余隙容積的影響余隙容積是排氣終了時(shí)未排盡的剩余壓縮空氣所占的容積，也就是活塞到達(dá)死點(diǎn)位置時(shí)它與氣缸蓋及氣閥之間的空間。討論余隙容積的影響時(shí)先不考慮其他因素的影響，仍然假定吸氣壓力P1等于大氣壓力pa；排氣過(guò)程中的排氣壓力P2等于風(fēng)包壓力Pc。在圖19中，排氣終止于點(diǎn)3，在余隙容積中剩余的壓縮空氣的容積為：VBP=mVT式中 VT活塞排量，即活塞掠過(guò)的容積；m余隙系數(shù)，即余隙容積占活塞排量的百分?jǐn)?shù)，通常m=0.020.06。圖19有余隙容積的壓氣機(jī)的理論工作循環(huán)在活塞往右移動(dòng)的吸氣過(guò)程中，余

26、隙容積中剩余的壓縮空氣發(fā)生膨脹，因此吸氣不是在活塞行程的起點(diǎn)3開(kāi)始，而要等到氣缸中的壓力降到大氣壓力的點(diǎn)4時(shí)才開(kāi)始，因此吸入的空氣不是VT而是Vs，也就是減少了壓氣機(jī)的排氣量。吸氣量Vs與活塞排量的比值為：式中0容積系數(shù)或容積效率。實(shí)質(zhì)上0還只是理論容積系數(shù)，因?yàn)檫€未考慮吸氣壓力降低和排氣壓力升高的影響。容積系數(shù)的大小與余隙容積系數(shù)、壓縮比和壓縮指數(shù)有關(guān)。要想使壓氣機(jī)的容積系數(shù)大，必須把機(jī)器的余隙容積做得小，壓縮比不能過(guò)高，并且在運(yùn)轉(zhuǎn)中冷卻得好，使壓縮空氣在膨脹過(guò)程中少吸收熱量，接近于絕熱膨脹。2、吸氣時(shí)壓力降低與排氣時(shí)壓力升高的影響空氣由大氣中吸入氣缸時(shí)，必須克服空氣過(guò)濾器、吸氣管道及吸氣閥

27、通道內(nèi)的阻力，還要克服氣閥開(kāi)啟時(shí)閥片和彈簧的慣性力等，所以吸氣時(shí)氣缸內(nèi)的空氣壓力P1總是低于大氣壓力pa。同理，由于排氣閥、排氣管道和排氣管上閥門(mén)等處具有阻力，以及排氣閥片和彈簧的慣性力，排氣時(shí)氣缸內(nèi)的壓力P2則大于風(fēng)包內(nèi)的壓力Pc。圖20表示吸氣壓力降低及排氣壓力升高時(shí)的示功圖。由于吸氣時(shí)壓力降低，開(kāi)始?jí)嚎s的點(diǎn)1往往在大氣壓力線的下面。在此情況下吸入空氣的容積折合成大氣壓力下所占的容積為。如果吸氣壓力等于大氣壓力，則吸人空氣的容積為VS。由于吸氣壓力降低使排氣量減小的系數(shù)為： （其值一般為0.950.98）排氣壓力升高將使余隙容積中剩余空氣膨脹后的容積增大，也使吸氣量減少，但所產(chǎn)生的影響較小

28、。至于吸氣壓力降低及排氣壓力升高對(duì)壓氣機(jī)的功的影響，也可由圖20來(lái)研究。這時(shí)的示功圖面積為1234。吸氣壓力等于大氣壓力，排氣壓力等于風(fēng)包壓力，壓縮相同重量空氣的示功圖面積為12 34 。圖中的陰影部分為兩者之差。所以吸氣壓力降低與排氣壓力升高將使壓縮相同重量空氣的壓氣機(jī)全功增加。圖20吸氣壓力降低及排氣壓力升高時(shí)的示功圖3、吸入空氣溫度增高的影響在吸氣過(guò)程中吸入的空氣遇著熱的氣缸壁，吸收其熱量而增高了吸人空氣的溫度。再者，余隙容積中余留的壓縮空氣與吸入空氣混合以后也增高了吸氣溫度。溫度升高就降低了吸入空氣的密度，從而減少了壓氣機(jī)以重量計(jì)的排氣量。由于吸入空氣溫度升高使排氣量減少的系數(shù)T一般在

29、0.94到0.97之間。通常吸氣溫度升高3時(shí)約增加1%的功。4、主機(jī)系統(tǒng)漏氣的影響壓氣機(jī)的漏氣，主要發(fā)生在下列各處：(1)吸氣閥不嚴(yán)密，壓縮時(shí)部分空氣返回吸氣管道；(2)排氣閥不嚴(yán)密，在吸氣沖程中排氣管道中的空氣漏回氣缸；(3)活塞和填料箱不嚴(yán)密，在壓縮和排氣時(shí)空氣從縫隙中漏過(guò)。漏氣不但使壓氣機(jī)的排氣量減少，還間接增加了壓氣機(jī)工作時(shí)所消耗的功。YT為考慮漏氣使排氣量減少的系數(shù)，其值一般為0.950.98。有時(shí)由于安裝或維護(hù)得不好，會(huì)使漏氣量達(dá)到很大的數(shù)值。5、空氣濕度的影響含有水蒸氣的大氣，稱(chēng)為濕空氣。濕空氣的密度小于干空氣的密度。由于壓氣機(jī)吸入的是濕空氣，遂使壓氣機(jī)以重量計(jì)的排氣量，比吸人于

30、空氣時(shí)為少。而且吸人的空氣中所含的水蒸氣，有一部分在冷卻器或風(fēng)包內(nèi)凝結(jié)成水而排出，也減少了壓氣機(jī)的排氣量。考慮空氣濕度使壓氣機(jī)排氣量減少的系數(shù)BH一般在98%左右。5、 往復(fù)式壓氣機(jī)的功率及效率1、壓氣機(jī)的排氣量在壓氣機(jī)排氣管道上裝設(shè)流量計(jì)，可以測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的空氣容積，把它換算成大氣溫度和大氣壓力下所占的容積，便得到壓氣機(jī)的實(shí)際排氣量VK。根據(jù)氣缸尺寸和轉(zhuǎn)數(shù)可求出壓氣機(jī)的理論排氣量。對(duì)于單作用式壓氣機(jī)，其理論排氣量為： 式中 VT壓氣機(jī)的理論排氣量，m3min;D氣缸的內(nèi)直徑，m；S活塞行程，m；n壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。對(duì)于雙動(dòng)式壓氣機(jī)，其理論排氣量為： 式中 d活塞桿的直徑，m。如

31、為兩級(jí)或多級(jí)壓氣機(jī)， D則為低壓氣缸之內(nèi)徑。如有兩個(gè)或多個(gè)吸氣氣缸，則公式的右邊應(yīng)乘以相應(yīng)的倍數(shù)。實(shí)際排氣量與理論排氣量之比值，稱(chēng)為供氣效率：值一般在0. 75-0.9范圍內(nèi)。在單級(jí)壓氣機(jī)中，由于壓縮比較高，之值較小，供氣效率往往較小。2、壓氣機(jī)的功率壓氣機(jī)按理論工作循環(huán)工作時(shí)所需的功率，稱(chēng)為理論功率。當(dāng)壓縮過(guò)程為等溫過(guò)程時(shí)，壓氣機(jī)所需功率稱(chēng)為等溫理論功率。當(dāng)壓縮過(guò)程為絕熱過(guò)程時(shí)則所需功率稱(chēng)為絕熱理論功率。等溫理論功率NT.H3(kW)按下式計(jì)算： 式中 Lv.3壓氣機(jī)按等溫壓縮時(shí)對(duì)1m3吸人空氣的全功；VK壓氣機(jī)的排氣量，m3min?？諌簷C(jī)的絕熱理論功率則為：式中 Lv.a壓氣機(jī)按絕熱過(guò)程壓

32、縮時(shí)對(duì)1m3吸人空氣的全功。壓氣機(jī)的實(shí)際功率須用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)求。實(shí)際功率有好幾種。壓氣機(jī)活塞上所需功率為指示功率，其值一般可由壓氣機(jī)的實(shí)際示功圖中求出平均指示壓力后，再按公式計(jì)算。圖21中的h為示功圖的平均高度，l為示功圖的長(zhǎng)度，都用mm做單位。H和l的乘積等于示功圖中的面積。根據(jù)與l的數(shù)值求出h后，即可按下式求出平均指示壓力：Pi=h/m式中 m示功器內(nèi)彈簧的尺標(biāo)，mm/at。對(duì)于單氣缸單動(dòng)式壓氣機(jī)，指示功率Ni(kW)為：式中 A活塞的工作面積，m2；S活塞的行程，m;n壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min。對(duì)于單氣缸雙動(dòng)式壓氣機(jī)或多氣缸壓氣機(jī)，則指示功率為活塞兩側(cè)指示功率或各個(gè)氣缸指示功率的總和：圖2

33、1往復(fù)式壓氣機(jī)的實(shí)際示功圖3、壓氣機(jī)的效率壓氣機(jī)的理論功率與指示功率的比值稱(chēng)為指示效率。（1）等溫指示效率以等溫理論功率為度量標(biāo)準(zhǔn)，則等溫指示效率應(yīng)表示為：（2）絕熱指示效率如以絕熱理論功率為標(biāo)準(zhǔn)，則絕熱指示效率為： i.3的數(shù)值一般在0. 720. 80范圍內(nèi)，而i.a的數(shù)值則在0.900.94范圍內(nèi)。（3）機(jī)械效率壓氣機(jī)軸的聯(lián)軸器上所需的功率NK稱(chēng)為軸功率。指示功率與軸功率的比值稱(chēng)為機(jī)械效率：Mex的值隨壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量及潤(rùn)滑是否良好而改變，一般在0.850.95范圍內(nèi)。（4）傳動(dòng)效率壓氣機(jī)的軸功率與原動(dòng)機(jī)軸上功率NB的比值稱(chēng)為傳動(dòng)效率，可用下式表示：n考慮了皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的損

34、失，其值視傳動(dòng)方法而改變，一般在0.950.98范圍內(nèi)。當(dāng)壓氣機(jī)與原動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，則NB=NK，于是，n=1。六、往復(fù)式壓氣機(jī)的壓縮比1、單級(jí)壓氣機(jī)的壓縮比壓氣機(jī)的容積效率隨著壓縮比的提高而不斷減小，同時(shí)壓縮終了時(shí)的溫度隨著壓縮比的提高而增大。當(dāng)空氣溫度過(guò)高時(shí)氣缸內(nèi)潤(rùn)滑油將分解和燃燒，以致在氣閥上形成積垢，破壞正常工作，甚至?xí)痫L(fēng)包及排氣管道的爆炸。所以氣缸的潤(rùn)滑規(guī)定必須采用燃點(diǎn)較高的壓縮機(jī)油。壓縮終了的溫度應(yīng)不超過(guò)160180。壓縮終了時(shí)的空氣溫度為：由此可得：由此公式所決定的壓縮比，稱(chēng)為壓氣機(jī)的極限壓縮比，受壓縮終了時(shí)溫度的限制。假定開(kāi)始?jí)嚎s時(shí)的溫度為20，壓縮終了時(shí)的溫度為180，n

35、= 1.4，則極限壓縮比為4.6。實(shí)際上由于氣缸在進(jìn)行冷卻（n<1.4），壓縮比一般可限制為55.5。小尺寸的單級(jí)壓氣機(jī)，壓縮比可達(dá)到78。2、往復(fù)式壓氣機(jī)的兩級(jí)壓縮及多級(jí)壓縮壓氣機(jī)要獲得較高的排出壓力，須進(jìn)行兩級(jí)或多級(jí)壓縮。圖22為兩級(jí)立式壓氣機(jī)示意圖。大氣中的空氣由吸氣管經(jīng)吸氣閥KB1進(jìn)入低壓氣缸。在低壓氣缸內(nèi)空氣被壓縮到某一中間壓力Px后推開(kāi)排氣閥KH1流人中間冷卻器進(jìn)行冷卻。冷卻后的空氣經(jīng)吸氣閥KB2進(jìn)入高壓氣缸再進(jìn)行壓縮。被壓縮到終壓力P2的空氣最后經(jīng)閥KH2排入排氣管道。圖22兩級(jí)立式壓氣機(jī)示意圖圖23及圖24所示為理想的兩級(jí)壓縮的示功圖和溫熵圖。點(diǎn)1表示第一級(jí)氣缸內(nèi)壓縮開(kāi)始

36、時(shí)的空氣狀態(tài)?？諝庥蓧毫1按照多變過(guò)程壓縮到中間壓力Px，線1A即為壓縮線。在中間冷卻器內(nèi)空氣在壓力不變的條件下冷卻到溫度T1，比容則減小為Vx，AB即為冷卻線。示功圖中的點(diǎn)B位于通過(guò)點(diǎn)1的等溫線上。在第二級(jí)氣缸內(nèi)空氣由狀態(tài)B按相同壓縮規(guī)律壓縮到終壓力P2，B2為壓縮線。如果不經(jīng)過(guò)中間冷卻器，整個(gè)壓縮過(guò)程將按線1A2'進(jìn)行。圖中的陰影面積AB22代表兩級(jí)壓縮比單級(jí)壓縮所節(jié)省的功。溫熵圖中表明，兩級(jí)壓縮時(shí)最后溫度T2比單級(jí)壓縮時(shí)的最后溫度T2要低。由于兩級(jí)內(nèi)壓縮比相等，最后溫度T2等于低壓氣缸壓縮終了時(shí)的溫度TA。 圖23兩級(jí)壓縮的示功圖 圖24兩級(jí)壓縮的溫熵圖3、海拔高度對(duì)壓氣設(shè)備的

37、影響以符號(hào)G0，VO，P0，T0表示壓氣機(jī)位于海拔平面上的吸氣重量(kg)、吸氣容積(m3)、吸氣壓力( Nm2)及吸氣溫度(K)等參數(shù)；而以符號(hào)GH，VH，pH，TH表示壓氣機(jī)位于海拔H(m)高度上相應(yīng)的各參數(shù)。大氣壓力和溫度隨海拔高度而降低的數(shù)值可利用下式計(jì)算：現(xiàn)在就壓氣機(jī)在產(chǎn)生相同表壓力的空氣的情況下來(lái)分析。由狀態(tài)方程 可得壓氣機(jī)因海拔高度增加而減少的重量排氣量的比值： 式中 a排氣量的高度系數(shù)； 因高度影響使吸人空氣的比重減小的系數(shù)；因高度影響使吸人空氣的容積減小的系數(shù)。 在高處與在海平面吸人空氣的容積之比應(yīng)等于吸氣氣缸容積效率之比，所以 式中 H和0為在高處及海平面吸氣氣缸的容積效率

38、。可見(jiàn)，對(duì)1m3吸入空氣的壓氣機(jī)全功Lv將隨著海拔高度的增加而減小，故壓氣機(jī)所需的功率也相應(yīng)地減小。當(dāng)然，對(duì)lkg空氣的全功則略有增加。結(jié)果表明，設(shè)在海拔較高處的壓氣機(jī)站應(yīng)選用排氣量較大的壓氣機(jī)，才能使壓氣工作系統(tǒng)產(chǎn)生同樣的效果。因此，在選擇空氣壓縮機(jī)和確定站房的設(shè)備安裝容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的海拔高度，考慮相應(yīng)的修正系數(shù)（見(jiàn)表3）后作為壓縮機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力（即將設(shè)計(jì)消耗量乘以大于1的修正系數(shù)，或者將壓縮機(jī)原來(lái)以體積計(jì)算的額定生產(chǎn)能力除以大于1的修正系數(shù)后所得之?dāng)?shù)值作為設(shè)備選型的依據(jù)）。表3不同海拔高度處的修正系數(shù)海拔高度 m0305610914121915241829213424382743

39、304836584572修正系數(shù)1.001.031.071.101.141.171.201.231.261.291.321.371.43七、壓氣機(jī)的儲(chǔ)氣、冷卻和電力拖動(dòng)1、壓氣機(jī)的儲(chǔ)氣罐壓氣機(jī)都設(shè)有儲(chǔ)氣罐（又名風(fēng)包），裝置在壓氣機(jī)與壓縮空氣管網(wǎng)之間，其功用如下：(1)緩和由于往復(fù)式壓氣機(jī)排送壓縮空氣的不連續(xù)性而引起的壓力波動(dòng)；(2)除去壓縮空氣中所含的水分及潤(rùn)滑油，因?yàn)樗蜐?rùn)滑油能使壓縮空氣管道的斷面縮小，因而增加阻力損失；水還能使風(fēng)動(dòng)機(jī)械生銹并發(fā)生水力沖擊；(3)儲(chǔ)存壓縮空氣，供空氣消耗量增大或壓氣機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)之需。一般壓氣機(jī)站裝設(shè)風(fēng)包是為了第(1)、(2)條的目的。風(fēng)包為一圓筒狀的密閉容器

40、，有立式和臥式兩種。圖25表示立式風(fēng)包。每個(gè)風(fēng)包上一般具備下列附件：(1)與管道聯(lián)結(jié)的法蘭盤(pán)；(2)與接通調(diào)節(jié)器的小管相連的法蘭盤(pán)；(3)安全閥；(4)放出水和油的閘閥；(5)安裝壓力計(jì)用的管套；(6)壓氣人孔。風(fēng)包用鍋爐鋼板鉚接或焊接而成。在壓力不超過(guò)0 .1MPa（10個(gè)大氣壓時(shí)），要對(duì)風(fēng)包用超過(guò)工作壓力1.5倍的壓力進(jìn)行水力試驗(yàn)。風(fēng)包須裝設(shè)在地基上，并裝在壓氣機(jī)房外面靠近壓氣機(jī)房的陰涼地方，與壓氣機(jī)房的距離應(yīng)不超過(guò)1215m。在風(fēng)包與壓氣機(jī)之間的排氣管道上，不應(yīng)裝設(shè)閘閥，因?yàn)樵陂l閥關(guān)閉的情況下起動(dòng)往復(fù)式或回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)時(shí)，可能引起事故。如果必須裝設(shè)閘閥，須在它的前面裝置安全閥。每臺(tái)壓氣機(jī)應(yīng)

41、各有自己的風(fēng)包。風(fēng)包和排氣管道內(nèi)部應(yīng)定期清洗。2、水冷卻系統(tǒng)壓氣機(jī)站的供水系統(tǒng)分為單流系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)兩種。當(dāng)壓氣機(jī)站附近有大量自然水時(shí)，可采用單流系統(tǒng)。在單流系統(tǒng)中，水流過(guò)壓氣機(jī)的冷卻表面之后即被導(dǎo)人鍋爐等設(shè)備再利用或直接引至污水溝中。水消耗量很小的壓氣機(jī)站，也可用自來(lái)水進(jìn)行冷卻。在循環(huán)系統(tǒng)中，水可多次地用來(lái)冷卻壓氣機(jī)。把壓氣機(jī)流出的受熱的水，導(dǎo)入冷卻塔或噴水池冷卻到原來(lái)的溫度，再供壓氣機(jī)使用。水消耗量不大的壓氣機(jī)站，也可用普通水池進(jìn)行冷卻。 圖25立式風(fēng)包結(jié)構(gòu)示意圖 圖26用冷卻塔的水冷卻系統(tǒng)圖 1-冷卻塔；2-水井；3-水池；4-壓氣機(jī)；5-閘閥 Nl- l號(hào)水泵；N2-2號(hào)水泵圖26所示

42、為用冷卻塔的水冷卻系統(tǒng)圖。冷卻塔1是木制塔，用1號(hào)水泵將熱水從水井2號(hào)送往塔的上部。水沿塔內(nèi)落下，打在用特制木條做成的格子上，使水分成小滴，并被迎面流過(guò)的空氣所冷卻。冷卻過(guò)的水流入池3內(nèi)，再用2號(hào)水泵將水送給壓氣機(jī)4供冷卻用。在噴水池內(nèi)，裝在地上面的專(zhuān)用噴射器和噴嘴將水噴成細(xì)滴，水滴由于和周?chē)諝饨佑|而得到冷卻。熱水約在980kPa(1計(jì)示大氣壓)下送至噴水池，因而分成細(xì)微的噴流，冷卻后的水落入池中，再用水泵將水供給壓氣機(jī)使用。噴水池所占面積可按下式計(jì)算：式中 Q水由壓氣機(jī)流出時(shí)帶走的熱量，kJ/h；q噴水池單位時(shí)間單位面積散發(fā)的熱量，其值一般為3140162802kJ/(m2.h)。冷卻塔所

43、占面積約為噴水池面積的1/41/3。3、壓氣設(shè)備的電力拖動(dòng)與自動(dòng)化壓氣機(jī)拖動(dòng)裝置的基本形式是電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。此外，離心式壓氣機(jī)可采用汽輪機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。在電能供給不方便的情況下，移動(dòng)式壓氣機(jī)可用內(nèi)燃機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。壓氣機(jī)所用的電動(dòng)機(jī)的容量在100kW以下時(shí)，都采用鼠籠式或繞線式異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)容量超過(guò)lOOkW時(shí)可采用同步電動(dòng)機(jī)。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：管理簡(jiǎn)單，價(jià)格低，工作可靠，體積小，在額定負(fù)荷時(shí)的效率與功率因數(shù)都較高和便于自動(dòng)化。但是，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩較小，起動(dòng)電流很大，在欠負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)甚低。由于壓氣機(jī)都是空載起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)所需的力矩只有全負(fù)荷的20%30%，所以起動(dòng)力矩不是一個(gè)主

44、要問(wèn)題。只二要電動(dòng)機(jī)的容量不大，起動(dòng)電流稍大一些也不致引起很大困難。所以當(dāng)變電所有足夠大的容量時(shí)，可采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)并進(jìn)行直接起動(dòng)。為了減小起動(dòng)電流，也可采用雙鼠籠或深槽式鼠籠電動(dòng)機(jī)。當(dāng)變電所容量較小時(shí)，可采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)利用變阻器起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流較小。同步電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)高，但是它的構(gòu)造較復(fù)雜，自動(dòng)化也較困難。為了減小鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流以及用異步起動(dòng)法起動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，可使用自耦變壓器或電抗器。固定式壓氣機(jī)站的電動(dòng)機(jī)大都采用3000V或6000V的電壓。當(dāng)功率在100kW以下時(shí)，可用220V或380V的電壓。為了保證壓氣設(shè)備合理地安全運(yùn)轉(zhuǎn)和減輕

45、工人的緊張勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓氣設(shè)備的自動(dòng)化便具有十分重要的意義，對(duì)于大型的中心壓氣機(jī)站更是如此。壓氣機(jī)設(shè)備起動(dòng)過(guò)程的自動(dòng)化包括自動(dòng)供給冷卻水、自動(dòng)起動(dòng)潤(rùn)滑油泵、使壓氣機(jī)自動(dòng)進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)、自動(dòng)起動(dòng)電機(jī)等動(dòng)作。當(dāng)頭3項(xiàng)準(zhǔn)備工作未完成時(shí)，電動(dòng)機(jī)不可能起動(dòng)。當(dāng)壓氣機(jī)停車(chē)時(shí)，各系統(tǒng)又自動(dòng)恢復(fù)原狀。壓氣設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)裝置有斷水或冷卻水量不足保護(hù)、油壓不足或斷油保護(hù)、軸承溫度過(guò)高保護(hù)、排氣壓力過(guò)高保護(hù)、排氣溫度過(guò)高保護(hù)等裝置。當(dāng)呈現(xiàn)上述任何一種異常情況時(shí)，通過(guò)特有的機(jī)構(gòu)和繼電器的作用，能發(fā)出各種信號(hào)或切斷主電動(dòng)機(jī)的電氣回路，使壓氣機(jī)自動(dòng)停車(chē)。實(shí)施三：填寫(xiě)任務(wù)表： 項(xiàng)目 種類(lèi)狀態(tài)描述功能描述件數(shù)其他合計(jì)實(shí)施四：小組

46、匯報(bào)實(shí)施五：各組指派一名同學(xué)介紹本組任務(wù)的完成情況，各組須匯報(bào)訓(xùn)練過(guò)程中遇到了什么問(wèn)題、如何解決的、有些什么收獲；實(shí)施六：點(diǎn)評(píng)；步驟四：往復(fù)式氣體輸送機(jī)械初步設(shè)計(jì)與選型實(shí)施一：任務(wù)分析壓氣設(shè)備的選型設(shè)計(jì)是要計(jì)算壓氣機(jī)站總供氣量，確定壓氣機(jī)的型式和臺(tái)數(shù)；選擇電動(dòng)機(jī)的型式及控制設(shè)備；選擇冷卻設(shè)備、風(fēng)包和空氣過(guò)濾器；決定壓氣機(jī)廠房的尺寸并進(jìn)行壓氣機(jī)站的布置；計(jì)算空氣管網(wǎng)，制訂技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，計(jì)算電耗和壓縮空氣的成本。在設(shè)計(jì)壓氣設(shè)備時(shí)應(yīng)該已知：工作系統(tǒng)的供氣量及壓力要求、服務(wù)年限和工作面條件。實(shí)施二：壓氣站初步設(shè)計(jì)1、決定壓氣機(jī)站必需的供氣量壓氣機(jī)的排氣量以大氣溫度和壓力下所占的容積來(lái)表示，其單位一般為

47、m3/min。各種設(shè)施的空氣消耗量可從產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中查出；但在工作日久受到磨損后，空氣消耗量將增加。各種工作設(shè)施的總空氣消耗量可按下式計(jì)算： 式中 mi在一班內(nèi)工作的同類(lèi)型設(shè)備的臺(tái)數(shù)；qi臺(tái)設(shè)備的空氣消耗量，m3min；由于設(shè)備磨損使空氣消耗量增加的系數(shù)，其值一般為1.11.15;i各種設(shè)備的同時(shí)工作系數(shù)，隨設(shè)備的臺(tái)數(shù)多少而定。 管網(wǎng)的漏氣損失須預(yù)先確定。漏氣損失的大小決定于管子的聯(lián)結(jié)方法、接頭數(shù)目、法蘭盤(pán)聯(lián)結(jié)時(shí)的墊片材料、聯(lián)結(jié)處裝配是否緊密、管道直徑及管內(nèi)的空氣壓力等；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，管道的平均漏氣損失為a=80125m3/(h.km)?？諝夤芫W(wǎng)的總漏氣損失為 式中 VYT總漏氣損失，m3min

48、；L空氣管網(wǎng)的總長(zhǎng)度，km。所以壓氣機(jī)站的最小排氣量為 在一般情況下漏氣損失不超過(guò)空氣消耗量的20%，于是上式可表示為 式中考慮管網(wǎng)漏氣的系數(shù)，其值為1.11.2。當(dāng)壓氣設(shè)備在海拔高處工作時(shí)，由于壓氣機(jī)以重量計(jì)的排氣量減小，因此應(yīng)按下式所求出的排氣量來(lái)選擇壓氣機(jī)：式中按公式計(jì)算的排氣量高度系數(shù)的倒數(shù)；2、決定壓氣機(jī)站必需的出口壓力根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)所需要的工作壓力，并且考慮管路各部分的壓力損失和壓力增加值來(lái)決定壓氣機(jī)站必需的出口壓力。3、選擇壓氣機(jī)的臺(tái)數(shù)和型式根據(jù)壓氣機(jī)站所必需的供氣量和排出壓力來(lái)選擇壓氣機(jī)。固定式壓氣機(jī)站內(nèi)，除去工作的壓氣機(jī)外，須有l(wèi)臺(tái)備用的壓氣機(jī)。除了壓氣機(jī)站的供氣量甚小可采用兩

49、臺(tái)壓氣機(jī)外（1臺(tái)工作，1臺(tái)備用），一般都采用3臺(tái)以上的壓氣機(jī)。應(yīng)盡量選用同型式的壓氣機(jī)，以減少備用零件的數(shù)量，并可使管理人員較快地熟悉壓氣機(jī)站的運(yùn)行設(shè)備。選擇壓氣機(jī)時(shí)，有時(shí)須做方案比較。例如總供氣量為80m3/min的壓氣機(jī)站可選用3臺(tái)40m3/min的壓氣機(jī)，其中兩臺(tái)工作，l臺(tái)備用；也可選用5臺(tái)20m3min的壓氣機(jī)，其中4臺(tái)工作1臺(tái)備用。必須對(duì)此兩種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，比較時(shí)需考慮設(shè)備費(fèi)、電費(fèi)、使用方便的程度、壓氣機(jī)廠房的尺寸及費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)和安裝費(fèi)等。如果壓氣機(jī)用皮帶傳動(dòng)，當(dāng)壓氣機(jī)的總額定排氣量大于壓氣機(jī)站所必需的供氣量時(shí)，可適當(dāng)改變皮帶輪的尺寸來(lái)降低壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，以避免工作運(yùn)行壓氣機(jī)的

50、調(diào)整次數(shù)或起動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁。4、計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率并選擇電動(dòng)機(jī)的型式及控制設(shè)備決定壓氣機(jī)軸與電動(dòng)機(jī)軸之間的傳動(dòng)方式。根據(jù)第四章第四節(jié)所述方法計(jì)算出所需的電動(dòng)機(jī)的功率，再根據(jù)有關(guān)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品手冊(cè)選擇電動(dòng)機(jī)的型式及控制設(shè)備。5、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算所需的冷卻水消耗量并選擇冷卻系統(tǒng)；確定冷卻塔或噴水池的尺寸；然后選擇冷卻水泵及拖動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)。6、選擇風(fēng)包和空氣過(guò)濾器首先按有關(guān)公式計(jì)算風(fēng)包容積并選擇風(fēng)包的型式和數(shù)目。然后計(jì)算空氣過(guò)濾器的面積并確定過(guò)濾器的數(shù)目和型式。7、壓氣機(jī)廠房的布置根據(jù)所選壓氣機(jī)的構(gòu)造和技術(shù)操作規(guī)程，參考有關(guān)專(zhuān)業(yè)（如設(shè)備安裝、供排水和混凝土工程等）資料，布置壓氣機(jī)站并決定

51、壓氣機(jī)廠房的尺寸。8、壓縮空氣管網(wǎng)計(jì)算計(jì)算并選擇空氣管道的直徑，并且規(guī)劃合理的管路系統(tǒng)、敷設(shè)方案及重要附件。9、確定全年耗電量根據(jù)下式確定壓氣站的全年耗電量： 式中：W全年耗電量，KW.h/a； Z同時(shí)工作的壓氣機(jī)臺(tái)數(shù)Nk壓氣機(jī)的軸功率，KWt壓氣機(jī)一晝夜工作的小時(shí)數(shù)；b一年內(nèi)壓氣機(jī)的工作日數(shù)；nB電動(dòng)機(jī)的效率；n機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率；c動(dòng)力供電電網(wǎng)效率；K3壓氣機(jī)的負(fù)荷系數(shù)，等于壓氣機(jī)組的實(shí)際排氣量與額定排氣量的比值。0.2Nk壓氣機(jī)的空載功率。10、壓氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)根據(jù)設(shè)備價(jià)格、設(shè)備運(yùn)費(fèi)和安裝費(fèi)以及房屋建造贊等計(jì)算出壓氣設(shè)備部分的基本建設(shè)費(fèi)。依照設(shè)備的使用年限（一般為20年或以上），求

52、出每年的折舊費(fèi)。把折舊費(fèi)、工資、電費(fèi)和材料費(fèi)加在一起即得每年的總支出，從而求得1m3壓縮空氣的成本。步驟五：布置預(yù)習(xí)任務(wù)：往復(fù)式氣體輸送系統(tǒng)的操作與控制預(yù)習(xí)任務(wù)：1、 往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的操作規(guī)程；2、 往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)、流量調(diào)節(jié)等操作與控制；3、 氣體輸送過(guò)程中的注意事項(xiàng)；4、 安全生產(chǎn)常識(shí)。流體輸送設(shè)備操作與控制情境5：往復(fù)式氣體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制課程單元2：往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)和運(yùn)行（學(xué)時(shí)：4）授課班級(jí) 上課時(shí)間周 月 日 第 節(jié)上課地點(diǎn)理實(shí)一體化多媒體教室教學(xué)任務(wù) 應(yīng)用仿真系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)裝置，進(jìn)行往復(fù)式氣體輸送管路系統(tǒng)的操作與控制，掌握往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)、流量

53、調(diào)節(jié)等操作與控制，掌握氣體輸送過(guò)程中的注意事項(xiàng)。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)6、 能夠進(jìn)行往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)操作；7、 能夠進(jìn)行往復(fù)式氣體輸送系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)等操作與控制；8、 掌握氣體輸送過(guò)程中的注意事項(xiàng)；9、 掌握安全生產(chǎn)常識(shí)。1、 掌握往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的操作規(guī)程；2、 掌握往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)、流量調(diào)節(jié)等操作與控制；3、 掌握氣體輸送過(guò)程中的注意事項(xiàng)；4、 掌握安全生產(chǎn)常識(shí)。教學(xué)步驟序號(hào)內(nèi)容教學(xué)方式占用時(shí)間（學(xué)時(shí)）1課程引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)0.12往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)操作仿真教學(xué)1.93往復(fù)式氣體輸送系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)等操作與控制仿真教學(xué)1.54學(xué)生總結(jié)與討論現(xiàn)場(chǎng)討論0.35總結(jié)與點(diǎn)評(píng)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)評(píng)0.2678授課主要內(nèi)容、課時(shí)分配、版書(shū)設(shè)計(jì)往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)和運(yùn)行步驟一：課程引入 實(shí)施一：介紹仿真環(huán)境和往復(fù)式氣體輸送機(jī)械正常開(kāi)停車(chē)任務(wù)。 實(shí)施二：學(xué)生分組，2人/組。步驟二：往復(fù)式氣體輸送機(jī)械的開(kāi)停車(chē)操作