第2章活塞式壓縮機(jī)__v6.00

1、廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器第第2 2章章 活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器第第2 2章章 活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)2.1 2.1 活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 2.2 2.2 活塞式壓縮機(jī)的熱力性能活塞式壓縮機(jī)的熱力性能2.3 2.3 活塞式壓縮機(jī)的動力性能活塞式壓縮機(jī)的動力性能2.4 2.4 活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件2.5 2.5 活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)2.6 2.6 活塞式壓縮機(jī)的計算示例活塞式壓縮機(jī)的計算示例廣東石

2、油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器概概 述述什么是壓縮機(jī)？什么是壓縮機(jī)？ 壓縮機(jī)是一種用于輸送氣體和提高氣體壓力的機(jī)壓縮機(jī)是一種用于輸送氣體和提高氣體壓力的機(jī)器，廣泛應(yīng)用于煉油化工裝置中。器，廣泛應(yīng)用于煉油化工裝置中。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1、按結(jié)構(gòu)形式和原理分：、按結(jié)構(gòu)形式和原理分： 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器容積式壓縮機(jī)容積式壓縮機(jī)是指壓力提高是依靠壓縮氣體是指壓力提高是依靠壓縮氣體的體積實(shí)現(xiàn)的。往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式的壓縮機(jī)，的體積實(shí)現(xiàn)的。往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式的壓縮機(jī)，最常見的就是活塞式壓縮機(jī)。最常見的

3、就是活塞式壓縮機(jī)。 速度式壓縮機(jī)速度式壓縮機(jī)先使氣體分子獲得一個相當(dāng)大先使氣體分子獲得一個相當(dāng)大的速度，然后通過擴(kuò)壓器使速度降低，將動能轉(zhuǎn)化的速度，然后通過擴(kuò)壓器使速度降低，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，例如離心壓縮機(jī)。為壓力能，例如離心壓縮機(jī)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)往復(fù)式往復(fù)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器膜片式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)往復(fù)式往復(fù)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化

4、工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器滑片式壓縮機(jī)滑片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器滑片式壓縮機(jī)工作原理滑片式壓縮機(jī)工作原理容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器雙工作腔滑片式壓縮機(jī)雙工作腔滑片式壓縮機(jī)貫穿滑片式壓縮機(jī)貫穿滑片式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)

5、容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器羅茨風(fēng)機(jī)原理羅茨風(fēng)機(jī)原理容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器水環(huán)式壓縮機(jī)水環(huán)式壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)容積型壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)離心式離心式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)離心式離心式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器軸流式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)速度型壓縮

6、機(jī)速度型壓縮機(jī)軸流式軸流式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器軸流式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)速度型壓縮機(jī)軸流式軸流式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2、按排氣壓力分類分為真空泵、通風(fēng)機(jī)、鼓、按排氣壓力分類分為真空泵、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。n通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) P0.0142MPa（表壓）。（表壓）。例如例如 空冷風(fēng)機(jī)，室內(nèi)通風(fēng)機(jī)?？绽滹L(fēng)機(jī)，室內(nèi)通風(fēng)機(jī)。n鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) P=0.01420.245MPa（表壓）。例（表壓）。例如如 加熱爐鼓風(fēng)機(jī)，污水處理用鼓風(fēng)機(jī)，催加熱爐鼓風(fēng)機(jī)，污水處理用鼓風(fēng)機(jī)，催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)?；鸦b置主風(fēng)機(jī)。

7、n壓縮機(jī)壓縮機(jī) P0.245MPa（表壓）。（表壓）。例如例如 氫氫氣壓縮機(jī)氣壓縮機(jī) 。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器3、按壓送的介質(zhì)分類：空氣壓縮機(jī)、氮?dú)鈮?、按壓送的介質(zhì)分類：空氣壓縮機(jī)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)、氫氣壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)、氮?dú)浠炜s機(jī)、氫氣壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)、氮?dú)浠旌蠚鈮嚎s機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)和合氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)和二氧化碳壓縮機(jī)等。二氧化碳壓縮機(jī)等。4、按用途和使用場合分類：鍋爐送風(fēng)機(jī)、涼、按用途和使用場合分類：鍋爐送風(fēng)機(jī)、涼水塔通風(fēng)機(jī)、冷凍壓縮機(jī)等。水塔通風(fēng)機(jī)、冷凍壓縮機(jī)等。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器各類壓縮

8、機(jī)的應(yīng)用范圍各類壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍 壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍決定于壓縮介質(zhì)的壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍決定于壓縮介質(zhì)的種類、特性、流量、壓力和壓縮機(jī)本身的種類、特性、流量、壓力和壓縮機(jī)本身的特性。特性。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器活塞式壓縮機(jī)概述活塞式壓縮機(jī)概述廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)活塞式壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)n最大的優(yōu)點(diǎn)是從低壓到超高壓，適應(yīng)壓力范圍廣。最大的優(yōu)點(diǎn)是從低壓到超高壓，適應(yīng)壓力范圍廣。n工作穩(wěn)定性好。因?yàn)閴嚎s機(jī)的運(yùn)動尺寸一旦確定，工作穩(wěn)定性好。因?yàn)閴嚎s機(jī)的運(yùn)動尺寸一旦確定，工作的容積就確定了，壓力與流量的關(guān)系不大。工作的容

9、積就確定了，壓力與流量的關(guān)系不大。n氣體流速低，損失小，效率高。氣體流速低，損失小，效率高。n適應(yīng)性強(qiáng)。同一臺壓縮機(jī)可以壓縮不同的氣體。適應(yīng)性強(qiáng)。同一臺壓縮機(jī)可以壓縮不同的氣體。n缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多；吸入排出氣體為間歇缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多；吸入排出氣體為間歇式的，因引起設(shè)備及管路振動；慣性力造成轉(zhuǎn)速不式的，因引起設(shè)備及管路振動；慣性力造成轉(zhuǎn)速不能太高，因而不適于大排量的場合；活塞潤滑會造能太高，因而不適于大排量的場合；活塞潤滑會造成壓縮介質(zhì)的污染。成壓縮介質(zhì)的污染。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器二、活塞式壓縮機(jī)的種類二、活塞式壓縮機(jī)的種類1、按排氣壓力分類

10、、按排氣壓力分類 低壓壓縮機(jī)低壓壓縮機(jī)0.2P0.98MPa中壓壓縮機(jī)中壓壓縮機(jī)0.989.8MPa高壓壓縮機(jī)高壓壓縮機(jī)9.898.0MPa超高壓壓縮機(jī)超高壓壓縮機(jī)98.0MPa廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2、按消耗功率分類、按消耗功率分類 微型壓縮機(jī)微型壓縮機(jī)10kW 小型壓縮機(jī)小型壓縮機(jī)10100kW中型壓縮機(jī)中型壓縮機(jī)100500kW大型壓縮機(jī)大型壓縮機(jī)500kW廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器3、按排氣量分類、按排氣量分類 微型壓縮機(jī)微型壓縮機(jī)1m3/min 小型壓縮機(jī)小型壓縮機(jī)110 m3/min中型壓縮機(jī)中型壓縮機(jī)1060 m

11、3/min 大型壓縮機(jī)大型壓縮機(jī)60 m3/min廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器4、按氣缸中心線的相對位置分類、按氣缸中心線的相對位置分類n直列式直列式：各列氣缸中心線夾角為：各列氣缸中心線夾角為0。其中包括立式。其中包括立式（氣缸中心線與地面垂直）和臥式（氣缸中心線與（氣缸中心線與地面垂直）和臥式（氣缸中心線與地面平行）。地面平行）。 n對置式對置式：各列氣缸中心線夾角為：各列氣缸中心線夾角為180 ，其中包括，其中包括 對稱平衡型和對置型。對稱平衡型和對置型。n角度式角度式：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括：氣缸中心線彼此成一定角度，其中包括L型、型、V型、型

12、、W型、扇型和星型等。型、扇型和星型等。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器直列式直列式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器對置式對置式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器角度式角度式廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器5、按曲柄連桿機(jī)構(gòu)分類：、按曲柄連桿機(jī)構(gòu)分類：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器無十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)無十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)p結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，機(jī)器高度較低，相應(yīng)的機(jī)器重量結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，機(jī)器高度較低，相應(yīng)的機(jī)器重量較輕，一般不需要專門的潤滑機(jī)構(gòu)。較輕，一般不需要專門的

13、潤滑機(jī)構(gòu)。p無十字頭的壓縮機(jī)只能作成單作用的，氣缸容積的無十字頭的壓縮機(jī)只能作成單作用的，氣缸容積的利用不充分（因?yàn)榛钊c氣缸之間，只在活塞的一利用不充分（因?yàn)榛钊c氣缸之間，只在活塞的一側(cè)形成工作腔），氣體的泄漏量也較大，氣缸工作側(cè)形成工作腔），氣體的泄漏量也較大，氣缸工作表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損，另外，表面所受的側(cè)向力也較大，因而活塞易磨損，另外，氣缸中的潤滑油量也難于控制。氣缸中的潤滑油量也難于控制。p無十字頭壓縮機(jī)只在小功率范圍內(nèi)采用。在小型移無十字頭壓縮機(jī)只在小功率范圍內(nèi)采用。在小型移動裝置中用的壓縮機(jī)，要求輕便緊湊以便于搬動，動裝置中用的壓縮機(jī)，要求輕便緊湊以便于搬動

14、，多選用無十字頭的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。多選用無十字頭的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器有十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)有十字頭運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 由于帶有十字頭，氣缸工作表面不受承受連由于帶有十字頭，氣缸工作表面不受承受連桿傳來的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦桿傳來的側(cè)壓力，所以，氣缸與活塞間的摩擦和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易和磨損較小，充分利用了氣缸容積，潤滑油易于控制；可以設(shè)置填料密封，所以氣體的泄漏于控制；可以設(shè)置填料密封，所以氣體的泄漏量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，量較小，特別是對于易燃、易爆、有毒的氣體，只能采用此種結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機(jī)只

15、能采用此種結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，帶十字頭的壓縮機(jī)增多了十字頭、活塞桿及填料等部件，使機(jī)器增多了十字頭、活塞桿及填料等部件，使機(jī)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加。的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度和重量也相應(yīng)增加。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器6、按活塞在氣缸內(nèi)作用情況分類：、按活塞在氣缸內(nèi)作用情況分類：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器7、按壓縮機(jī)級數(shù)分類：、按壓縮機(jī)級數(shù)分類：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器8、按壓縮機(jī)列數(shù)分類：、按壓縮機(jī)列數(shù)分類：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化

16、工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器9、按冷卻方式分類：、按冷卻方式分類：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2.1.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)2.1 活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，作功。氣缸、活塞、氣工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，作功。氣缸、活塞、氣閥等。（填料函、活塞桿、活塞環(huán)）閥等。（填料函、活塞桿、活塞環(huán)）運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動。曲柄、運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動。曲柄、連桿、十字頭等。連桿、十字頭等。機(jī)身：支撐（連接）氣缸部分與傳動部分。機(jī)身：支撐（連接）氣缸部分

17、與傳動部分。輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、 冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，工作機(jī)構(gòu)：處理氣體，作功。氣缸、活塞、作功。氣缸、活塞、氣閥等。（填料函、氣閥等。（填料函、活塞桿、活塞環(huán)）活塞桿、活塞環(huán)）運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋運(yùn)動機(jī)構(gòu)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動。曲柄、復(fù)運(yùn)動。曲柄、連桿、十字頭等。連桿、十字頭等。機(jī)身：支撐機(jī)身：支撐（連接）氣（連接）氣缸部分與傳缸部分與傳動部分。動部分。輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器輔助系統(tǒng)：保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)、

18、 冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動活塞式壓縮機(jī)的驅(qū)動廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2.1.2 工作原理工作原理外止點(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)遠(yuǎn)離主軸側(cè)的位置?；钊蛲庵雇庵裹c(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)遠(yuǎn)離主軸側(cè)的位置。活塞向外止點(diǎn)的運(yùn)動稱為點(diǎn)的運(yùn)動稱為進(jìn)程進(jìn)程。內(nèi)止點(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)主軸側(cè)的位置?；钊騼?nèi)止點(diǎn)的內(nèi)止點(diǎn)：活塞運(yùn)動到達(dá)主軸側(cè)的位置。活塞向內(nèi)止點(diǎn)的運(yùn)動稱為運(yùn)動稱為回程回程。行程：活塞在內(nèi)外止點(diǎn)間移動的最大距離行程：活塞在內(nèi)外止點(diǎn)間移動的最大

19、距離 S2r。余隙（容積）余隙（容積）排氣時，活塞位于死點(diǎn)位置，它和氣排氣時，活塞位于死點(diǎn)位置，它和氣缸壁保留一部分空間，這些空間叫作余隙容積。缸壁保留一部分空間，這些空間叫作余隙容積。 余隙的存在為了防止排氣時，活塞與氣缸壁碰撞，引余隙的存在為了防止排氣時，活塞與氣缸壁碰撞，引起事故。起事故。 殘留氣體在工作中產(chǎn)生氣墊作用，增強(qiáng)壓氣機(jī)在運(yùn)行殘留氣體在工作中產(chǎn)生氣墊作用，增強(qiáng)壓氣機(jī)在運(yùn)行中的平穩(wěn)性；工作機(jī)構(gòu)熱膨脹，防止撞缸。中的平穩(wěn)性；工作機(jī)構(gòu)熱膨脹，防止撞缸。幾個概念：幾個概念：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)

20、器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（1）040 膨脹膨脹膨脹過程的產(chǎn)生是因?yàn)橛嘞洞嬖谂蛎涍^程的產(chǎn)生是因?yàn)橛嘞洞嬖跉怏w，氣體首先膨脹，當(dāng)進(jìn)氣壓力與氣缸內(nèi)部壓差大于進(jìn)氣閥氣體，氣體首先膨脹，當(dāng)進(jìn)氣壓力與氣缸內(nèi)部壓差大于進(jìn)氣閥開啟力時，進(jìn)氣閥開啟，進(jìn)入吸氣階段。開啟力時，進(jìn)氣閥開啟，進(jìn)入吸氣階段。（2）40180 吸氣吸氣整個過程氣體體積增加，壓力整個過程氣體體積增加，壓力恒定，至內(nèi)止點(diǎn)，活塞開始向外止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)入壓縮階段。恒定，至內(nèi)止點(diǎn)，活塞開始向外止點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)入壓縮階段。（3）180280 壓縮壓縮活塞向外止點(diǎn)運(yùn)動，氣體被活塞向外止點(diǎn)運(yùn)動，氣體被壓縮，當(dāng)壓縮氣體的壓力升

21、高與排氣壓力的壓力差大于排氣閥壓縮，當(dāng)壓縮氣體的壓力升高與排氣壓力的壓力差大于排氣閥的開啟壓力時，排氣閥開啟，進(jìn)入排氣階段。的開啟壓力時，排氣閥開啟，進(jìn)入排氣階段。（4）280360 排氣排氣活塞運(yùn)動至外止點(diǎn)后，反方活塞運(yùn)動至外止點(diǎn)后，反方向向內(nèi)止點(diǎn)回程運(yùn)動，余隙內(nèi)的氣體進(jìn)入膨脹階段。向向內(nèi)止點(diǎn)回程運(yùn)動，余隙內(nèi)的氣體進(jìn)入膨脹階段。一次循環(huán)的四個過程一次循環(huán)的四個過程膨脹、吸氣、壓縮、排氣。膨脹、吸氣、壓縮、排氣。這里假設(shè)氣體為理想氣體。設(shè)定一級缸中心線和曲柄之間的這里假設(shè)氣體為理想氣體。設(shè)定一級缸中心線和曲柄之間的夾角為夾角為 。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器工作循

22、環(huán)通過工作循環(huán)通過PV圖（也叫壓容圖）理解圖（也叫壓容圖）理解廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（一）理想氣體的熱力狀態(tài)方程克拉佩龍方程（一）理想氣體的熱力狀態(tài)方程克拉佩龍方程TnRPVm氣體摩爾數(shù)氣體摩爾數(shù)m/M通用氣體常數(shù)通用氣體常數(shù)8.314J/(molK)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol的任何理想氣體占有體積均為的任何理想氣體占有體積均為22.4 升。升。工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)基礎(chǔ)2.2 活塞式壓縮機(jī)的熱力性能活塞式壓縮機(jī)的熱力性能廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（二）閉口系統(tǒng)的熱力過程（二）閉口系統(tǒng)的熱力過程1 1、理想氣體的等容過

23、程、理想氣體的等容過程 2 2、理想氣體的等壓過程、理想氣體的等壓過程3 3、理想氣體的等溫過程、理想氣體的等溫過程 4 4、理想氣體的絕熱過程、理想氣體的絕熱過程 5 5、理想氣體的多變過程、理想氣體的多變過程 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n等容過程等容過程容積容積 V保持不變的熱力過程，保持不變的熱力過程，例如密閉容器內(nèi)的加熱或冷卻過程。例如密閉容器內(nèi)的加熱或冷卻過程。n過程方程為：過程方程為：V常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：有： 式中式中p1、p2、T1 、T2、分別為系統(tǒng)初、分別為系統(tǒng)初、終態(tài)的壓力和溫度終態(tài)的壓力和溫度 2121TTpp

24、廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n等壓過程等壓過程壓力壓力 p 保持不變的熱力過程。保持不變的熱力過程。例如在大氣壓力下，氣缸中氣體的受熱膨例如在大氣壓力下，氣缸中氣體的受熱膨脹脹n過程方程為：過程方程為：P常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：有：2121TTVV廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n等溫過程等溫過程溫度溫度T 保持不變的過程。例如保持不變的過程。例如室溫下緩慢地壓縮氣體的過程。室溫下緩慢地壓縮氣體的過程。n過程方程為：過程方程為：T常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程常數(shù)，因此根據(jù)狀態(tài)方程有：有：2211V=pVp 廣東石油化工學(xué)

25、院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n絕熱過程絕熱過程系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的熱系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的熱力過程。例如氣體在氣缸內(nèi)的絕熱膨脹。力過程。例如氣體在氣缸內(nèi)的絕熱膨脹?？赡娴慕^熱過程在過程進(jìn)行中其熵不變可逆的絕熱過程在過程進(jìn)行中其熵不變,故故又稱定熵過程。又稱定熵過程。kVVpp)(1221vpCCk 絕熱指數(shù)，或比熱容比絕熱指數(shù)，或比熱容比定壓比熱容定壓比熱容:單位質(zhì)量的物質(zhì)在比壓不單位質(zhì)量的物質(zhì)在比壓不變的條件下，溫度升高或變的條件下，溫度升高或下降下降1攝氏度或攝氏度或1K所吸收所吸收或放出的能量或放出的能量 定容比熱容定容比熱容:單位質(zhì)量的物質(zhì)在比容不單位質(zhì)量的物質(zhì)在

26、比容不變的條件下，溫度升高或變的條件下，溫度升高或下降下降1攝氏度或攝氏度或1K吸收或吸收或放出的內(nèi)能放出的內(nèi)能 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n多變過程多變過程nVVpp)(1221n 多變指數(shù)多變指數(shù)當(dāng)多變指數(shù)當(dāng)多變指數(shù)n 值分別取值分別取 0、1、k、時時,多變過程多變過程就相應(yīng)地成為前面提到的定壓、定溫、絕熱和定就相應(yīng)地成為前面提到的定壓、定溫、絕熱和定容過程。容過程。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器二、排氣壓力二、排氣壓力 活塞

27、式壓縮機(jī)的排氣壓力通常是指最終排出活塞式壓縮機(jī)的排氣壓力通常是指最終排出壓縮機(jī)的氣體壓力，排氣壓力應(yīng)在壓縮機(jī)末級排壓縮機(jī)的氣體壓力，排氣壓力應(yīng)在壓縮機(jī)末級排氣接管處測量，常用單位為氣接管處測量，常用單位為PaPa。三、排氣溫度三、排氣溫度 壓縮機(jī)的排氣溫度取決于進(jìn)氣溫度、壓力比壓縮機(jī)的排氣溫度取決于進(jìn)氣溫度、壓力比以及壓縮過程指數(shù)。以及壓縮過程指數(shù)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器四、轉(zhuǎn)速四、轉(zhuǎn)速 活塞式壓縮機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速，常用活塞式壓縮機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速，常用r/minr/min表示，表示，它是表征活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)。它是表征活塞式壓縮機(jī)的主要參數(shù)。五、活塞力五、活塞力

28、 活塞力為曲軸處于任意的轉(zhuǎn)角時，氣體力和活塞力為曲軸處于任意的轉(zhuǎn)角時，氣體力和往復(fù)慣性力的合力，它作用于活塞桿或活塞銷上。往復(fù)慣性力的合力，它作用于活塞桿或活塞銷上。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器六、活塞行程六、活塞行程 活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點(diǎn)到另活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，活塞從一端止點(diǎn)到另一端止點(diǎn)所走的距離，稱為一個行程，常用單位為一端止點(diǎn)所走的距離，稱為一個行程，常用單位為m m（米）。（米）。七、功率七、功率 活塞式壓縮機(jī)消耗的功，一部分直接用于壓縮活塞式壓縮機(jī)消耗的功，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功，另一部分用于克服機(jī)械摩擦，氣體，稱為指示功

29、，另一部分用于克服機(jī)械摩擦，稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸稱為摩擦功，主軸需要的總功為兩者之和，稱為軸功。單位時間內(nèi)消耗的功稱為功率，常用單位為瓦功。單位時間內(nèi)消耗的功稱為功率，常用單位為瓦（W W）或千瓦（）或千瓦（kWkW）。壓縮機(jī)的軸功率為指示功率和）。壓縮機(jī)的軸功率為指示功率和摩擦功率之和。摩擦功率之和。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2.1.1 活塞式壓縮機(jī)的理論工作過程活塞式壓縮機(jī)的理論工作過程n氣體在進(jìn)、排氣過程中沒有阻力，且氣體狀態(tài)保氣體在進(jìn)、排氣過程中沒有阻力，且氣體狀態(tài)保持不變，在壓縮過程中，多變指數(shù)保持不變；持不變，在壓縮過程中，多

30、變指數(shù)保持不變；n壓縮機(jī)沒有余隙容積，因而被壓縮的氣體能夠完壓縮機(jī)沒有余隙容積，因而被壓縮的氣體能夠完全排凈；全排凈；n沒有漏氣現(xiàn)象；沒有漏氣現(xiàn)象；n被壓縮的氣體為理想氣體。被壓縮的氣體為理想氣體。理論循環(huán)假設(shè)理論循環(huán)假設(shè)廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（2）理論循環(huán)：）理論循環(huán)：理論工作過程：進(jìn)氣理論工作過程：進(jìn)氣壓縮壓縮排氣排氣吸氣過程：外止點(diǎn)吸氣過程：外止點(diǎn)內(nèi)止點(diǎn)，容積擴(kuò)大，壓內(nèi)止點(diǎn)，容積擴(kuò)大，壓力與管道內(nèi)相同。力與管道內(nèi)相同。 壓縮過程：內(nèi)止點(diǎn)壓縮過程：內(nèi)止點(diǎn)外外止點(diǎn)，容積縮小。止點(diǎn)，容積縮小。排氣過程：向外止點(diǎn)運(yùn)動，排氣過程：向外止點(diǎn)運(yùn)動，氣體排出，壓力與管

31、道內(nèi)相氣體排出，壓力與管道內(nèi)相同。同。壓縮過程是壓縮過程是熱力過程熱力過程。觀看理論工作循環(huán)動畫觀看理論工作循環(huán)動畫廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 理論排氣量理論排氣量理論排氣量就是理論排氣量就是單位時間單位時間內(nèi)活塞工作面在內(nèi)活塞工作面在吸氣吸氣過程過程中掃過的氣缸容積，也叫氣缸中掃過的氣缸容積，也叫氣缸行程容積行程容積，用符號，用符號Vt表表示，單位為示，單位為m3/min。根據(jù)理論工作過程的假設(shè)，理論最大排氣量可簡化根據(jù)理論工作過程的假設(shè)，理論最大排氣量可簡化為單位時間內(nèi)活塞工作面在吸氣過程中在氣缸內(nèi)掃過為單位時間內(nèi)活塞工作面在吸氣過程中在氣缸內(nèi)掃過的容積的容

32、積氣缸行程容積氣缸行程容積Vt。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器單作用活塞：單作用活塞：雙作用活塞：雙作用活塞：min/m 432rtSnDVmin/m )(24 444322222rrrtSndDSndDSnDV廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器單作用級差活塞：單作用級差活塞：雙作用級差活塞：雙作用級差活塞：min/m )(43212rtSnDDVmin/m )(24322212rtSnDDDV廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（2）理論功率的計算）理論功率的計算吸氣：吸氣：41，氣體，氣體對活塞做功：對活塞做功：p1

33、V1壓縮：壓縮：12，活塞，活塞對氣體做功：對氣體做功：pdV排氣：排氣：23，活塞，活塞對氣體做功：對氣體做功：p2V2廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（2）理論功率的計算）理論功率的計算壓縮機(jī)一個理論工作壓縮機(jī)一個理論工作循環(huán)所消耗的功循環(huán)所消耗的功 ：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1-2T等溫過程：曲線的斜率最等溫過程：曲線的斜率最小，較平坦。小，較平坦。1-2S絕熱過程：曲線的斜率較絕熱過程：曲線的斜率較大，較陡。大，較陡。1-2多變過程多變過程(1nk)：曲線介：曲線介于等溫和絕熱過程二者之間。于等溫和絕熱過程二者之間。等溫壓縮時

34、，面積等溫壓縮時，面積1-2T-3-4-1最小，即最小，即功耗最??；功耗最??；絕熱壓縮時，面積絕熱壓縮時，面積1-2S-3-4-1較大。即較大。即功耗較大，不經(jīng)濟(jì)。功耗較大，不經(jīng)濟(jì)。所以壓縮機(jī)需良好地冷卻，使之盡量所以壓縮機(jī)需良好地冷卻，使之盡量接近等溫壓縮過程以節(jié)省功耗。但在壓接近等溫壓縮過程以節(jié)省功耗。但在壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過程中，由于氣缸散熱縮機(jī)的實(shí)際壓縮過程中，由于氣缸散熱速率的限制，冷卻效果遠(yuǎn)離等溫過程的速率的限制，冷卻效果遠(yuǎn)離等溫過程的要求，往往是較接近于絕熱過程。要求，往往是較接近于絕熱過程。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1211361211ln7 .1

35、6601010lnppnVpnppVpnLNrrrisiskW理論功率理論功率1211211121lnppVpdppVpdpVLis廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器117 .1611211kkrradadppnVpkknLN同理可得絕熱壓縮理論功率：同理可得絕熱壓縮理論功率：絕熱壓縮終了排氣溫度：絕熱壓縮終了排氣溫度：kkppTT11212T1、T2吸氣、排氣溫度，吸氣、排氣溫度，K廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器kW117 .1611211nnrrbbppnVpnnnLNnnppTT

36、11212廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 多變指數(shù)多變指數(shù)n 很不易確定，它與氣缸的傳熱很不易確定，它與氣缸的傳熱效率有關(guān)。熱量不易導(dǎo)出者，效率有關(guān)。熱量不易導(dǎo)出者，n 值就高，接近值就高，接近于絕熱指數(shù)于絕熱指數(shù)k ；反之，；反之，n 值就低。國內(nèi)中型空值就低。國內(nèi)中型空氣壓縮機(jī)常取氣壓縮機(jī)常取n =1.3，微型空氣壓縮機(jī)取，微型空氣壓縮機(jī)取n =1.25，大中型壓縮機(jī)一般可取，大中型壓縮機(jī)一般可取n =k ；小型壓；小型壓縮機(jī)取縮機(jī)取n =(0.90.98)k 。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2.1.2 活塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作過程活

37、塞式壓縮機(jī)的實(shí)際工作過程n實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：實(shí)際氣體實(shí)際氣體TZnRpVm壓縮性系數(shù)壓縮性系數(shù)Z Z：與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。：與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器n實(shí)際氣體過程方程：實(shí)際氣體過程方程：TTvvkkkkppTTVpVp11212221121nkv容積絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)，容積絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)，且變化較大。且變化較大。nkT溫度絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。溫度絕熱指數(shù)，與氣體的性質(zhì)、壓力和溫度有關(guān)。但對雙原子氣體和三原子氣體，變化比較小與理想氣體的但

38、對雙原子氣體和三原子氣體，變化比較小與理想氣體的絕熱指數(shù)相近，故常直接應(yīng)用理想氣體的絕熱指數(shù)。絕熱指數(shù)相近，故常直接應(yīng)用理想氣體的絕熱指數(shù)。TkPPZZVV1211212廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器實(shí)際工作循環(huán)實(shí)際工作循環(huán)（1）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：n存在余隙容積存在余隙容積n存在阻力損失存在阻力損失n氣體與接觸壁面存在熱交換氣體與接觸壁面存在熱交換 n存在泄漏存在泄漏 壓縮機(jī)實(shí)際壓縮循壓縮機(jī)實(shí)際壓縮循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣過程組成。排氣過程組成。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器1 1、實(shí)際排氣量及排氣系數(shù)：、實(shí)際排氣量

39、及排氣系數(shù)：余隙容積影響余隙容積影響進(jìn)氣阻力與進(jìn)氣溫度影響進(jìn)氣阻力與進(jìn)氣溫度影響泄漏影響泄漏影響實(shí)際排氣量為：實(shí)際排氣量為：實(shí)際排氣量實(shí)際排氣量在壓縮機(jī)排氣端在壓縮機(jī)排氣端測得的單位時間內(nèi)排出的氣體測得的單位時間內(nèi)排出的氣體容積值，換算到壓縮機(jī)名義吸容積值，換算到壓縮機(jī)名義吸氣狀態(tài)氣狀態(tài)(吸氣管道內(nèi)的壓力、溫吸氣管道內(nèi)的壓力、溫度等度等)下的數(shù)值，稱為實(shí)際排氣下的數(shù)值，稱為實(shí)際排氣量，用量，用(m3/min或或m3/h)表示表示 gTpvtmVV廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（1 1）容積系數(shù)）容積系數(shù)vv：表征行程容積的利用程度：表征行程容積的利用程度111111

40、101mmsdSsSSVPPVVVVVV式中：式中：相對余隙容積，大小取決于氣閥在氣缸上的布置方式。相對余隙容積，大小取決于氣閥在氣缸上的布置方式。一般：低壓級：一般：低壓級：0.070.12；中壓級：；中壓級：0.090.14；高壓級：；高壓級：0.110.16；超高壓級：；超高壓級：0.12；名義壓力比，一般單級壓力比名義壓力比，一般單級壓力比=34；m氣體多變膨脹過程指數(shù)，其大小取決于氣體的性質(zhì)、氣體多變膨脹過程指數(shù)，其大小取決于氣體的性質(zhì)、傳遞給傳遞給氣體熱量的多少（傳遞得多，膨脹指數(shù)小，等溫過程；傳遞得少，膨脹指數(shù)氣體熱量的多少（傳遞得多，膨脹指數(shù)小，等溫過程；傳遞得少，膨脹指數(shù)大，

41、絕熱過程）。大，絕熱過程）。余隙容積存在，工作容積被部分膨脹氣體余隙容積存在，工作容積被部分膨脹氣體占據(jù)。占據(jù)。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器不同壓力下的不同壓力下的m值值廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器高轉(zhuǎn)速、短行程高轉(zhuǎn)速、短行程（大（大 ?。┬。忾y布置在氣缸端面氣閥布置在氣缸端面（大（大 ?。┬。忾y布置在氣缸徑向氣閥布置在氣缸徑向（大（大 ?。┬。┒嗉墘嚎s的高壓級多級壓縮的高壓級（大（大 ?。┬。V東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器111mV思考：思考：1、相對余隙容積、相對余隙容積 越大，越大，V（越大，越小

42、），實(shí)際排氣量（越大，越?。?，實(shí)際排氣量（越大，越?。?。（越大，越小）。2、名義壓比越高，、名義壓比越高，V（越大，越?。?，實(shí)際排氣量（越大，（越大，越?。?，實(shí)際排氣量（越大，越?。?。越?。?。3、多變過程膨脹指數(shù)、多變過程膨脹指數(shù) m 越小，余隙氣體膨脹越接近（等越小，余隙氣體膨脹越接近（等溫，絕熱）過程，溫，絕熱）過程， V（越大，越?。?，實(shí)際排量（越大，越（越大，越?。?，實(shí)際排量（越大，越?。?。?。?。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器對于實(shí)際氣體容積系數(shù)的計算：對于實(shí)際氣體容積系數(shù)的計算： 111mdsVs、d名義吸氣和排氣名義狀態(tài)下的可壓縮性系數(shù)名義吸氣和排氣名義

43、狀態(tài)下的可壓縮性系數(shù) 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器【例例】一臺單缸單級單作用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，一臺單缸單級單作用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，壓縮比（名義壓力比）為壓縮比（名義壓力比）為6，進(jìn)氣溫度為，進(jìn)氣溫度為25，相對余隙容積相對余隙容積0.1，膨脹過程指數(shù)為，膨脹過程指數(shù)為1.25，計算，計算該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；v0的壓縮比。的壓縮比。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器解：已知解：已知 6，0.1，m1.25， 理論容積系數(shù)：理論容積系數(shù)：v0則：則： 68. 0161 . 011125. 111mV2011 . 01

44、11025. 111mV【例例】一臺單缸單級單作用往一臺單缸單級單作用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，壓縮比（名復(fù)式空氣壓縮機(jī)，壓縮比（名義壓力比）為義壓力比）為6，進(jìn)氣溫度為，進(jìn)氣溫度為25，相對余隙容積，相對余隙容積0.1，膨脹，膨脹過程指數(shù)為過程指數(shù)為1.25，計算該壓縮，計算該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù)；機(jī)的理論容積系數(shù)；v0的的壓縮比。壓縮比。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器由于進(jìn)氣阻力和閥腔壓力脈動，使吸氣終了點(diǎn)的壓力低于名義進(jìn)由于進(jìn)氣阻力和閥腔壓力脈動，使吸氣終了點(diǎn)的壓力低于名義進(jìn)氣壓力，氣壓力，考慮這部分壓力損失對吸氣能力的影響而引用的系數(shù)稱考慮這部分壓力損失對吸氣能力的

45、影響而引用的系數(shù)稱為壓力系數(shù)。壓力系數(shù)一般是按經(jīng)驗(yàn)確定為壓力系數(shù)。壓力系數(shù)一般是按經(jīng)驗(yàn)確定 。（2）壓力系數(shù)）壓力系數(shù)p：影響因素：吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時的彈簧力；影響因素：吸氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時的彈簧力；進(jìn)氣管道中的壓力波動。進(jìn)氣管道中的壓力波動。取值：取值：常壓進(jìn)氣時，常壓進(jìn)氣時，p =0.950.98。較小值用于通道截面較小的或具。較小值用于通道截面較小的或具有過強(qiáng)彈簧的氣閥。有過強(qiáng)彈簧的氣閥。 第二級以后，進(jìn)氣壓力較高，相對壓力損失就小，可取第二級以后，進(jìn)氣壓力較高，相對壓力損失就小，可取p =0.981.0。一般壓縮機(jī)，第三級以后，就可以取。一般壓縮機(jī)，第三級以后，就可以取p =1.0。

46、 但當(dāng)導(dǎo)管較長，氣流速度較高，在導(dǎo)管與氣缸間的緩沖容積但當(dāng)導(dǎo)管較長，氣流速度較高，在導(dǎo)管與氣缸間的緩沖容積不夠大時，可能會發(fā)生較大的壓力波動，此時就不能按上述范不夠大時，可能會發(fā)生較大的壓力波動，此時就不能按上述范圍選取，而要實(shí)際測定。圍選取，而要實(shí)際測定。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器影響因素：與氣影響因素：與氣體冷卻、轉(zhuǎn)數(shù)、體冷卻、轉(zhuǎn)數(shù)、吸氣閥阻力、氣吸氣閥阻力、氣體性質(zhì)有關(guān)。體性質(zhì)有關(guān)。（3）溫度系數(shù)）溫度系數(shù)T：因氣體被加熱而因氣體被加熱而對氣缸吸氣能力對氣缸吸氣能力的影響用溫度系的影響用溫度系數(shù)來表示。數(shù)來表示。 一般取一般取0.920.98。廣東石油化

47、工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（3）溫度系數(shù)）溫度系數(shù)T：氣缸冷卻好取大值；氣缸冷卻好取大值；壓力比高取小值；壓力比高取小值；傳熱溫差大取小值；傳熱溫差大取小值；轉(zhuǎn)速高取大值；轉(zhuǎn)速高取大值；氣體導(dǎo)熱系數(shù)高取小值。氣體導(dǎo)熱系數(shù)高取小值。（氣體容易受熱取小值）（氣體容易受熱取小值）廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器對于一般有油潤滑壓縮機(jī)取對于一般有油潤滑壓縮機(jī)取0.900.98，對于一般無油潤滑，對于一般無油潤滑壓縮機(jī)取壓縮機(jī)取0.850.95。（4）泄漏系數(shù)）泄漏系數(shù)g：影響因素：氣閥、活塞、填料的密封性能；潤滑方式；氣體影響因素：氣閥、活塞、填料的密封

48、性能；潤滑方式；氣體壓力的高低；氣體的性質(zhì)；活塞、氣缸的加工精度有關(guān)。壓力的高低；氣體的性質(zhì)；活塞、氣缸的加工精度有關(guān)。壓縮機(jī)的氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等處，由壓縮機(jī)的氣閥、活塞環(huán)、填料以及管道、附屬設(shè)備等處，由于密封不嚴(yán)而造成氣體的泄漏的影響用泄漏系數(shù)表示。于密封不嚴(yán)而造成氣體的泄漏的影響用泄漏系數(shù)表示。smgVVVm實(shí)際排出氣體；實(shí)際排出氣體；Vs第一級氣缸吸入氣體容積第一級氣缸吸入氣體容積廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器實(shí)際排氣量為：實(shí)際排氣量為：tgTpvmVV排氣系數(shù)排氣系數(shù)廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器廣東石油化工學(xué)

49、院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2 2、功率和效率：、功率和效率： 壓縮機(jī)在單位時間內(nèi)消壓縮機(jī)在單位時間內(nèi)消耗于實(shí)際工作循環(huán)中的功稱耗于實(shí)際工作循環(huán)中的功稱為指示功率。實(shí)際工作循環(huán)為指示功率。實(shí)際工作循環(huán)中由于存在進(jìn)、排氣時的壓中由于存在進(jìn)、排氣時的壓力損失，以及壓縮與膨脹過力損失，以及壓縮與膨脹過程多變指數(shù)的變化等，故指程多變指數(shù)的變化等，故指示功必大于理論功。示功必大于理論功。 （1）指示功率的計算：）指示功率的計算： 實(shí)際工作循環(huán)較復(fù)雜，根據(jù)它來精確計算功率很困難，故一般是在理實(shí)際工作循環(huán)較復(fù)雜，根據(jù)它來精確計算功率很困難，故一般是在理論功率計算的基礎(chǔ)上加以修正。常用的論功率

50、計算的基礎(chǔ)上加以修正。常用的“等功法等功法”對實(shí)際示功圖進(jìn)行簡化對實(shí)際示功圖進(jìn)行簡化假設(shè)，保持計算出的總功值相等。對比實(shí)際工作循環(huán)與理論工作循環(huán)，影假設(shè)，保持計算出的總功值相等。對比實(shí)際工作循環(huán)與理論工作循環(huán)，影響功率大小的主要因素是進(jìn)排氣時阻力損失及壓縮與膨脹過程多變指數(shù)的響功率大小的主要因素是進(jìn)排氣時阻力損失及壓縮與膨脹過程多變指數(shù)的變化。變化。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2 2、功率和效率：、功率和效率：（1）指示功率的計算：）指示功率的計算：名義吸氣線名義吸氣線名義排氣線名義排氣線實(shí)際排氣實(shí)際排氣壓力平均值壓力平均值實(shí)際吸氣實(shí)際吸氣壓力平均值壓力平均值s

51、ssppp吸氣平均壓吸氣平均壓力損失力損失排氣平均壓排氣平均壓力損失力損失dddppp廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器ssspppdddppp令令為吸氣時的平均壓力損失，為吸氣時的平均壓力損失，為排氣時的平均壓力損失。則任一級的平均實(shí)際吸、排氣壓力為：為排氣時的平均壓力損失。則任一級的平均實(shí)際吸、排氣壓力為：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 上部兩條曲線表示排氣時相對壓力損失，下部兩條曲線表示吸氣時相對壓力上部兩條曲線表示排氣時相對壓力損失，下部兩條曲線表示吸氣時相對壓力損失，實(shí)線表示阻力較大的氣閥及管路系統(tǒng)，虛線表示阻力較小的氣閥及管路系損

52、失，實(shí)線表示阻力較大的氣閥及管路系統(tǒng)，虛線表示阻力較小的氣閥及管路系統(tǒng)。統(tǒng)。 名義名義廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器由于壓縮機(jī)壓縮與膨脹時過程指數(shù)都不是常數(shù)，簡由于壓縮機(jī)壓縮與膨脹時過程指數(shù)都不是常數(shù)，簡化中，采用化中，采用“等功等功”的原則，即取過程指數(shù)為常數(shù)的原則，即取過程指數(shù)為常數(shù)的曲線為的曲線為12及及34。這樣選定的定值指數(shù)稱為。這樣選定的定值指數(shù)稱為當(dāng)量多變指數(shù)。當(dāng)量多變指數(shù)。 經(jīng)驗(yàn)表明，不論膨脹或壓經(jīng)驗(yàn)表明，不論膨脹或壓縮過程，其當(dāng)量多變指數(shù)縮過程，其當(dāng)量多變指數(shù)n近似地等于該氣體的絕熱近似地等于該氣體的絕熱指數(shù)指數(shù)k時，就能滿足時，就能滿足“等功等功

53、”的原則。的原則。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器117 .161kksdvtsippkkVpN每旋轉(zhuǎn)一周所耗功為：每旋轉(zhuǎn)一周所耗功為： 理想氣體，用理想氣體，用 pVk常數(shù)常數(shù) 代入，得指示功率計算公式為：代入，得指示功率計算公式為： 342114321面積VdpVdpL廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器ssdkksdvtsippkkVpN2117 .161對于實(shí)際氣體：對于實(shí)際氣體：廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 驅(qū)動機(jī)傳給壓縮機(jī)曲軸的實(shí)際功率稱為壓縮機(jī)的軸功率。驅(qū)動機(jī)傳給壓縮機(jī)曲軸的實(shí)際功率稱為壓縮機(jī)的軸功率

54、。包括兩部分：壓縮機(jī)的指示功率和克服壓縮機(jī)各運(yùn)動部件摩擦包括兩部分：壓縮機(jī)的指示功率和克服壓縮機(jī)各運(yùn)動部件摩擦部分所消耗的摩擦功率。部分所消耗的摩擦功率。（2）軸功率和驅(qū)動機(jī)功率：）軸功率和驅(qū)動機(jī)功率：軸功率：軸功率：fiNNNmiNNm壓縮機(jī)的機(jī)械效率。表壓縮機(jī)的機(jī)械效率。表示壓縮機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的完善程示壓縮機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的完善程度，它與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、度，它與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案、制造質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、潤滑情況制造質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、潤滑情況等有關(guān)。等有關(guān)。 廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器驅(qū)動機(jī)功率：驅(qū)動機(jī)功率：cDNN對于中、小型壓縮機(jī)，若驅(qū)動機(jī)與壓縮機(jī)間有傳動裝置，則驅(qū)動機(jī)的輸出對

55、于中、小型壓縮機(jī)，若驅(qū)動機(jī)與壓縮機(jī)間有傳動裝置，則驅(qū)動機(jī)的輸出功率為：功率為：考慮到由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時負(fù)荷的波動，吸氣狀態(tài)的變化，冷卻水溫度變化以及考慮到由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時負(fù)荷的波動，吸氣狀態(tài)的變化，冷卻水溫度變化以及壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏等因素，都會造成功率的增加，因此選用驅(qū)動機(jī)時應(yīng)留有壓縮機(jī)的內(nèi)泄漏等因素，都會造成功率的增加，因此選用驅(qū)動機(jī)時應(yīng)留有515的儲備功率，即選用驅(qū)動機(jī)功率應(yīng)為：的儲備功率，即選用驅(qū)動機(jī)功率應(yīng)為：DDNN)15. 105. 1 (廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器效率和比功率：效率和比功率：指示效率指示效率壓送同樣數(shù)量的氣體時所需的理論功率與指示功率之比

56、值。壓送同樣數(shù)量的氣體時所需的理論功率與指示功率之比值。等溫指示效率等溫指示效率壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的理想最小等溫功率壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的理想最小等溫功率N Nisis和實(shí)際和實(shí)際工作循環(huán)的指示功率工作循環(huán)的指示功率N Ni i之比：之比： iisisiNN絕熱指示效率絕熱指示效率壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的絕熱功率和指示功率相之比。壓縮機(jī)理論工作循環(huán)所需要的絕熱功率和指示功率相之比。 iadadiNN等溫指示效率常用來評價接近等溫狀況工作的壓縮機(jī)等溫指示效率常用來評價接近等溫狀況工作的壓縮機(jī)( (如水冷式壓縮機(jī)如水冷式壓縮機(jī)) )的經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)性能，反映了壓縮過程中的情況及吸、排氣壓力

57、損失的影響。性能，反映了壓縮過程中的情況及吸、排氣壓力損失的影響。絕熱指示效率用來評價接近于絕熱狀況工作的壓縮機(jī)絕熱指示效率用來評價接近于絕熱狀況工作的壓縮機(jī)( (如風(fēng)冷式壓縮機(jī)如風(fēng)冷式壓縮機(jī)) )的經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)性能，其大概范圍為性能，其大概范圍為0.850.850.970.97。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器比功率比功率在一定排氣壓力下，每單位體積在一定排氣壓力下，每單位體積排氣量所需軸功率：排氣量所需軸功率： mrVNN u 據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)生產(chǎn)的空氣壓縮機(jī)排氣量小于據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)生產(chǎn)的空氣壓縮機(jī)排氣量小于10m10m3 3/min/min時，時，NrNr=5.86.3kw

58、/m3/min；u 排氣量在排氣量在10100m3/min時，時，Nr=5.05.3kW/m3/min。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器2.2.3 2.2.3 多級壓縮多級壓縮多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進(jìn)行，多級壓縮是將氣體的壓縮過程分在若干級中進(jìn)行，并在每級壓縮之間將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。并在每級壓縮之間將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器（1 1）多級壓縮的理由）多級壓縮的理由 節(jié)省功率消耗節(jié)省功率消耗中間冷卻器的采用，各級接近等溫過程。中間冷卻器的采用，各級接近等溫過程。廣東石油化工學(xué)院廣東石

59、油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 提高氣缸容積利用率提高氣缸容積利用率m11極限極限壓比：極限壓比： 壓比越高，余隙殘余氣體膨脹壓比越高，余隙殘余氣體膨脹后容積越大，后容積越大，容積系數(shù)減小，容積系數(shù)減小，吸入的新鮮氣體量減少，極限吸入的新鮮氣體量減少，極限壓比時，膨脹線與壓縮線重合，壓比時，膨脹線與壓縮線重合，無法吸入氣體。無法吸入氣體。廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 降低排氣溫度降低排氣溫度 壓比越高，排氣溫度越高；壓比越高，排氣溫度越高； 排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損；排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損； 溫度高，易在氣缸級及氣閥積炭；溫

60、度高，易在氣缸級及氣閥積炭； 特殊氣體，限制排氣溫度防止聚合反應(yīng)及發(fā)生爆炸。特殊氣體，限制排氣溫度防止聚合反應(yīng)及發(fā)生爆炸。u 固定式空壓機(jī)固定式空壓機(jī)160；移動式空壓機(jī)；移動式空壓機(jī)180；u 聚四氟乙烯密封元件聚四氟乙烯密封元件170；尼龍密封元件；尼龍密封元件100；u 石油裂解氣石油裂解氣100110；u 強(qiáng)腐蝕氣體強(qiáng)腐蝕氣體90100.廣東石油化工學(xué)院廣東石油化工學(xué)院 化工過程機(jī)器化工過程機(jī)器 壓比越高，排氣溫度越高；壓比越高，排氣溫度越高； 排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損；排氣溫度高，導(dǎo)致潤滑油性質(zhì)惡化，加速磨損； 溫度高，易在氣缸級及氣閥積炭；溫度高，易在氣缸級及氣閥積