壓縮機的熱力計算

壓縮機的

主要熱力性能參數(shù)

活塞式壓縮機的熱力性能參數(shù)主要是指容積流量、排氣壓力、排氣溫度、功率和效率。他們表征了壓縮機的熱力特性壓縮機的容積流量壓縮機的容積流量，通常是指單位時間內(nèi)，壓縮機最后一級排出的氣體量換算到第一級進口狀態(tài)的壓力和溫度時的氣體容積值。習(xí)慣上用的單位為m3/min。在計算容積流量時，要將氣體中途分離掉的水分、凈化洗滌掉的氣體（或加添的氣體）換算成進口狀態(tài)的容積后加入（或減去）。水蒸氣的壓縮也是壓縮機的能力。壓縮機的容積流量壓縮機的容積流量一般用流量計測量得到。當(dāng)用空氣試驗時，常將排出的有壓力空氣經(jīng)流量計裝置直接泄入大氣。這時壓縮機的容積流量可按流量計的計算公式直接求算，然后再加入析出的水分等。具體測量及計算方法可參見國家標準《GB/T15487-1995容積式壓縮機流量測量方法》對特定的壓縮機，容積流量會隨進氣壓力、進氣溫度以及排氣壓力、冷卻條件等因素改變。壓縮機銘牌上所標注的容積流量，是指在額定的進排氣條件以及冷卻條件下測得的流量，稱為公稱容積流量

單位時間內(nèi)分離出的水分換算到第一級進口狀態(tài)時的容積m3/min

=mwpd

/p1若為中途加進的氣體，則應(yīng)折算后以負值代入。mw——單位時間分離出的水的質(zhì)量（kg/min）

pd

——相對于溫度T1時的水蒸氣飽和壓力（Pa）

——相對于溫度T1時的飽和水蒸氣密度m3/kg壓縮機的第一級吸進的氣體中，通常總含有一定的水蒸氣。氣體中水蒸氣的含量用相對濕度來表示x——氣體的絕對濕度，即每1m3氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量xo

——氣體飽和絕對濕度，即在同一溫度下，每1m3氣體中所含水蒸氣的最大質(zhì)量，當(dāng)超過這個量時，多余的水蒸氣凝結(jié)成水。

——在同一溫度下，氣體中水蒸氣分壓和飽和蒸汽壓（Pa）。水蒸氣的飽和壓力與溫度有關(guān)第二級進氣前的氣體相對濕度

(析水條件？)排氣系數(shù)它等于壓縮機實際容積流量與單純按氣缸行程容積和轉(zhuǎn)速計算的理論容積流量的比值。它是直接反映壓縮機氣缸工作容積被有效利用的程度，也稱為壓縮機的容積效率。入v--容積系數(shù)入p--壓力系數(shù)入t--溫度系數(shù)入l--泄漏系數(shù)當(dāng)壓縮機每分鐘轉(zhuǎn)速為n時，則容積流量為多級壓縮機中，任意一級氣缸行程容積與容積流量的關(guān)系多級壓縮機第j級行程容積

考慮析水系數(shù)和凈化系數(shù)后理論容積流量、容積流量與標準容積流量

理論容積流量為單位時間內(nèi)所形成的工作容積之和，即等于第一級各行程容積乘以轉(zhuǎn)速之和,m3/min

容積流量是指單位時間內(nèi)，壓縮機最后一級排出的氣體量換算到第一級進口狀態(tài)的壓力和溫度時的氣體容積值,m3/min標準容積流量也稱供氣量指的是壓縮機單位時間內(nèi)排出的氣體容積量折算到標準狀態(tài)的值，且不計入級間分離掉的水份及抽氣量。標準容積流量實際上表征了壓縮機所排出氣體的物質(zhì)數(shù)量（可以理解為表征的是壓縮機排出氣體的質(zhì)量）,Nm3/min標準狀態(tài)有兩種定義：①化工計算中，標準狀態(tài)指壓力為1.013*105Pa，溫度為0℃。②空氣動力計算中，以海平面的平均壓力與溫度，即1.013*105Pa與15℃為準。標準容積流量中不含水蒸氣，它與壓縮機的容積流量的關(guān)系p0、p1——標準狀態(tài)及壓縮機第一級進口狀態(tài)的氣體壓力；T0、T1——標準狀態(tài)及壓縮機第一級進口狀態(tài)的氣體溫度；

f1——壓縮機第一級進氣前的氣體相對濕度；ps1——進氣溫度T1時的水蒸氣飽和蒸汽壓。驅(qū)動機調(diào)節(jié)單機停轉(zhuǎn)：簡單易行，適于微型、小型壓縮機。內(nèi)燃機：通過離合器驅(qū)動的壓縮機，包括汽車空調(diào)用壓縮機。多機時分機停轉(zhuǎn)：空壓機站及化工廠中多臺壓縮機時，使用此法較方便。無級變速：采用內(nèi)燃機或汽輪機驅(qū)動時，可分別調(diào)速至60％與25％采用變頻電動機驅(qū)動時，頻率變化范圍為30～120Hz采用繞線式異步電動機驅(qū)動，增加轉(zhuǎn)子電阻范圍100％～60％采用分級變速電動機驅(qū)動，改變定子電極對數(shù)，通常只能在1～3對極之間變化。

氣體管路調(diào)節(jié)進氣節(jié)流：大、中型壓縮機的小范圍調(diào)節(jié)（100％～80％），或偶爾調(diào)節(jié)的場合截斷進氣口：常用于單級往復(fù)或回轉(zhuǎn)壓縮機中，動力用二級空氣壓縮機也采用，它會使末級壓力比很大。進排氣管自由連通：主要用于起動釋荷或很少調(diào)節(jié)時（排氣管應(yīng)設(shè)止回閥）進排氣管節(jié)流連通：用于輔助性微量調(diào)節(jié)氣缸余隙容積調(diào)節(jié)連通一個或多個固定補助余隙容積：多用于大型工藝用壓縮機與空氣壓縮機連通可變補助余隙容積：可用于大型工藝用壓縮機，調(diào)節(jié)范圍100％～0％部分行程連通補助余隙容積：用于大型壓縮機，調(diào)節(jié)范圍100％～60％，調(diào)節(jié)裝置較復(fù)雜活塞行程調(diào)節(jié)改變行程：用于電磁壓縮機、自由活塞壓縮機、汽車空調(diào)中斜盤壓縮機，調(diào)節(jié)范圍100％～0％綜合調(diào)節(jié)聯(lián)合使用：大型多級壓縮機第一級用部分行程壓開進氣閥，末級用補助余隙容積聯(lián)合使用：內(nèi)燃機驅(qū)動時，100％～60％負荷由內(nèi)燃機改變轉(zhuǎn)速，60％～0％由壓開進氣閥或截斷進氣完成。(試繪圖各種調(diào)節(jié)方式的圖，判斷容積流量的連續(xù)性)

壓縮機的排氣壓力通常指最終排出壓縮機的氣體壓力。排氣壓力一般在氣體最終排出處，即最終貯氣筒處測量。

容積式壓縮機排氣壓力的高低并不取決于壓縮機本身，而是由壓縮機排氣系統(tǒng)內(nèi)（貯氣筒）的氣體壓力，即所謂的“背壓”決定的。透平式壓縮機排氣壓力的高低取訣機器本身。

(壓縮機啟動工況下壓力如何形成)排氣溫度

Ta——進氣溫度（K）

——實際壓力比

氣缸有油潤滑的壓縮機，避免積碳，排氣溫度限制在160~180℃以內(nèi)自潤滑材料做密封元件的氣缸無油潤滑壓縮機，如填充聚四氟乙烯做成的元件，排氣溫度一般限制在160℃以內(nèi)被壓縮氣體的特殊要求氮氫氣壓縮機的排氣溫度考慮到潤滑油的潤滑性能，一般也限制在160℃以下對于壓縮濕氯氣，排氣溫度限制在100℃以下，干氯氣的排氣溫度限制在130℃以下石油裂解氣排氣溫度限制在100℃以下乙烯壓縮機、氧氣壓縮機一般排氣溫度限制在80～100℃。排氣溫度

壓力比降低為了降低排氣溫度，當(dāng)總壓比一定時，可采用較多級數(shù)，使各級壓力比降低降低進氣溫度也可降低排氣溫度。各級進氣溫度與中間冷卻器的回冷不完善度有關(guān)，因此應(yīng)盡量設(shè)計冷卻效果好的中間冷卻器，或采用特殊冷卻措施降低進氣溫度。降低壓縮過程指數(shù)也可降低排氣溫度。但壓縮過程指數(shù)與氣體性質(zhì)、氣缸冷卻狀況和泄漏情況有關(guān)。Ta——進氣溫度（K）

——實際壓力比壓縮機的功率

等溫功率Pis絕熱功率Pad指示功率Pi

——級的實際進氣壓力；doj——級的進排氣相對壓力損失之和；nTj——級的溫度過程指數(shù)。壓縮機軸功率

Psh=Pi+Pf+Pa

驅(qū)動機傳給壓縮機主軸的功率被稱為軸功率，它等于以下三部分所需功率之和：直接用于壓縮氣體的功率——壓縮機的指示功率Pi；克服壓縮機運動件各摩擦部分所消耗的摩擦功率Pf；驅(qū)動附屬機構(gòu)所需的功率Pa

壓縮機的效率是表示壓縮機工作的完善程度，是用理想壓縮機所需功率和實際壓縮機所需功率之比來表示的等溫指示效率:壓縮機理論循環(huán)等溫指示功率與實際循環(huán)指示功率/之比Pis/

Pi等溫效率:壓縮機理論循環(huán)等溫功率與軸功率之比Pis/Psh絕熱效率:壓縮機理論循環(huán)絕熱功率與軸功率之比Pad/Psh機械效率:壓縮機實際循環(huán)的指示功率和壓縮機的軸功率之比Pi/Psh傳動效率:壓縮機軸功率與驅(qū)動機輸出功率之比壓縮機的其它常用評價指標

容積比能（比功率）：評價動力用空氣壓縮機的常用指標，是指在一定