第2章壓縮機(jī)級的循環(huán)-22

壓縮機(jī)級的進(jìn)氣系數(shù)實(shí)際進(jìn)氣量與理論進(jìn)氣量的比值由于實(shí)際循環(huán)中余隙容積、壓力損失及進(jìn)氣加熱的影響，造成了實(shí)際進(jìn)氣量的減少，如何衡量這一影響量？實(shí)際循環(huán)的進(jìn)氣系數(shù)如前所述，級的理論循環(huán)進(jìn)氣量等于在進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度下活塞的行程容積Vh,由于余隙容積膨脹占據(jù)了一部分的氣缸容積，進(jìn)氣壓力損失和氣體加熱等，使得級的實(shí)際進(jìn)氣量<理論進(jìn)氣量余隙容積膨脹進(jìn)氣壓力損失進(jìn)氣加熱進(jìn)氣系數(shù)的定義定義進(jìn)氣系數(shù)實(shí)際進(jìn)入氣缸的氣體容積Vs與氣缸行程容積Vh(理論進(jìn)氣量）之比實(shí)際循環(huán)進(jìn)氣量圖DV1——余隙容積膨脹造成的新鮮氣體減少量DV2——壓力損失、氣流脈動等原因造成的容積損失DV3——進(jìn)氣加熱造成的損失與關(guān)系實(shí)際循環(huán)進(jìn)氣量計(jì)算圖VpT壓力系數(shù)容積系數(shù)溫度系數(shù)容積系數(shù)及其影響因素

相對余隙容積：名義壓比：理想氣體對于實(shí)際氣體，其氣體狀態(tài)方程式為和分別是膨脹初始點(diǎn)和終了點(diǎn)氣體壓縮性系數(shù)同時(shí)還必須滿足實(shí)際氣體過程方程式近似認(rèn)為c點(diǎn)與3點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)相同，容積系數(shù)的計(jì)算公式為

在高壓級壓縮機(jī)中，換熱面積減小，氣體與氣缸壁面間的熱交換較弱，可近似認(rèn)為T4＝T1、Z4＝Z1、mT＝kT（kT為溫度絕熱指數(shù)），則容積系數(shù)為影響容積系數(shù)的主要因素相對余隙容積

相對余隙增加，當(dāng)減少一定程度時(shí)，進(jìn)氣量為零。相對余隙不能無限制減小。（考慮到熱膨脹、加工精度、壓縮機(jī)的可靠性等）若取則低壓級：0.07～0.12

舌簧閥可<0.02中壓級：0.09～0.14高壓級：0.11～0.16小型壓縮機(jī)高壓級可達(dá)0.2，超高壓可達(dá)0.25

相對余隙容積的經(jīng)驗(yàn)取值

影響相對余隙容積的因素

1、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速：排氣量相同，活塞平均速度相同轉(zhuǎn)速高的比轉(zhuǎn)速低的值大；

2、氣閥的結(jié)構(gòu)：舌簧閥的值較環(huán)狀閥和直流閥??；

3、氣閥在壓縮機(jī)中布置：缸蓋比徑向布置值小。

4、氣體種類：實(shí)際氣體的不可壓縮性，值比理想氣體大影響容積系數(shù)的主要因素壓力比壓比增加，容積系數(shù)降低（一定程度為0）。為提高容積效率，不能取過高的壓比。（多級壓縮的重要原因之一）一般情況，空壓機(jī)的壓比取為3～4，微小型壓縮機(jī)取8以上。影響容積系數(shù)的主要因素膨脹指數(shù)m膨脹指數(shù)大，膨脹過程線陡直，容積系數(shù)高。主要影響因素：熱交換（吸收的熱量多－>等溫，少－>絕熱）轉(zhuǎn)速、氣缸冷卻情況、壓比、熱交換面積（高壓級、低壓級）氣體性質(zhì)對于余隙容積大的壓縮機(jī)，參與換熱的氣體量增加，在換熱量一定的情況下，熱交換相對較差，m值偏大，熱交換對m起決定性作用不考慮熱交換的情況下，漏入氣缸，m?。宦┏鰵飧祝琺大。按絕熱指數(shù)確定膨脹指數(shù)進(jìn)氣壓力（105Pa）任意k值k＝1.41.5m=1+0.5(k-1)1.201.5～4.0m=1+0.62(k-1)1.254.0~10m=1+0.75(k-1)1.3010~30m=1+0.88(k-1)1.35>30m=k1.40一般情況下，壓縮過程線比較陡，而膨脹過程線比較平坦，也就是膨脹過程指數(shù)小于壓縮過程指數(shù)影響容積系數(shù)的主要因素實(shí)際氣體考慮壓縮因子后，一般容積系數(shù)會增大。因?yàn)橐话愕?，壓力增大，壓縮因子Z增大。對具有高臨界溫度的實(shí)際氣體在低中壓力時(shí)不一定適用。壓力系數(shù)壓力系數(shù)是考慮到進(jìn)氣終了壓力不等于名義進(jìn)氣壓力所產(chǎn)生的進(jìn)氣量的損失。壓力系數(shù)的表達(dá)式為

因?yàn)?/p>

影響壓力系數(shù)的主要因素依過程方程和幾何關(guān)系可以推得壓力系數(shù)得表達(dá)式：將近似簡化：壓力系數(shù)的物理意義：進(jìn)氣終了壓力與名義壓力的比值

氣閥阻力損失管路中的氣流脈動影響壓力系數(shù)的主要因素一般，第一級取壓力系數(shù)在0.95～0.98。以后逐級提高，高壓級近似為1防止過強(qiáng)的彈簧力：進(jìn)氣壓力線遠(yuǎn)低于名義壓力；氣閥提前關(guān)閉。進(jìn)氣終了時(shí)，氣流脈動壓力波峰到達(dá)氣缸氣流脈動壓力波谷到達(dá)氣缸由于氣流脈動造成壓縮機(jī)耗功增加，不希望采用共振的方法增加進(jìn)氣量溫度系數(shù)及其影響因素表示氣體在進(jìn)氣過程中熱交換對氣缸行程容積利用程度的影響雙原子氣體氣缸不冷卻的制冷壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度小于-25度制冷壓縮機(jī)進(jìn)入氣缸中的氣體吸熱越多，溫度系數(shù)越小，反之增大影響溫度系數(shù)的主要因素?zé)嵩矗焊邷剡M(jìn)氣通道（壁面、氣閥、活塞頂端面）壓力損失耗功轉(zhuǎn)化的熱量影響熱交換的因素：導(dǎo)熱性好的氣體絕熱指數(shù)小的氣體壓比高時(shí)，排氣溫度高氣缸的冷卻組合氣閥的布置氣缸結(jié)構(gòu)尺寸：S/D當(dāng)S/D一定，D越大

轉(zhuǎn)速高級的實(shí)際循環(huán)指示功實(shí)際循環(huán)指示功＝壓縮氣體消耗的機(jī)械功＋克服阻力消耗的功

圖解法——試驗(yàn)測錄P－V圖（對已有的壓縮機(jī)）先用傳感器測試出壓縮機(jī)工作腔的指示圖（P－V圖），然后用求積儀或其他方法求取指示圖的面積。級的實(shí)際循環(huán)指示功

近似估算（設(shè)計(jì)階段）假定：壓縮與膨脹過程指數(shù)為定值，且兩者相等；把進(jìn)、排氣過程的壓力曲線用平均值代替；容積系數(shù)按實(shí)際簡化后的壓力比確定；進(jìn)排氣過程壓力損失按曲線選取

實(shí)際循環(huán)指示圖的簡化指示圖的面積a-b-c-d-a可以視為面積a-b-c’-d’-a與面積c-c’-d’-d-c之差。

令

進(jìn)氣相對壓力損失：排氣相對壓力損失：進(jìn)排氣過程中總的壓力損失：認(rèn)為理想氣體實(shí)際氣體實(shí)際循環(huán)指示功的表達(dá)式

影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素壓力損失指示功與壓力損失基本成正比壓力損失來源：氣閥（約占總指數(shù)功的4~9%，甚至可達(dá)15~20%）管道中氣流脈動沿程阻力損失、局部阻力損失（濾清器、氣液分離器、冷卻器等）。減小壓力損失:要求氣閥有足夠的通流面積、閥片運(yùn)動規(guī)律合理、流線型光滑通道）過程指數(shù)和余隙容積過程指數(shù)n增加，指示功增加。希望壓縮過程接近等溫。（加強(qiáng)氣缸冷卻）一般，膨脹過程指數(shù)m<壓縮過程指數(shù)n。余隙容積存在使單位氣量指示功增加。影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素膨脹過程單位氣體的散熱面積大

余隙容積越大，則所消耗的功率越大過程指數(shù)及余隙容積的影響在推導(dǎo)指示功計(jì)算中做了假設(shè)m=n,而實(shí)際上m<n，所以導(dǎo)致了功率的增加m<n泄漏的影響氣體漏出，使氣量減小，單位氣量的耗功增加；氣體漏入，指示功增加。影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素進(jìn)氣系數(shù)的影響指示功與乘積成正比

實(shí)際進(jìn)氣量與行程容積的