泵與壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)

泵與壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)第1頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3往復(fù)活塞式壓縮機(jī)

主要教學(xué)內(nèi)容：§3.1往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理§3.2往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作循環(huán)§3.3排氣量§3.4功率和效率§3.5排氣溫度及排氣壓力第2頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.6多級(jí)壓縮§3.7實(shí)際氣體的壓縮§3.8壓縮機(jī)變工況工作及排氣量調(diào)節(jié)§3.9往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的類型及其選擇第3頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理主要教學(xué)內(nèi)容：

1.總體結(jié)構(gòu)

2.工作過(guò)程和工作原理

3.特點(diǎn)及應(yīng)用

4.分類及型式

5.命名規(guī)則第4頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目的：

1.了解往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

2.掌握工作原理

3.了解往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的特點(diǎn)

4.了解分類及型式

5.熟悉命名規(guī)則第5頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1.1總體結(jié)構(gòu)活塞式壓縮機(jī)主要由四大部分組成，即運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、輔助系統(tǒng)和機(jī)身。

第6頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由曲軸、連桿、十字頭等組成。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其作用是把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槭诸^的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

第7頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1).曲軸曲軸是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的重要運(yùn)動(dòng)部件，外界輸入的轉(zhuǎn)矩要通過(guò)曲軸傳給連桿、十字頭，從而推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。它承受從連桿傳來(lái)的周期變化的氣體力與慣性力等。第8頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2).連桿連桿的一端連接曲軸，另一端連接十字頭，將曲軸上的動(dòng)力傳遞給十字頭、活塞桿和活塞。連桿包括大頭、小頭、桿體三部份。第11頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3).十字頭十字頭是連接活塞桿與連桿的零件，它具有導(dǎo)向作用。十字頭與連桿的連接由十字頭銷來(lái)完成。十字頭與活塞桿的連接型式分為螺紋連接、聯(lián)接器連接、法蘭連接等。第14頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.工作機(jī)構(gòu)主要由氣缸、活塞、氣閥等組成。工作機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓能。

1).氣缸氣缸是活塞式壓縮機(jī)工作部件中的主要部分。根據(jù)壓縮機(jī)不同的壓力、排氣量、氣體性質(zhì)等需要，應(yīng)選用不同的材料與結(jié)構(gòu)型式。第16頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2).氣閥氣閥是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)中的重要部件，也是易損壞的部件之一。它的好壞直接影響壓縮機(jī)的排氣量、功率消耗及運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。活塞式壓縮機(jī)一般都采用“自動(dòng)閥”，也就是氣閥的開啟與關(guān)閉是依靠閥片兩邊的壓力差實(shí)現(xiàn)的，沒有其它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第18頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第21頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3).活塞活塞與氣缸構(gòu)成壓縮工作容積，是壓縮機(jī)中重要的工作部件。可分為筒形活塞和盤形活塞兩大類。筒形活塞常為單作用活塞，用于小型無(wú)十字頭的壓縮機(jī)，通過(guò)活塞銷與連桿直接相連。盤形活塞用于中、低壓雙作用氣缸，盤形活塞通過(guò)活塞桿與十字頭相連，它不承受側(cè)向力。第22頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.輔助系統(tǒng)包括潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

4.機(jī)身用來(lái)支承和安裝整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)，又兼作潤(rùn)滑油箱用。第25頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1.2工作過(guò)程和工作原理1.工作過(guò)程以單缸單作用壓縮機(jī)為例，說(shuō)明其工作過(guò)程?；钊幱谧钭蠖宋恢脮r(shí)，進(jìn)氣閥和排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)活塞從最左端向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞右則的工作容積變大，氣體膨脹，壓強(qiáng)逐步減小。在進(jìn)氣閥和排氣閥仍處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，氣體膨脹，壓強(qiáng)減小，此過(guò)程稱為膨脹過(guò)程。第27頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)活塞繼續(xù)右移，工作容積繼續(xù)增大，氣體壓強(qiáng)繼續(xù)下降直到略低于吸氣管內(nèi)氣體壓力時(shí)，進(jìn)氣閥被頂開，進(jìn)氣管里的氣體便通過(guò)進(jìn)氣閥不斷地被吸入進(jìn)入工作容積，直到活塞到達(dá)最右端為止，該過(guò)程稱為吸入過(guò)程。在吸入過(guò)程中排氣閥仍處于關(guān)閉。第29頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)活塞從最右端向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作容積變小，氣體壓強(qiáng)逐步增大，使進(jìn)氣閥關(guān)閉。在工作容積中的氣體壓強(qiáng)不足以頂開排氣閥之前，進(jìn)、排閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，缸內(nèi)氣體被壓縮而壓力升高，該過(guò)程稱為壓縮過(guò)程。第30頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活塞繼續(xù)左移，工作容積中的氣體壓強(qiáng)繼續(xù)增大。當(dāng)氣體壓力能頂開排氣閥時(shí)，工作容積中的氣體通過(guò)排氣閥流出工作容積，進(jìn)入排氣管，直到活塞到達(dá)最左端為止，該過(guò)程稱為排氣過(guò)程。第31頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

由上可見，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞左右往復(fù)一次，壓縮機(jī)經(jīng)歷了膨脹、吸入、壓縮、排氣過(guò)程，實(shí)現(xiàn)一次氣體的吸入和排出，整個(gè)過(guò)程稱為一個(gè)工作循環(huán)。曲軸不斷旋轉(zhuǎn)，不斷重復(fù)上述工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)氣體的不斷吸入和排出。第32頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氣閥的啟閉是依靠缸內(nèi)外壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般吸氣或排氣管道內(nèi)的壓力是維持恒定的。因此，只有依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變了缸內(nèi)容積，從而使缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)發(fā)生變化，使氣閥兩側(cè)形成一定壓差，該壓差使氣閥關(guān)閉或打開。

第33頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.工作原理

由工作過(guò)程可見，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作原理是：由于活塞在氣缸內(nèi)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)與氣閥相應(yīng)的開閉動(dòng)作相配合，使缸內(nèi)氣體依次實(shí)現(xiàn)膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程，不斷循環(huán)，將低壓氣體升壓而源源輸出。第34頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1.3特點(diǎn)及應(yīng)用1．特點(diǎn)

1).工作的穩(wěn)定性好；

2).適應(yīng)性強(qiáng)；

3).效率較高；

4).結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件較多；

5).吸入和排出是間隙的，活塞運(yùn)動(dòng)速度是變化的，流量波動(dòng)較大，易引起壓縮機(jī)和管道振動(dòng)工作的穩(wěn)定性好第35頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．應(yīng)用第36頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1.4分類及型式這里主要介紹按結(jié)構(gòu)型式分類：第37頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.1.5命名規(guī)則1.命名規(guī)則

第一個(gè)方框：表示結(jié)構(gòu)代號(hào)，用拼音字母表示。第45頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第46頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二個(gè)方框：表示機(jī)器特征代號(hào)，用拼音字母表示，W表示無(wú)油潤(rùn)滑，WJ表示無(wú)基礎(chǔ)，D表示低噪聲罩式，B表示直聯(lián)便攜式，F(xiàn)表示風(fēng)冷，Y表示移動(dòng)式；第三個(gè)方框：表示額定排氣量（m3/min）；第四個(gè)方框：表示額定排氣壓力（105Pa）；第五個(gè)方框：表示差異，用字母或數(shù)字表示。第47頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.命名舉例

1).壓縮機(jī)型號(hào)：VD-0.25/7V型低噪聲罩式額定排氣量0.25m3/min

額定排氣壓力7×105Pa第48頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2).壓縮機(jī)型號(hào)：VY-6/7V型移動(dòng)式額定排氣量6m3/min

額定排氣壓力7×105Pa第49頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3).壓縮機(jī)型號(hào)：P-3/285-320

臥式額定排氣量3m3/min

額定進(jìn)氣壓力285×105Pa

額定排氣壓力320×105Pa第50頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.2

往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的工作循環(huán)

分析活塞式壓縮機(jī)的工作過(guò)程，其目的在于研究其主要工作參數(shù)，如排氣量、功率、壓力、溫度之間的關(guān)系，從而解決排氣量、功率和溫度的計(jì)算。進(jìn)行壓縮機(jī)熱力計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)要求的排氣量和工作壓力來(lái)確定所需的功率、氣缸直徑、行程和轉(zhuǎn)數(shù)等，或是對(duì)已有壓縮機(jī)進(jìn)行改造，確定其所能達(dá)到的排氣量和消耗的功率。第51頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一、理論工作循環(huán)壓縮機(jī)在每轉(zhuǎn)中，氣缸內(nèi)都有膨脹、吸氣、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程組成一個(gè)工作循環(huán)，其過(guò)程服從熱力學(xué)規(guī)律。但為方便研究起見，使壓縮機(jī)的工作過(guò)程理想化，假設(shè)如下：

(1)在進(jìn)、排氣過(guò)程中沒有阻力損失，且氣體狀態(tài)保持不變。在壓縮過(guò)程中，多變指數(shù)保持不變；

(2)壓縮機(jī)沒有余隙容積，因而被壓縮的氣體能夠完全排凈；第52頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(3)沒有漏氣現(xiàn)象；

(4)被壓縮氣體是理想氣體。在上述假設(shè)的前提下，壓縮機(jī)的工作過(guò)程可以簡(jiǎn)化為如圖所示的三個(gè)熱力過(guò)程。吸氣過(guò)程?；钊麖淖钭蠖艘频阶钣叶?，吸氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，氣體在p1壓力下進(jìn)入氣缸，為等壓過(guò)程d—a。這時(shí)，氣體以壓力p1推著活塞移動(dòng)，氣體對(duì)活塞作功為p1V。第53頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第54頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

壓縮過(guò)程。活塞從最右端開始向左移動(dòng)，吸、排氣閥均關(guān)閉，氣缸內(nèi)氣體壓力逐步升高，一般是多變過(guò)程。排氣過(guò)程?；钊^續(xù)向左移動(dòng)，排氣閥打開，氣體在p2壓力下從缸內(nèi)排出，該過(guò)程是等壓過(guò)程，即?；钊竭_(dá)最左端，缸內(nèi)氣體被排盡，到此完成了一個(gè)理論工作循環(huán)。第55頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸、排氣過(guò)程是氣體的流動(dòng)過(guò)程，缸內(nèi)的氣量是改變的。壓縮過(guò)程是一定量氣體的熱力過(guò)程，壓縮線的曲率取決于過(guò)程指數(shù)m。當(dāng)壓縮過(guò)程冷卻完全，即進(jìn)行等溫壓縮時(shí)，m=1；當(dāng)壓縮過(guò)程與外界無(wú)熱交換時(shí),為絕熱壓縮，m=k；當(dāng)壓縮過(guò)程中與外界有部分熱交換時(shí)，為多變過(guò)程。若氣體放熱，m＜k；若氣體吸熱，m＞k?；钊綁嚎s機(jī)中m一般介于1與k之間。第56頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．級(jí)的進(jìn)氣量對(duì)單作用壓縮機(jī)，同級(jí)一轉(zhuǎn)的進(jìn)氣量為：

i為同級(jí)缸數(shù)，D為活塞直徑，S為沖程長(zhǎng)度。對(duì)雙作用壓縮機(jī)，同級(jí)一轉(zhuǎn)的進(jìn)氣量為：

(d活塞桿直徑)第57頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．壓縮過(guò)程中容積、溫度與壓力的關(guān)系由熱力學(xué)的過(guò)程方程知，理想氣體自狀態(tài)1(p1，V1，T1)壓縮到狀態(tài)2（p2，V2，T2），兩狀態(tài)間的關(guān)系有：第58頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．理論功率壓縮機(jī)每一循環(huán)所需的理論指示功是吸氣、壓縮、排氣三部分指示功之和。在壓縮機(jī)中，設(shè)活塞對(duì)氣體作功為正，氣體對(duì)活塞作功為負(fù)，則循環(huán)的理論指示功為：第59頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)等溫壓縮過(guò)程(2)絕熱壓縮過(guò)程第60頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)多變壓縮過(guò)程第61頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際壓縮機(jī)中多變指數(shù)是很難確定的，它與氣缸傳熱效率有關(guān)。熱量不易導(dǎo)出者，m值高，接近于絕熱指數(shù)k，反之m值低。如水冷氣缸比風(fēng)冷氣缸導(dǎo)熱好，低轉(zhuǎn)速比高轉(zhuǎn)速容易導(dǎo)出熱量，小尺寸氣缸比大尺寸氣缸相對(duì)散熱面積大而易導(dǎo)出熱量。各種情況都要具體分析后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)合理確定。第62頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

理想氣體狀態(tài)方程式：將上列各式中plVl用mRT1代入，則可以看出W與T1成正比，也與R成正比。說(shuō)明初溫較低的氣體壓縮功耗較省，壓縮同樣質(zhì)量的氣體時(shí)，密度小的氣體功耗大，因氣體常數(shù)R與分子量M成反比。第63頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、實(shí)際工作循環(huán)理論循環(huán)在實(shí)際壓縮機(jī)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際壓縮機(jī)中，為避免活塞與缸蓋相撞以及氣閥結(jié)構(gòu)、氣閥安裝的需要，在氣缸端部都留有一定的空隙，稱為余隙容積。此外在壓縮機(jī)吸、排氣過(guò)程中有阻力損失。缸內(nèi)氣體與外界有熱交換。這些因素都使實(shí)際工況要比理論工況復(fù)雜。第64頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第65頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別是：

(1)由于存在余隙容積，實(shí)際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個(gè)過(guò)程組成，而理論循環(huán)則無(wú)膨脹過(guò)程，這使實(shí)際吸氣量比理論要少。

(2)實(shí)際吸、排氣過(guò)程存在阻力損失，使實(shí)際缸內(nèi)吸氣壓力低于吸氣管內(nèi)壓力p1，實(shí)際缸內(nèi)排氣壓力高于排氣管內(nèi)壓力p2。第66頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸、排氣管內(nèi)的壓力取決于外界系統(tǒng)壓力，與缸內(nèi)過(guò)程無(wú)關(guān)，此壓力是在壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)吸、排氣位置上測(cè)得的壓力，叫做標(biāo)準(zhǔn)吸、排氣壓力，也稱為名義吸、排氣壓力。而氣缸內(nèi)氣體的瞬時(shí)工作壓力p是周期性變化的。

第67頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(3)壓縮機(jī)工作中，活塞環(huán)、填料和氣閥等不可避免會(huì)有泄漏。

(4)在膨脹和壓縮過(guò)程中，氣體與缸壁間的熱交換使膨脹過(guò)程指數(shù)和壓縮過(guò)程指數(shù)不斷變化。為計(jì)算方便，工程上常把過(guò)程指數(shù)簡(jiǎn)化成常數(shù)。第68頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.3

排氣量一、排氣量的定義由于實(shí)際要求與換算方法的不同。壓縮機(jī)的排氣量(或稱流量)有實(shí)際容積流量(實(shí)際排氣量)與標(biāo)準(zhǔn)容積流量(標(biāo)準(zhǔn)排氣量)兩種。

1．實(shí)際容積流量實(shí)際排氣量是經(jīng)壓縮機(jī)壓縮并在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置排出氣體的容積流量，換算到第一級(jí)進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)吸氣位置的氣體容積值。第69頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

標(biāo)準(zhǔn)吸、排氣位置是壓縮機(jī)上認(rèn)為有代表性的吸、排氣位置。此位置隨壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝方式而變化，在有關(guān)壓縮機(jī)試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。壓縮機(jī)銘牌上的排氣量叫額定排氣量，是在特定進(jìn)口狀態(tài)(進(jìn)氣壓力為105Pa、溫度為20℃)的排氣量。第70頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．標(biāo)準(zhǔn)容積流量在化工工藝中使用的壓縮機(jī)，由于工藝計(jì)算的需要，將壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置的實(shí)際容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)工況的氣體容積值叫標(biāo)準(zhǔn)排氣量，也稱供氣量。第71頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、活塞壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣量在理論工作循環(huán)中，壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)的理論吸氣量就是氣缸的工作容積Vh,實(shí)際吸氣量總小于理論吸氣量。如圖示，排氣終了點(diǎn)是C點(diǎn)，缸內(nèi)殘留氣體的容積為Vc，在膨脹過(guò)程中，這部分氣體的體積膨脹在開始吸氣時(shí)所占容積為。因此，吸入的新鮮氣體容積為：第72頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第73頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于余隙容積的影響，使氣缸有效吸氣容積比理論值減少了。余隙容積對(duì)氣缸有效吸氣容積的影響用容積系數(shù)反映，即：第74頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此外，吸氣終了點(diǎn)是A點(diǎn)，此時(shí)的狀態(tài)為pA、TA，其中pA＜p1、TA＞T1，根據(jù)吸氣量的定義，要從A點(diǎn)狀態(tài)換算到標(biāo)準(zhǔn)位置吸氣狀態(tài)p1、T1，所得每轉(zhuǎn)的實(shí)際吸氣量為V1。式中：λp為壓力系數(shù)，λT為溫度系數(shù)。第75頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．容積系數(shù)設(shè)膨脹過(guò)程的多變指數(shù)為，壓力以標(biāo)準(zhǔn)吸排氣狀態(tài)壓力為基準(zhǔn)，余隙容積中殘留氣體的體積膨脹量為：第76頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

a為相對(duì)余隙容積，ε為壓力比。容積系數(shù)反映氣缸容積的利用程度，它受到相對(duì)余隙容積、壓力比、多變指數(shù)的影響。

(1)相對(duì)余隙容積a

在壓力比和過(guò)程指數(shù)一定時(shí)，相對(duì)余隙容積a越大，殘留氣體膨脹后占去的容積越大，氣缸的利用率越低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，力求減小氣缸的余隙容積。第77頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)y(tǒng)計(jì)氣閥通道容積約占總余隙容積的一半以上，是最主要的部分。其值取決于氣閥結(jié)構(gòu)及氣閥在氣缸上的布置情況。一般網(wǎng)狀閥、環(huán)狀閥的a值小于直流閥，環(huán)狀進(jìn)、排氣閥放在一起的組合閥的a值最小。氣閥沿缸的徑向布置時(shí)a值較大，軸向布置a值最小，斜向布置時(shí)處于兩者之間。第78頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)壓力比ε

對(duì)同一級(jí)氣缸來(lái)說(shuō)，當(dāng)相對(duì)余隙容積和過(guò)程指數(shù)一定時(shí)，壓力比ε越大，殘留氣體膨脹后所占的容積越大。極限情況下，殘留氣體膨脹后占據(jù)整個(gè)氣缸工作容積，此時(shí)氣缸完全不能吸入新鮮氣體，容積系數(shù)等于零，此時(shí)的壓力比稱極限壓力比εmax，即：

第79頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）過(guò)程指數(shù)殘留氣體與缸壁間的熱交換使膨脹過(guò)程中指數(shù)發(fā)生變化。膨脹初期，氣體溫度高于缸壁及活塞溫度，氣體放熱膨脹，；膨脹中期兩者溫度相同，沒有熱交換，；膨脹后期，氣體溫度低于缸壁溫度，氣體吸熱膨脹，。的計(jì)算參見表3-1（p218）。第80頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．壓力系數(shù)影響λp的主要因素是氣閥彈簧力。過(guò)強(qiáng)的彈簧力會(huì)使吸氣閥提前關(guān)閉，導(dǎo)致pA降低，λp值變小。對(duì)于正確設(shè)計(jì)的氣閥，常壓進(jìn)氣時(shí)λp=0.95～0.98；以后各級(jí)進(jìn)氣壓力較高,彈簧力與氣體壓力的相對(duì)比值減小，相對(duì)壓力損失減小，可取λp=0.98～1。第81頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．溫度系數(shù)氣體在氣缸中被壓縮，溫度升高，同時(shí)加熱了缸壁和活塞。缸壁溫度約為吸、排氣溫度的平均值，總是高于吸氣管道中氣體的溫度。因此，在吸氣過(guò)程中新鮮氣體將從缸壁和活塞吸收熱量而使吸氣終了A點(diǎn)的溫度高于吸氣溫度，即TA＞T1，使氣體比容增大，折算到標(biāo)準(zhǔn)吸氣狀態(tài)的吸氣量就要減少。第82頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三、活塞壓縮機(jī)的排氣量由于壓縮機(jī)的氣閥、活塞環(huán)、填料、管道及附屬設(shè)備等密封不嚴(yán)而造成氣體泄漏了，所以壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量總是比吸氣量小。

每一轉(zhuǎn)的排氣量：?jiǎn)挝粫r(shí)間的排氣量：第83頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．泄漏系數(shù)壓縮機(jī)泄漏量的大小用泄漏系數(shù)表示。壓縮機(jī)的泄漏有外泄漏和內(nèi)泄漏兩種。外泄漏是指直接漏到機(jī)外損失掉或直接影響到排氣量的漏失量。內(nèi)泄漏是指從高壓級(jí)漏到低壓級(jí)或級(jí)間管道等的泄漏，這部分氣體仍在機(jī)內(nèi)，以后又被壓送回高壓級(jí)，它不直接影響排氣量，但會(huì)影響級(jí)間壓力分配。第84頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單級(jí)壓縮機(jī)的泄漏系數(shù)為：多級(jí)壓縮時(shí)，任意第i級(jí)的泄漏系數(shù)為：第85頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.實(shí)際排氣量當(dāng)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)尺才一定時(shí)，單級(jí)壓縮機(jī)的排氣系數(shù)和實(shí)際排氣量可按下式計(jì)算：排氣系數(shù)：實(shí)際排氣量：第86頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．影響排氣量的因素

(1)容積系數(shù)對(duì)排氣量影響最大，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減少余隙容積。

(2)改善氣缸的冷卻效果，以提高膨脹過(guò)程指數(shù)，增大排氣系數(shù)。

(3)良好的密封可以減少泄漏。

(4)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速直接影響排氣量的大小。第87頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.4

功率和效率

一、指示功率壓縮機(jī)中直接消耗于壓縮氣體稱為指示功，可用示功器記錄的壓力一容積指示圖來(lái)計(jì)算。單位時(shí)間消耗的指示功稱為指示功率。對(duì)已有壓縮機(jī)用實(shí)測(cè)法進(jìn)行標(biāo)定檢驗(yàn)，在新設(shè)計(jì)時(shí)則用解析法進(jìn)行計(jì)算。第88頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)上，用示功器測(cè)得氣缸的指示圖。目前指示圖的取得采用機(jī)械示功器、電子示功器及計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)再繪制指示圖等方法。取得指示圖后用求積儀或計(jì)算機(jī)求出它的面積A，則可得壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)的指示功為：指示功率：第89頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第90頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、軸功率和原動(dòng)機(jī)功率活塞式壓縮機(jī)中，若原動(dòng)機(jī)輸出功率為N0，由于傳動(dòng)裝置(如皮帶輪、聯(lián)軸器、齒輪箱等)的能量消耗，使壓縮機(jī)曲軸上所得到的輸入功率減小為N，此值稱為軸功率。另外，由于壓縮機(jī)內(nèi)有摩擦、有熱傳遞和泄漏，扣除它們?cè)斐傻哪芰繐p失，最后在示功器記錄的壓力—容積圖上對(duì)應(yīng)的功率才是指示功。第91頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．軸功率軸功率是壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸所需要的功率。軸功率包括指示功率、傳熱及泄漏損失功率、機(jī)械損失功率三部分。傳熱及泄漏損失功率不易測(cè)定，一般在計(jì)算軸功時(shí)，忽略其影響。因此：第92頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.原動(dòng)機(jī)功率在原動(dòng)機(jī)與曲軸之間，通常需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）進(jìn)行減速，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要造成能量消耗Ne。因此原動(dòng)機(jī)功率為：第93頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.原動(dòng)機(jī)配置功率實(shí)際選用原動(dòng)機(jī)的功率時(shí)，考慮到操作條件和運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的波動(dòng)，而留5～15％的儲(chǔ)備功率，即取原動(dòng)機(jī)額定功率為(1.05—1.15)N0。最后查現(xiàn)有原動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選取。第94頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、熱效率和比功率壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能可用熱效率來(lái)衡量。

1．等溫理論效率和等溫總效率壓縮機(jī)理論循環(huán)所需的等溫理論功率NT，是理想的最小功率。以此為基推，與相同吸氣壓力、相同吸氣量下的實(shí)際指示功率之比，得等溫理論效率ηi-T，也稱等溫指示效率，即第95頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若等溫理論功率NT

與相應(yīng)條件下軸功率N之比，得等溫總效率，即：等溫理論效率反映了實(shí)際循環(huán)中熱交換以及吸、排氣過(guò)程阻力造成的損失情況，常用來(lái)評(píng)價(jià)水冷式壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。等溫總效率包含了機(jī)械損失。一般壓縮機(jī)的等溫總效率約為0.60～0.750。第96頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．絕熱理論效率和絕熱總效率絕熱理論功率NS與相同吸氣壓力、相同吸氣量下的實(shí)際指示功率之比，得絕熱理論效率ηi-S，即：若絕熱理論功率NS

與相應(yīng)條件下軸功率N之比，得絕熱總效率ηS

，即：第97頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

壓縮機(jī)的實(shí)際壓縮過(guò)程更接近于絕熱過(guò)程，故絕熱效率較好地反映了壓縮機(jī)吸、排氣過(guò)程阻力損失所造成的影響，但它并末直接反映壓縮機(jī)的功率指標(biāo)是否先進(jìn)。同一臺(tái)壓縮機(jī)的絕熱效率總比相應(yīng)的等溫效率高。第98頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．比功率Nr

比功率是單位排氣量所消耗的軸功率。

這個(gè)指標(biāo)反映了同類型壓縮機(jī)在相同吸、排氣條件下能量消耗指標(biāo)的先進(jìn)性，用來(lái)衡量空氣壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。在比較時(shí)應(yīng)注意冷卻水入口溫度及水耗量也應(yīng)相同。第99頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.5

排氣溫度及排氣壓力一、排氣溫度壓縮機(jī)的排氣溫度由氣體被壓縮的熱力過(guò)程所決定。氣體壓縮終溫不易測(cè)定，可將熱電偶埋在排氣閥內(nèi)測(cè)得較近似的壓縮終溫。一般所說(shuō)排氣溫度是指在標(biāo)準(zhǔn)排氣位量測(cè)得的溫度，由于散熱的影響，該溫度低于實(shí)際壓縮終溫。第100頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、排氣壓力壓縮機(jī)銘牌上的壓力是設(shè)計(jì)額定壓力，在壓縮機(jī)上是指標(biāo)準(zhǔn)排氣位置測(cè)得的壓力。壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中的排氣壓力并不總是符合設(shè)計(jì)壓力，其值取決于排氣系統(tǒng)的壓力，如儲(chǔ)氣罐壓力或排氣端工藝系統(tǒng)的壓力。第101頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.6多級(jí)壓縮

當(dāng)生產(chǎn)中要求氣體工作壓力較高時(shí)，采用單級(jí)壓縮不僅不經(jīng)濟(jì)，有時(shí)甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以必須采用多級(jí)壓縮。圖示為一臺(tái)三級(jí)壓縮機(jī)工作示意圖。氣體在進(jìn)入下一級(jí)氣缸之前，必須經(jīng)過(guò)中間冷卻器進(jìn)行等壓冷卻，并分離出凝液及潤(rùn)滑油。第102頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第103頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、多級(jí)壓縮優(yōu)點(diǎn)

1．節(jié)省壓縮氣體的指示功；

2．提高氣缸容積利用率；

3．降低排氣溫度；

4．降低氣體作用在活塞上的力。但多級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔助設(shè)備多，級(jí)數(shù)過(guò)多還會(huì)使消耗于管路系統(tǒng)及摩擦功的比例增大。第104頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、壓力比分配設(shè)有一臺(tái)z級(jí)壓縮機(jī)，各級(jí)工作容積分別為VⅠVⅡ、VⅢ…Vz

，各級(jí)的吸氣壓力分別為P1Ⅰ、P1Ⅱ、P1Ⅲ…P1z，末級(jí)排氣壓力為p2z。假設(shè)各級(jí)吸入溫度相同，各級(jí)的過(guò)程指數(shù)m相同，若忽略級(jí)間冷卻器阻力損失，則各級(jí)的多變理論壓縮功為：第105頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)各級(jí)吸氣溫度相同時(shí)，有：則總的多變理論功為：第106頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)上式進(jìn)行偏導(dǎo)，并令第107頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同理有：因此，可以推論得：說(shuō)明各級(jí)壓力比相等且吸入溫度相同時(shí)總指示功最小，這就是等壓力比分配原則。對(duì)理想氣體各級(jí)消耗的功也相等。第108頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、最佳壓力比和級(jí)數(shù)選擇

1.單級(jí)的最佳壓力比等壓力比原則說(shuō)明各級(jí)壓力比間的關(guān)系，而要確定壓力比的大小還要找出它的最佳值。由于理論等溫壓縮功最小，因此把實(shí)際壓縮機(jī)的理論等溫效率最大時(shí)的壓力比稱為最佳壓力比，此時(shí)最省功。第109頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月而第110頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)上式進(jìn)行求導(dǎo)，并令，有：第111頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第112頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.級(jí)數(shù)選擇最佳壓力比ε0確定后，即可根據(jù)等壓力比原則確定壓縮機(jī)的級(jí)數(shù)。因此，最適宜的級(jí)數(shù)z為：

z值不是整數(shù)時(shí)應(yīng)園整成整數(shù)。第113頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

選擇壓縮機(jī)的原則：對(duì)大、中型壓縮機(jī)，一般以功耗最小確定級(jí)數(shù)。對(duì)小型壓縮機(jī)按照每級(jí)允許的排氣溫度確定級(jí)數(shù)，在允許的排氣溫度限度內(nèi)，采用較少的級(jí)數(shù)，以利減輕壓縮機(jī)的重量。第114頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.7實(shí)際氣體的壓縮

熱力學(xué)上把不能按理想氣體處理的氣體稱為實(shí)際氣體。臨界溫度較低的氣體，在低壓下可按理想氣體處理，但在壓力超過(guò)10MPa時(shí)，按理想氣體處理誤差較大，應(yīng)按實(shí)際氣體處理，如氧、氮、氫、空氣等。有些臨界溫度高的氣體，即使壓力不太高也應(yīng)按實(shí)際氣體處理，如二氧化碳，乙烯、石油氣和氨等。

第115頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、實(shí)際氣體狀態(tài)方程

在理想氣體狀態(tài)方程中忽略了氣體分子本身體積以及分子之間的相互作用力，在壓力較低、溫度較高時(shí)，這樣處理造成的偏差不大。但當(dāng)壓力增高、溫度降低，即越接近于液體狀態(tài)時(shí)，其分子體積與分子間相互作用力的影響越大，若按理想氣體處理，其偏差就越大。第116頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

為考慮實(shí)際氣體與理想氣體在壓縮過(guò)程中所表現(xiàn)的差別，近百年來(lái)進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)工作，提出了很多狀態(tài)方程，如范德瓦爾方程等。但這些方程計(jì)算復(fù)雜且準(zhǔn)確性也不夠，故在工程上常通過(guò)對(duì)理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行修正，來(lái)研究實(shí)際氣體，即：第117頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Z是氣體的壓縮性系數(shù)，其數(shù)值大小表示實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度。Z值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其值與氣體性質(zhì)有關(guān)，且隨溫度和壓力而變化，有些氣體實(shí)驗(yàn)作出了壓力與壓縮性系數(shù)的關(guān)系曲線。但對(duì)所有氣體都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定是困難的，希望根據(jù)較少的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算出各種氣體的壓縮性系數(shù)z值，這就是根據(jù)對(duì)比態(tài)定律作實(shí)際氣體通用壓縮性系數(shù)圖的出發(fā)點(diǎn)。第118頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

每一種氣體都有自己固有的臨界狀態(tài)參數(shù)，即臨界壓力pc、臨界溫度Tc和臨界比容。介質(zhì)實(shí)際所處狀態(tài)參數(shù)p、T、與臨界參數(shù)之比稱為對(duì)比參數(shù)，即第119頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

上式稱為對(duì)比態(tài)方程。根據(jù)熱力學(xué)的對(duì)比態(tài)定律，對(duì)于能滿足同一對(duì)比態(tài)方程的兩種或幾種介質(zhì)，若它們的對(duì)比參數(shù)中有兩個(gè)相同，則第三個(gè)對(duì)比參數(shù)就一定相同。若，則：也相同。第120頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因此，若對(duì)比參數(shù)相同，氣體壓縮性系數(shù)Z就取決于臨界壓縮性系數(shù)ZC。由此推斷出，凡是臨界壓縮性系數(shù)相同或相近的氣體，只要它們的兩個(gè)對(duì)比參數(shù)相同，則壓縮性系數(shù)也相同或相近。實(shí)際上各種氣體的臨界壓縮性系數(shù)并不完全相等，因此用pr、Tr為參數(shù)的通用特性曲線就有一定誤差。為了減少誤差，常用三個(gè)參數(shù)表達(dá)的z值，即：

Z＝f〔pr

、Tr、Zc)第121頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、實(shí)際氣體的過(guò)程方程和絕熱指數(shù)

1．實(shí)際氣體的比熱理想氣體的比熱可認(rèn)為只隨溫度而變化，而實(shí)際氣體的比熱不僅與溫度有關(guān)，隨壓力而變化。實(shí)際氣體的定壓比熱可表示為：

—理想狀態(tài)，即表壓力趨于零，溫度為0℃下的定壓比熱；—考慮壓力影響的修正項(xiàng)，根據(jù)pr

、Tr查表得第122頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

定容比熱：

2．實(shí)際氣體的過(guò)程方程由于實(shí)際氣體的狀態(tài)方程與理想氣體不同，因而過(guò)程方程也不同。把實(shí)際氣體絕熱過(guò)程方程表示為如下形式：

第123頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

因此，實(shí)際氣體在狀態(tài)1和狀態(tài)2之間的關(guān)系為：容積絕熱指數(shù)，反映絕熱壓縮中壓力與比容間的關(guān)系。溫度絕熱指數(shù)，反映絕熱壓縮中壓力與溫度間的關(guān)系。第124頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

隨壓力、溫度變化較大，一般不直接使用式。隨壓力、溫度變化較小，幾種常用氣體的可查表3-5，也可用下式計(jì)算：

式中X由圖3-37查得。下式計(jì)算：

Y由圖3-38查得第125頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、實(shí)際氣體的混合氣參數(shù)計(jì)算實(shí)際氣體的混合氣參數(shù)計(jì)算綜合了理想氣體混合氣和實(shí)際氣體的特點(diǎn)。

1.混合氣的分子量M2．混合氣的密度ρ第126頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．混合氣的氣體常數(shù)R

4．混合氣的比熱5．混合氣體的臨界參數(shù)6．混合氣的溫度絕熱指數(shù)和容積絕熱指數(shù)第127頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、壓縮實(shí)際氣體時(shí)壓縮機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算由于實(shí)際氣體的狀態(tài)方程和過(guò)程方程與理想氣體不同，導(dǎo)致下列幾個(gè)熱力參數(shù)的計(jì)算式與理想氣體有所不向。其余分析和計(jì)算與理想氣體相同。

1．容積系數(shù)經(jīng)過(guò)膨脹過(guò)程，余隙內(nèi)殘留的氣體容積Vc變?yōu)閂c+△V，根據(jù)實(shí)際氣體的過(guò)程方程，得：第128頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第129頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．氣缸工作容積的確定在計(jì)算任一級(jí)(i級(jí))氣缸所需工作容積時(shí)，用實(shí)際氣體的狀態(tài)方程把氣量換算成i級(jí)吸氣狀態(tài)時(shí)的容積，故i級(jí)所需工作容積為:第130頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．指示功第131頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.8壓縮機(jī)變工況工作及排氣量調(diào)節(jié)

一、變工況工作壓縮機(jī)在偏離原設(shè)計(jì)條件情況下工作時(shí)，其熱力性能將與原設(shè)計(jì)不同，稱為變工況的工作。下面是幾種常見的變王況條件。

1.在高原地區(qū)工作的壓縮機(jī)，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ投箟嚎s機(jī)吸氣壓力降低。對(duì)單級(jí)壓縮機(jī)，若排氣壓力不變，將導(dǎo)致壓力比上升，容積系數(shù)降低，排氣量將隨之減少。對(duì)多級(jí)壓縮機(jī)，主要導(dǎo)致總壓力比升高，引起各級(jí)壓力比改變，一級(jí)排氣量將有所降低。第132頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第133頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．排氣壓力改變?nèi)绻褂弥幸岣吲艢鈮毫Χ鼩鈮毫Σ蛔儠r(shí)一般因壓力比提高而使吸氣量有所減少，其功率多半是增加的。

3．被壓縮介質(zhì)改變被壓縮介質(zhì)的改變有可能是由一種介質(zhì)換為另一種介質(zhì)，也可能是工藝混合氣中的成分發(fā)生變化。直接影響氣體的絕熱指數(shù)k、氣體密度、導(dǎo)熱系數(shù)的變化，造成排氣量和功率消耗變化。第134頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第135頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、排氣量調(diào)節(jié)因?yàn)樯a(chǎn)條件的改變要求壓縮機(jī)的排氣量能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，一般情況下用戶總是按最大需要量來(lái)選用壓縮機(jī)。因此，排氣量的調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)到低于額定的氣量。個(gè)別情況下因生產(chǎn)過(guò)程處理量增加而要求壓縮機(jī)的排氣量加大。此時(shí)無(wú)法調(diào)節(jié)，必須采用其它措施，如提高轉(zhuǎn)速、增加進(jìn)氣壓力，增大氣缸直徑等方法。第136頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)使用要求的不同，排氣量調(diào)節(jié)可分為連續(xù)調(diào)節(jié)、間斷調(diào)節(jié)、分等級(jí)調(diào)節(jié)等。排氣量調(diào)節(jié)在缸徑和行程一定的情況下，利用改變排氣系數(shù)、改變轉(zhuǎn)速等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)方式應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)合理。第137頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1．改變轉(zhuǎn)速和間歇停車由可變速的驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，可以連續(xù)改變轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)排量。但由不可變速的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，就不能無(wú)級(jí)調(diào)速，而采用間歇停車的方法。停車可不消耗動(dòng)力，但是頻繁的啟動(dòng)與停車使機(jī)器的工作條件變壞，一般只適用于微型壓縮機(jī)或空壓機(jī)站。

第138頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．切斷進(jìn)氣調(diào)節(jié)當(dāng)儲(chǔ)氣罐中壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，高壓氣體將壓力調(diào)節(jié)器中的閥頂開，氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入減荷閥的活塞缸內(nèi)，推動(dòng)活塞向上，并推動(dòng)蝶形閥向上關(guān)閉進(jìn)氣通道，使壓縮機(jī)停止進(jìn)氣而進(jìn)入空轉(zhuǎn)。當(dāng)氣罐中壓力低于規(guī)定位時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)閉、減荷閥活塞缸中壓力下降，在彈簧力及閥盤重力作用下使蝶閥向下，吸氣通路打，壓縮機(jī)重新正常吸氣。第139頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．旁路調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)就是將排出管與吸入管連通。將壓縮機(jī)已排出的氣體全部或部分地引回到一級(jí)入口或本級(jí)入口，可以達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。這種方法簡(jiǎn)單方便，但浪費(fèi)能量、不經(jīng)濟(jì)，故常用來(lái)作為壓縮機(jī)空載啟動(dòng)用的輔助手段。也可用作調(diào)節(jié)多級(jí)壓縮機(jī)的各級(jí)壓力比。第140頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4．頂開吸氣閥調(diào)節(jié)這種方法在全部或部分排氣行程中強(qiáng)制頂開吸氣閥，使已經(jīng)吸入缸內(nèi)的氣體未經(jīng)壓縮而全部或部分返到吸入管道的調(diào)節(jié)方法。

5．連通補(bǔ)助余隙容積調(diào)節(jié)在氣缸上連通一補(bǔ)助的余隙容積，相對(duì)余隙容積增大，使容積系數(shù)減小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)氣量的目的。補(bǔ)助容積有不變?nèi)莘e和可變?nèi)莘e兩種，前者只能調(diào)節(jié)到一固定位，后者可分級(jí)調(diào)節(jié)。第141頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.9往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的類型及其選擇

合理地選擇使用活塞式壓縮機(jī)的基本要求：

(1)滿足使用要求即滿足用途、排氣量、吸排氣壓力和溫度等要求；

(2)有較高的經(jīng)濟(jì)性即消耗的電、水、油等盡可能低，機(jī)器的尺寸小、重量輕；

(3)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，便于維修。使用壽命長(zhǎng)，拆裝方便，備件互換性高，制造工藝性良好等；

(4)動(dòng)力平衡好。第142頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一、壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析慣性力等于運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和加速度的乘積。為計(jì)算慣性力，必須掌握壓縮機(jī)中曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度和加速度變化規(guī)律。第143頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第144頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

曲軸繞主軸中心O旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)曲柄、連桿、滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，取滑塊中心C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代表活塞組件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。A點(diǎn)是活塞向缸蓋運(yùn)動(dòng)的極限位置，即外止點(diǎn)。B點(diǎn)是活塞向曲軸運(yùn)動(dòng)的極限位置，即內(nèi)止點(diǎn)。AB兩止點(diǎn)間距離為活塞運(yùn)動(dòng)的最大距離，稱活塞行程。第145頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月曲柄轉(zhuǎn)角α從外止點(diǎn)開始算起，即在外止點(diǎn)時(shí)α=00，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向量度。活塞位移y也以外止點(diǎn)為起點(diǎn)，α=00

，y＝0。

1.位移第146頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.速度其中：第147頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.加速度第148頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第149頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、壓縮機(jī)中作用力的分析活塞式壓縮機(jī)由驅(qū)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，輸入的扭矩用以克服壓縮氣體時(shí)產(chǎn)生的阻力矩；曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞組件直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；是一種變速運(yùn)動(dòng)，有加速度，也必然存在慣性力。此外，相對(duì)運(yùn)動(dòng)副存在著摩擦力。分析這些力如何作用在壓縮機(jī)的各部位，討論其值的大小及變化規(guī)律。第150頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第151頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.活塞組件受力分析活塞組件在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)壓縮氣體，氣缸內(nèi)有氣體壓強(qiáng)p，活塞變速運(yùn)動(dòng)受慣性力，與氣缸壁摩擦受到摩擦力。活塞受到的總力：第152頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第153頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．十字頭銷和連桿受力活塞桿是受拉、壓的零件，它將綜合活塞力Pt沿氣缸中心線傳給十字頭并作用到十字頭銷上，在十字頭銷處P由兩個(gè)力來(lái)平衡，一個(gè)是沿連桿中心線，稱為連桿力P連。另一個(gè)是十字頭滑道的反力，方向垂直于十字頭滑道且通過(guò)十字頭銷中心，此力的反作用力垂直加給滑道并傳到機(jī)身，稱為側(cè)向力N。第154頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第155頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)力平衡關(guān)系得：第156頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.連桿受力在轉(zhuǎn)速不高時(shí)，連桿可簡(jiǎn)化為二力桿件，受P連作用。在高轉(zhuǎn)速時(shí)要考慮平面運(yùn)動(dòng)的連桿質(zhì)量引起的橫向慣性力。壓縮機(jī)中一般都按二力桿處理，連桿受力P連：第157頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4．曲柄受力分析曲柄上所受的力和力矩如圖所示。由連桿傳來(lái)的連桿力P連作用在曲柄銷上，分解為兩個(gè)力，一是Pτ，它作用于曲柄銷且垂直于曲柄的力；另一個(gè)是Pn

，它沿曲柄方向。根據(jù)幾何關(guān)系得：第158頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第159頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

曲軸上還受到負(fù)載扭矩MP，摩擦扭矩Mf和驅(qū)動(dòng)扭矩Md的作用。負(fù)載扭矩是由切向力Pτ

對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成的力矩:

關(guān)于曲軸繞定軸旋轉(zhuǎn)的方程：第160頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

5．機(jī)體和基礎(chǔ)受力機(jī)體受如下幾個(gè)力和力矩。作用在氣缸蓋上的氣體力通過(guò)聯(lián)接螺栓加給機(jī)體，十字頭加給沿滑道的側(cè)向力N，曲軸加給主軸承的力有連桿力、旋轉(zhuǎn)慣性力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件加給機(jī)體的摩擦力，曲軸加給機(jī)體的摩擦力矩。第161頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第162頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三、壓縮機(jī)的慣性力慣性力等于運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和加速度的乘積。

1．往復(fù)慣性力P1的計(jì)算第163頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

式中mP為一系列作往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量，kg。包括作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞組件及十字頭組件質(zhì)量，還把連桿質(zhì)量的(30～40)％看作參加往復(fù)運(yùn)動(dòng)。即：

mP=活塞組件質(zhì)量+十字頭組件質(zhì)量+（0.3～0.4）連桿質(zhì)量第164頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

為了便于采取慣性力平衡措施，常把往復(fù)慣性力分解成兩部分，即一階往復(fù)慣性力和二階往復(fù)慣性力。第165頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(1)往復(fù)慣性力始終沿氣缸中心線，可認(rèn)為集中作用在十字頭銷上，其方向恒與加速度方向相反。往復(fù)慣性力的大小是周期性變化的。一階復(fù)往慣性力的變化周期相當(dāng)曲朝轉(zhuǎn)3600的轉(zhuǎn)角。二階往復(fù)慣性力的變化周期近似1800的轉(zhuǎn)角。第166頁(yè)，課件共183頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)一階復(fù)往慣性力的最大值在α＝00，或l800。二階往復(fù)慣性力的最大值