1、2 2 容積式壓縮機容積式壓縮機 容積式壓縮機 依靠工作腔容積的變化來壓縮氣體，工作腔容積的變化是由運動部件的周期運動來實現的。分為：往復式壓縮機和回轉式壓縮機。 容積式壓縮機的特點機器轉速的改變對工作容積的變化規律沒直接影響，故壓力與流量關系不大，工作穩定性較好；氣體的吸入、排出與氣體性質無關，故適應性強、易達到較高壓力；機器熱效率高（因為泄漏少）；結構復雜，往復式的易損件較多；氣體脈動大，易引起氣柱、管道振動。 主要講解主要講解往復式壓縮機往復式壓縮機2.1 2.1 往復壓縮機基本構成和工作過程往復壓縮機基本構成和工作過程2.2 2.2 往復壓縮機熱力和動力性能往復壓縮機熱力和動力性能2.

2、3 2.3 往復壓縮機氣閥和密封往復壓縮機氣閥和密封2.4 2.4 往復壓縮機調節和其他附屬系統往復壓縮機調節和其他附屬系統2.5 2.5 往復壓縮機選型和結構實例往復壓縮機選型和結構實例2.6 2.6 回轉式壓縮機回轉式壓縮機2 2 容積式壓縮機容積式壓縮機 2.1 2.1 往復壓縮機基本構成和工作過程往復壓縮機基本構成和工作過程內內 容容 提提 要要往復壓縮機理論循環和實際循環的區別？往復壓縮機理論循環和實際循環的區別？往復壓縮機總體結構？往復壓縮機總體結構？往復壓縮機的工作過程？往復壓縮機的工作過程？為什么要采用多級壓縮？為什么要采用多級壓縮？2.1 2.1 往復壓縮機基本構成和工作過程

3、往復壓縮機基本構成和工作過程2.1.1 基本構成和工作原理基本構成和工作原理 結構示意圖結構示意圖：立式 L型 H型 L型動畫 V型動畫 機構學原理圖機構學原理圖：有十字頭、無十字頭 總體構成總體構成：視頻視頻 工作腔部分 汽缸、氣閥、活塞 傳動部分 曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、十字頭銷、曲柄銷 機身部分 支承（連接）氣缸與傳動部分 輔助部分 潤滑、冷卻、調節、安全閥、消音器、濾清器、緩沖器 汽缸的基本形式汽缸的基本形式 單作用：活塞只有一個工作面，活塞和汽缸構成一個工作腔。 雙作用：活塞有兩個工作面，活塞和汽缸構成兩個工作腔（兩個 工作腔進行相同級次的壓縮） 級差式：活塞和汽缸構成兩個或兩個

4、以上工作腔（工作腔內進行 不同級別的壓縮） 級級：完成一次氣體壓縮稱為一級 平衡腔平衡腔：不進行氣體的壓縮的容積腔，其中通入適當壓力的氣 體， 以使活塞往返行程中的活塞力比較均衡。2.1.1 2.1.1 基本構成和工作原理基本構成和工作原理 壓縮機結構形式壓縮機結構形式 列列：把一個連桿對應的一組汽缸及相應動靜部件稱為一列 （幾個連桿就是幾列）； 一列可能對應一個汽缸，也可能對應串在一起的幾個汽缸。根據汽缸中心線與地平面的相應位置，可分為： 立式、臥式、角度式對動式對動式：汽缸分布在曲軸兩側，兩側活塞運動兩兩相向； 對置式對置式：汽缸分布在曲軸兩側，兩側活塞運動不對稱。2.1.1 2.1.1

5、基本構成和工作原理基本構成和工作原理 級的理論循環 循環:一次進氣、壓縮、排氣過程為一次循環。 （曲軸旋轉一周，活塞往復運動一次，氣缸內相繼實現進氣、壓縮、排 氣的過程，即完成一工作循環）級的理論循環的特點： 氣閥無壓力損失，且進、排氣壓力無波動。 壓縮過程為絕熱或等溫過程。 所壓縮氣體為理想氣體，壓縮過程指數為定值。 被壓縮氣體全部排出汽缸。 無泄漏。 基本概念： 內止點（下止點） 外止點（上止點） 進程走向外止點 回程走向內止點 行程兩止點間距離 示功圖（P-V圖）2.1.2 2.1.2 壓縮機級的工作過程壓縮機級的工作過程1.理論循環級的進氣量（行程容積） 行程容積=活塞

6、迎風面積行程 理論進氣量理論進氣量 =行程容積行程容積2.理論循環指示功（活塞對氣體做功為“正”） 指示功：完成一個循環所需要的外功。 功力功力位移位移SAVps 級的理論循環級的理論循環221121VpdVpVppVSApVVp排氣過程功：）（壓縮過程功：吸氣過程功：，功（2-1）1SVV 級的理論循環級的理論循環 JVdppdVVpVpWppVVi21211122121 11()11kki adpkWpVkp指示功：絕熱過程絕熱過程:11 11 1()kkkkpVpVpVVp代入式（2-2）可得：（2-2）（2-3）等溫過程等溫過

7、程:21 11lni ispWpVp多變過程多變過程: 級的理論循環級的理論循環11 11 1()nnnnpVpVpVVp1 11 1pVpVpVVp（2-4）代入式（2-2）可得：代入式（2-2）可得：121 11()11nnnpWpVnp 級的理論循環級的理論循環一一 . 級的實際循環的特點：級的實際循環的特點：進、排氣閥有損失; 進、排氣閥閥腔不是無限大，有壓力波動; 工作容積間斷吸氣和排氣，有壓力脈動 （實際進氣壓力低于名義值；實際排氣壓力高于名義值） （進、排氣過程由直線變為曲線）有余隙存在 活塞與氣缸端面 活塞環、氣缸、活

8、塞間隙 汽缸與氣閥的通道（見教材P46：圖2-40） 活塞桿與汽缸底座的間隙（在填料以前部分） （實際循環有一個膨脹過程） 級的實際循環級的實際循環 過程指數不是定值 （由于冷卻和熱惰性因素，壁面溫度基本恒定） 吸氣吸氣過程氣體吸收熱量 排氣排氣過程氣體放出熱量 壓縮壓縮過程為多變過程，壓縮過程指數為變量 （吸熱壓縮 絕熱壓縮 放熱壓縮） 膨脹膨脹過程為多變過程，膨脹過程指數為變量 （放熱膨脹 絕熱膨脹 吸熱膨脹）有泄漏非理想氣體，為實際氣體 進氣或排氣系統為固定密封容積 級的實際循環級的實際循環 級的實

9、際循環級的實際循環二二 . 實際循環級的進氣量實際循環級的進氣量 容積系數容積系數由于余隙容積氣體膨脹使進氣量減少的程度 壓力系數壓力系數由于進氣壓力降低使進氣量減少的程度 溫度系數溫度系數由于進氣溫度升高使進氣量減少的程度 級的實際循環級的實際循環1SvSVV21SpSVV32StSVV（2-8）（2-7）（2-6）吸氣系數吸氣系數=容積系數壓力系數溫度系數 即： 實際進氣量：實際進氣量：SsstpvsVVV3123312SSSSsvptSSSSVVVVVVVV（2-9） 級的實際循環級的實際循環1.容積系數容積系數 理想氣體：

10、實際氣體： 1111111sc111mmsssssvVVVVVVVVV11134mVZZ（2-10） 影響影響v的因素的因素(Vs一定時一定時)：1） 級的實際循環級的實際循環（2-11） 2） 3）mv進氣壓力(絕壓)105 Pa 任意k值時 k =1.4時 1.5 m=1+0.5(k-1)m=1.20 1.5-4.0 m=1+0.62(k-1)m=1.25 4.0-10 m=1+0.75(k-1)m=1.30 10-30 m=1+0.88(k-1)m=1.35 30 m=k m=1.40膨脹過程指數膨脹過程指數m的確定的確定 級的

11、實際循環級的實際循環2. 壓力系數壓力系數p11pppppapa，則則壓壓力力980950.P 01980.P 吸氣結束時，p與關閉狀態的彈簧力、進氣管道中的壓力 波動有關。一般取：級 其它級3. 溫度系數溫度系數t 級的實際循環級的實際循環 t與冷卻好壞、該級的壓比有關。一般取：t =0.920.98。(參考圖2-12)三三. 實際循環指示功實際循環指示功 設膨脹過程指數=壓縮過程指數，即：，且為定值； 進氣相對壓力損失： (根據圖2-14取值) 排氣相對壓力損失： 進、排氣總壓力損失：0sd22dpp11spp 級的實際循環級的實

12、際循環2201100(1)1(1)(1)1111ddssdsdspppp （2-16）12111112111121111211110()()11()()11()11(1)(1)11(1)(1) (1)11nnicSmmcnnSndnsVSsnnsVSpnWp VVVnppmp VVmppnpVnppnpVnpnpVn級的實際循環實際循環指示功指示功：（1）對于理想氣體：（2）對于實際氣體：112101(1) (1)112nnisVSZZnWpVnZ（2-17）（2-18）其中：其中： 級的實際循環級的實際循環多級壓縮多級壓縮 一、多級壓縮的理由一、多級壓縮的理由

13、省功省功 省功的原因有中間冷卻器.見圖 回冷完善的定義 注意 因冷卻不完善使氣體溫度比原始溫度每增高3，約使下一級功耗增加1。理論上，級數越多，越接近等溫壓縮，越省功。 多級壓縮多級壓縮降低排氣溫度降低排氣溫度 T2T2過高，則：潤滑油失效（變質、粘性下降）, 積炭 。腐蝕、爆炸。 多級壓縮多級壓縮 降低活塞力降低活塞力 因為級間冷卻進每級的氣量容積每級的活塞截面積每級活塞力 例如：見圖 進氣壓力：0.1MPa 出口壓力：0.9MPa提高提高 v 多級壓縮多級壓縮二、級數的選擇二、級數的選擇級數多，危害

14、在于： 結構復雜 設備費用多 摩擦損失、流動損失多 中間冷卻裝置多，動力費用多確定級數的原則是： 大、中型省功 小型移動式重量，省功 排氣溫度限制 結論：一定的排氣溫度下，盡可能少級數、少重量。 多級壓縮多級壓縮三、壓比的分配三、壓比的分配 假設： 不考慮氣體可壓縮性的差異； 不考慮壓力損失、余隙影響； 各級多變壓縮指數相等； 回冷完善。 壓比的分配的原則 多級壓縮中，各級壓比相等，則各級消耗功相等，而壓縮機的總功耗最小。 壓比分配的表達式為： 多級壓縮多級壓縮 注意：有時1， 2， 3， 、Z不等，但是,仍符合上式。實際壓比分配中

15、，按照： 實際工藝要求； 壓比受平衡力的限制； 1取小些，以使 v1，Vs1 ,取即即 Z取小些，使調氣量時，不致T2太大。 破壞等壓比分配原則的代價破壞等壓比分配原則的代價: 功耗大功耗大 多級壓縮多級壓縮 例題：例題： 第一級進氣體積為第一級進氣體積為1m3的空氣由的空氣由0.1MPa兩級壓縮到兩級壓縮到0.9MPa，如果中間冷卻完善，如果中間冷卻完善，求：求：（1）等壓縮比分配時的絕熱壓縮理論耗功）等壓縮比分配時的絕熱壓縮理論耗功;（2）一級壓比為）一級壓比為2.5，二級壓比為，二級壓比為3.6時時 的絕熱壓縮理論耗功。的絕熱壓縮理論耗功。 解： 因為中間冷

16、卻完善,所以 所以1112111222(1)(1)11kkkkiiiSSSSkkWWWP VP Vkk12SSTT11012202SSSSSSP VNR TP VNR T111211122211.4 161.4111(1)(1)111.42(1)2 0.1 1013111.4 1258116.67kkkkiiiSSSSkkSSkkWWWP VP VkkkP VkJ （）1122SSSSP VP V120.930.1（1）1112111222111111121.4 11.4 1661.41.4(1)(1)11(1)(1) 1012.510.1 1013.611.4 11.4

17、 1104742.13 154674.8259416.93kkkkiiiSSSSkkkkSSSSkkWWWP VP VkkkkP VP VkkJ （）+（）（2）兩者相差：259416.93-258116.67=1300.26J第1題：教材p97習題1第2題： 第一級進氣體積為5m3 、溫度為20、壓力為0.1MPa的空氣經活塞式壓縮機兩級壓縮至0.9MPa，兩級壓縮比相等。求： （1）如果中間冷卻完善，求絕熱壓縮時第二級理論 排氣溫度； （2）如果第一級冷卻后空氣溫度為25，求絕熱壓 縮時一個循環所需要的理論耗功。作作 業業 往復壓縮機機構學原理圖（有十字頭）：往復壓縮機機構學原理圖（無十字

18、頭）：閥片的開啟、關閉由汽缸內外氣體壓力差與彈簧力控制；閥片的開啟、關閉由汽缸內外氣體壓力差與彈簧力控制；彈簧作用：主要幫助閥片關閉，同時減輕閥片與升程限制器的彈簧作用：主要幫助閥片關閉，同時減輕閥片與升程限制器的 撞擊撞擊進氣壓力：進氣壓力：0.1MPa出口壓力：出口壓力：0.9MPa 設：截面積：設：截面積： 往復壓縮機總體結構往復壓縮機總體結構復習上節主要內容 汽缸的基本形式汽缸的基本形式 單作用 雙作用 級差式 平衡腔平衡腔：不進行氣體的壓縮的容積腔，其中通 入適當壓力的氣 體，以使活塞往返行 程中的活塞力比較均衡。復習上節主要內容 壓縮機結構形式壓縮機結構形式 立式 臥式 角度式 幾個概念：列、對動式、對置式復習上節主要內容復習上節主要內容 壓縮機理論循環：壓縮機理論循環： 理論循環指示功理論循環指示功壓縮過程為壓縮過程為絕熱過程絕熱過程時指示功時指示功壓縮過程為壓縮過程為等溫過程等溫過程時指示功時指示功復習上節主要內容kgJppRTkkwkkad11112