第二章容积式压缩机4课件

LOGO容积式压缩机容积式压缩机过程流体机械过程流体机械作业题作业题(9月月30日交日交)1.1.利用单级单作用活塞式压气机制备利用单级单作用活塞式压气机制备0.8MPa 0.8MPa 的压缩空气的压缩空气,汽缸直径汽缸直径300mm300mm，活塞行程，活塞行程200mm200mm，相对余隙容积为，相对余隙容积为0.050.05，曲轴转速为，曲轴转速为400r/min400r/min。压气机吸入空气的参数为。压气机吸入空气的参数为P P1 1=0.1Mpa,T=0.1Mpa,T1 1=20C=20C，压缩过程的多变指数为，压缩过程的多变指数为1.251.25。若压气机的定温指示效率为若压气机的定温指示效率为0.770.77，试计算压气机的容积，试计算压气机的容积流量、排气温度及带动压气机所需的原动机的功率（假流量、排气温度及带动压气机所需的原动机的功率（假设压力系数、温度系数及泄漏系数均为设压力系数、温度系数及泄漏系数均为1 1，压气机的外，压气机的外部摩擦损失忽略不计）部摩擦损失忽略不计）。2.2.思考题思考题u管网系统压力不变的情况下，活塞式压缩机进气压力降管网系统压力不变的情况下，活塞式压缩机进气压力降低，对压缩机的工作性能有何影响？例如压缩机在高原低，对压缩机的工作性能有何影响？例如压缩机在高原上运行时，压缩机的工作性能有何变化？上运行时，压缩机的工作性能有何变化？u分析造成活塞式压缩机排气量减少的原因有哪些？分析造成活塞式压缩机排气量减少的原因有哪些？u 往复活塞压缩机可简称为往复或活塞式压往复活塞压缩机可简称为往复或活塞式压缩机。前者取其缩机。前者取其运动形态运动形态英语国家与日英语国家与日本；后者取其本；后者取其结构形态结构形态欧洲非英语国家；欧洲非英语国家；在中国标准中用全称。在中国标准中用全称。u往复式压缩机：往复式压缩机：Reciprocating compressoru容积式压缩机：容积式压缩机：Positive Displacement compressor内容回顾：多级压缩内容回顾：多级压缩三级压缩机流程图1级2级3级1234567891，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器节约压缩气体的指示功；排气温度限制；提高容积系数；一般，压缩比 8时，应采用多级压缩.原因：原因：降低活塞上的气体力。增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响；中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。多级压缩与单级压缩所需轴功的比较多级压缩与单级压缩所需轴功的比较三级压缩所需外功常用的级数：2 6 级分三级绝热压缩所需的轴功分三级绝热压缩所需的轴功 一级绝热压缩所需轴功一级绝热压缩所需轴功第二章第二章容积式压缩机容积式压缩机往复式压缩机典型结构及工作过程往复式压缩机典型结构及工作过程1往复式压缩机的热力性能及动力性能往复式压缩机的热力性能及动力性能2往复式往复式压缩机的压缩机的气阀与密封气阀与密封3 往复式压缩机的调节与控制往复式压缩机的调节与控制4往复式压缩机的往复式压缩机的选型与结构实例选型与结构实例5菜单菜单6 回转式压缩机回转式压缩机2.22.2往复式压缩机热力和动力性能往复式压缩机热力和动力性能菜单菜单热力性能热力性能：排气压力、排气量、排气温度以及功率和效率动力性能动力性能：压缩机运行过程中各种力及力矩分析、飞轮矩的确定及力和力矩的平衡2.2.1 2.2.1 压缩机的热力性能压缩机的热力性能（）排气压力（）排气压力 压缩机压缩机最终排气压力最终排气压力的大小由排气系统和管的大小由排气系统和管路的压力决定。路的压力决定。压缩机排出压力=排气系统压力+管路阻力 u 压缩机压缩机铭牌上额定排气压力铭牌上额定排气压力为额定工况下的为额定工况下的压力，即额定转速、额定流量、设计系统压力压力，即额定转速、额定流量、设计系统压力及管路阻力下。及管路阻力下。排气压力排气压力排气压力：气体量的供需决定：气体量的供需决定排气系统的压力：排气系统的压力：“背压背压”压缩机启动过程中压力建立压缩机启动过程中压力建立排气压力排气压力第一级第一级第三级第三级第二级第二级第四级第四级进、排气系统形式进、排气系统形式（）（）排气温度排气温度压缩机末级压缩机末级压缩终了压缩终了气体温度气体温度排气温度排气温度:压缩机出口法兰压缩机出口法兰Td是影响压缩机正常运行的重要参数排气温度过高，润滑油黏度降低、性能恶化积炭及排气温度过高，润滑油黏度降低、性能恶化积炭及气体含油成分增加；气体含油成分增加；排气温度过高，发生腐蚀、爆炸等现象排气温度过高，发生腐蚀、爆炸等现象排气温度过高的原因？改善措施？排气温度过高的原因？改善措施？采用多级压缩、进气冷却，气体成分变化等采用多级压缩、进气冷却，气体成分变化等)(KTTnnsd1-=e eTTdd 注意：注意：对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石油气时，务须注意超负荷和超温的问题油气时，务须注意超负荷和超温的问题。(）排气量（容积流量）排气量（容积流量）u 排气量：容积流量指单位时间内末级排出气体排气量：容积流量指单位时间内末级排出气体q qvdvd 换算到第一级进口状态的压力、温度时气体换算到第一级进口状态的压力、温度时气体的容积值。的容积值。析出的水蒸气、被洗涤气体均计入排气量，析出的水蒸气、被洗涤气体均计入排气量，排气量排气量是是吸气量与泄露量差值，计算压缩机的几何尺寸吸气量与泄露量差值，计算压缩机的几何尺寸供气量：将单位时间内排出的气体的容积换算到标供气量：将单位时间内排出的气体的容积换算到标准状态干气体容积值准状态干气体容积值,标准容积流量；用户真正获标准容积流量；用户真正获得的干气体量（不仅仅是最后级排出气体）得的干气体量（不仅仅是最后级排出气体）各级工作腔容积的确定各级工作腔容积的确定压缩机第一级工作腔容积：压缩机第一级工作腔容积：按照前一级排出的气体要为下一级所吸进的原则，按照前一级排出的气体要为下一级所吸进的原则，任意任意i i级的工作腔容积：级的工作腔容积：析水系数的计算公式：析水系数的计算公式：V1（）功率与效率（）功率与效率 功率：单位时间内消耗的功功率：单位时间内消耗的功（a a）指示功率指示功率 单缸单作用气缸单缸单作用气缸：nn曲轴转速曲轴转速，r/min (rpm)r/min (rpm)。双作用气缸：双作用气缸：NiN左N右多级气缸：多级气缸：（b b）轴功率轴功率 压缩机输入轴上的功率为输入功率（即轴功率）。压缩机输入轴上的功率为输入功率（即轴功率）。压缩气体的指示功率压缩气体的指示功率 Ni Ni；压缩机机械摩擦损失功率；压缩机机械摩擦损失功率 Nm Nm 轴功率：轴功率：摩擦损失功率摩擦损失功率 N Nm m 不易计算，一般用不易计算，一般用机械效率机械效率来解决。来解决。m m压缩机总的机械压缩机总的机械效率，考虑各机械摩擦效率，考虑各机械摩擦损失。损失。常见压缩机摩擦点：常见压缩机摩擦点：活塞与气缸；活塞杆与填料函；十字头与滑道；连活塞与气缸；活塞杆与填料函；十字头与滑道；连杆与十字头销；连杆与曲轴瓦；曲轴与轴瓦等。杆与十字头销；连杆与曲轴瓦；曲轴与轴瓦等。大、中型压缩机：大、中型压缩机：m m=0.860.92=0.860.92 小型压缩机（无十字头）：小型压缩机（无十字头）：m m=0.85 0.90=0.85 0.90 高压压缩机：高压压缩机：m m=0.80 0.85=0.80 0.85 多级压缩的总轴功率：多级压缩的总轴功率：减少摩擦损失功率的措施：减少摩擦损失功率的措施：n机组大型化n结构优化设计n接触部位采用低摩擦系数材料（C C）驱动机输出功率驱动机输出功率 Ne Ne 与轴功率与轴功率 NzNz 之间的关系？之间的关系？驱动机（原动机）：电机、柴油机、汽轮机。驱动机（原动机）：电机、柴油机、汽轮机。传动方式：三角带；齿轮减速器；弹性联轴节。传动方式：三角带；齿轮减速器；弹性联轴节。一般驱动机要有一般驱动机要有 （515)%515)%的功率储备（富裕量）。的功率储备（富裕量）。电机额定功率：电机额定功率：N=N=（1.051.15)Ne W1.051.15)Ne W 此计算结果经圆正后成为选择电机功率的最终结果。此计算结果经圆正后成为选择电机功率的最终结果。（5 5）热效率）热效率 热效率：反映实际循环指示功与理论循环指示功热效率：反映实际循环指示功与理论循环指示功的差异的差异:等温指示效率等温指示效率,绝热指示效率绝热指示效率 等温指示效率：等温指示效率：等温轴效率（全等温效率）等温轴效率（全等温效率）NNZisis=h h一般：一般：75060.is=h h压缩机绝热轴效率：压缩机绝热轴效率：（小型机）（小型机）（中型机）（中型机）大型机）大型机）一般：一般：700650800700850800.(.adadad=h hh hh h绝热下：绝热下：NNadimzadad=-h hh hh h总结总结：各功率与效率之间的关系图：各功率与效率之间的关系图 电机功率电机功率 N、电机输出功率电机输出功率 Ne、轴功率、轴功率 Nz与指示与指示功率功率Ni之间的关系图之间的关系图(6)(6)压缩机的比功率压缩机的比功率比功率比功率：单位排气量所消耗的功率。：单位排气量所消耗的功率。反映压缩机的经济性，功率利用率的指标。反映压缩机的经济性，功率利用率的指标。V Vd d压缩机实际排气量。压缩机实际排气量。比功率越小，压缩机经济性越好比功率越小，压缩机经济性越好，单位功率对气体，单位功率对气体作功越多。通常用来衡量空气压缩机的热力性能指标作功越多。通常用来衡量空气压缩机的热力性能指标2.2.2 2.2.2 压缩机的动力性能压缩机的动力性能u目的目的：分析各种作用力及力矩，指导压缩机的结：分析各种作用力及力矩，指导压缩机的结构设计，及压缩机基础和减震设计构设计，及压缩机基础和减震设计,保证压缩机保证压缩机安全平稳运行安全平稳运行压缩机工作时，作用力有哪几种？压缩机工作时，作用力有哪几种？（1 1）压缩气体的作用力；压缩气体的作用力；（气体力气体力）（2 2）运动件产生的运动件产生的惯性力惯性力；（往复惯性力和旋转惯性力）往复惯性力和旋转惯性力）（3 3）摩擦力摩擦力。（往复摩擦力和旋转摩擦力往复摩擦力和旋转摩擦力）气体力：汽缸内气体受气体力：汽缸内气体受活塞压缩时所产生的作活塞压缩时所产生的作用力。用力。是内力，不传到汽缸外部是内力，不传到汽缸外部惯性力是自由力惯性力是自由力 (1)(1)气体力气体力 u气体力的计算（气体力的计算（F Fg g）实际压缩过程：1.1.吸气过程吸气过程 P PS S 2.2.压缩过程压缩过程 P Pi i2.2.3.3.排气过程排气过程 P Pd d 4.4.膨胀过程膨胀过程 P Pi ipiPdpiPS气体力受力图：（以活塞杆受拉力为正）在止点位置满负载停车在止点位置满负载停车气体力最大，成为最大气体力最大，成为最大活塞力活塞力FgFg=piAp360180(2)(2)惯性力计算惯性力计算 往复惯性力：往复惯性力：旋转惯性力：旋转惯性力：u活塞运动的速度与加速度活塞运动的速度与加速度 曲轴角速度：曲轴角速度：曲轴连杆曲轴连杆长度比长度比：=r/=r/一般：一般：0.250.2 0.250.2 活塞外止点：活塞外止点：=0=0 活塞内止点：活塞内止点：=180=180 u活塞的位移：活塞的位移：曲轴曲轴曲轴类型曲轴类型曲柄轴曲柄轴曲拐轴曲拐轴曲轴曲轴汽缸 十字头十字头活塞及活塞杆活塞及活塞杆十字头 滑道p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日