往复式压缩机ppt.

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1、第二章 往复式压缩机 2.1 概述 2.2 级的热力过程 2.3 多级压缩 2.4 主要热力性能指标及结构参数 2.5 动力性能分析 2.6 调节方式及控制 2.7 主要零部件 2.8 压缩机的选型 2.1 概 述 2.1.1 2.1.1 总体结构总体结构 2.1.2 2.1.2 工作过程工作过程 2.1.3 2.1.3 特点及应用特点及应用 2.1.4 2.1.4 分类及型式分类及型式 2.1.5 2.1.5 命名规则命名规则 2.1.1 2.1.1 总体结构总体结构 工作腔部分: 气阀 气缸 活塞 传动部分: 连杆 曲柄 十字头 机身部分 辅助设备: 润滑系统 冷却系统 2.1.2 2.1

2、.2 工作过程工作过程 1-气缸盖 2-排气阀 3-进气阀 4-气缸 5-活塞 6-活塞环 7-冷却套 8-连杆 9-曲轴 2.1.3 2.1.3 特点及应用特点及应用 1.工作的稳定性较好； 2.机器适用性强； 3.机器的热效率较高； 4.容积式机器结构较复杂 ，易损零件多； 5.气体吸入和排出是间歇 的，易引起气柱及管道的 振动 立式压缩机立式压缩机 卧式压缩机卧式压缩机 一般卧式一般卧式 对动型对动型 对置式对置式 MM型型 HH型型 角度式压缩机角度式压缩机 V V型型 L L型型 WW型型 扇型扇型 星型星型 其他分类方式其他分类方式 2.1.4 分类及型式 2.2 级的热力过程 2

3、.2.1 2.2.1 级的理论工作循环级的理论工作循环 2.2.2 2.2.2 级的实际工作循环级的实际工作循环 2.2.1 2.2.1 级的理论工作循环级的理论工作循环 （1） 理论循环的特点 （2） 理论循环的过程 （3) 理论循环的压缩功 （1）理论循环的特点 气体通过进、排气阀式无压力损失，进、排气压 力没有波动保持稳定； 工作腔内无余隙容积，缸内的气体被全部排出； 工作腔作为一个孤立体与外界无热交换； 气体压缩过程指数为定值； 气体无泄露。 （2） 理论循环的过程 （3） 理论循环的压缩功 对于压缩级来说，一个理论循环中所进的 气体量，为活塞面积与一个行程乘积，即 V1=ApS 式中

4、 Ap活塞面积，m； S 活塞行程，m。 该容积习惯上称为行程容积Vh，即VhV1。 2.2.2 2.2.2 级的实际工作循环级的实际工作循环 （1） 实际循环的特点 （2） 实际循环的吸气量 （3） 各系数的物理意义 （4） 级的循环指示功 （1） 实际循环的特点 任何工作腔都存在余隙容积。 气体流经进气、排气阀和管道 式必然油摩擦，由此产生压力 损失。 气体与各接触壁面间存在着温 差，导致不断有热量吸入和放 出。 气缸容积不可能绝对密封。 阀室容积不是无限大。 （2）实际循环的吸气量 由于实际循环和理论循环 存在差异，这将影响压缩 机各方面的性能。例如实 际循环中，活塞每个行程 所吸入的气

5、体若折合成原 始的压力P1和温度T1，则 比行程容积Vs小。实际循 环的吸气量可表示为： （3） 各系数的物理意义 由于气缸存在余隙容积，使气缸容积部分 容积被膨胀气体占据。 （4） 级的循环指示功 实际循环指示功的近似计算是把进、排气过程的压力 用平均压力来代替，压缩与膨胀过程指数用定值来代替， 并且假设压缩过程指数与膨胀过程指数相等。 2.3 多级压缩 2.3.12.3.1多级压缩的定义多级压缩的定义 2.3.2 2.3.2 多级压缩的优点多级压缩的优点 2.3.3 2.3.3 级数的选择级数的选择 2.3.4 2.3.4 压力比的分配压力比的分配 2.3.5 2.3.5 各级容积的确定各

6、级容积的确定 2.3.1 2.3.1 多级压缩的定义多级压缩的定义 所谓多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行 ，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。 2.3.2 2.3.2 多级压缩的优点多级压缩的优点 节省压缩气体的指示功 降低排气温度 提高容积系数 降低活塞力 2.3.3 2.3.3 多级的选择多级的选择 大、中型压缩机级数的选择，一般以最省功为原则。 小型移动压缩机虽然液应注意节省功的消耗，但往往重量 是主要矛盾。因此级数选择多取决于每级允许的排气温度 。在排气温度的允许范围内，尽量采用较少的级数，以利 于减轻机器的重量。对于一些特殊气体，其化学性质要求 排气温度不超过某

7、一温度，因此级数的选择也取决于每级 允许达到的排气温度。下表是往复压缩机级数与终了压力 的一般关系。 终压 (MPa) 0.50.60.631.4153.640151002010080150 级数 (z)1234567 2.3.4 2.3.4 压力比的分配压力比的分配 多级压缩过程中，常取各级压力比相等，这 样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗能也最小 。即各级压力比 为： 式中，z压缩机级数。 对于实际气体，考虑到气体可压缩性的影响，压 力比的分配可根据功相的原理作适当的升降。 压缩机第一及工作容积： 按照前一级排出的气体要为下一级所吸进的原则，任 意i级的工作容积为： 2.3.5 2.3.5

8、 各级容积的确定各级容积的确定 析水系数的计算公式为： 2.4 主要热力性能指标及结构参数 2.4.1 2.4.1 吸排气吸排气 2.4.2 2.4.2 容积流量容积流量 2.4.3 2.4.3 供气量供气量 2.4.4 2.4.4 排气温度排气温度 2.4.5 2.4.5 功与功率功与功率 2.4.6 2.4.6 效率效率 2.4.7 2.4.7 活塞平均速度活塞平均速度 2.4.8 2.4.8 转速转速 2.4.9 2.4.9 行程行程 2.4.102.4.10气缸直径气缸直径 2.4.1 2.4.1 吸、排气压力吸、排气压力 1.压缩机的吸气和排气压力分别指第一吸入管道处 和末级排出接管

9、处的气体压力。 2.因为压缩机采取的是自动阀，气缸内压力取决于 进、排气系统的压力，所以吸、排气压力是可以 变更的。 3.压缩机铭牌上的吸、排气压力是指额定值，实际 上只要机器强度、排气温度、原动机功率及气阀 工作许可。 4.它们是可以在很大范围内变化的。 2.4.2 2.4.2 容积流量容积流量 压缩机的容积流量，通常是指单位时间内压缩 机最后一级排出的气体，换算到第一级进口状态的 压力和温度时气体容积值，单位是m/h或m/min. 按照容积流量的定义，利用实际在测得的末 级容积流量值，可按下式求取流量： 容积流量随压缩机的进口状态而变，它不反映 压缩机所排气体的物质数量。化工工艺中适用的压

10、 缩机由于工艺计算的需要，需将流量折算到标准状 态( )时的干气容积值，此值称为 供气量或称标准容积流量（在空气动力计算中标准 温度为15）。 供气量与容积流量的关系为： 2.4.3 2.4.3 供气量供气量 2.4.4 2.4.4 排气温度排气温度 压缩机的排气温度时指压缩机末级排出气体的 温度，它应在末级气出气管处测得。 多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级 的排气未温度，在相应的排气接管处测得。 2.4.5 2.4.5 功与功率功与功率 1.指示功： 压缩机用于压缩气体所消耗的功； 2.摩擦功： 压缩机用于克服机械摩擦所消耗的功； 3.轴功：指示功与摩擦功之和，即主轴需要的总功； 4

11、.功率： 单位时间所消耗的功； 5.比功率： 排气压力相同的机器，单位容积流量所消耗 的功 对于理想气体 对于实际气体 2.4.6 2.4.6 效率效率 压缩机的机械效率 ： 等温指示效率 ： 等温轴效率 ： 绝热效率 ： 活塞速度是随曲柄转角变化的，而实际应用 中常采用活塞平均速度，即每转活塞所走距离与 该时间之比， 活塞平均速度对压缩机性能的影响： 2.4.7 2.4.7 活塞平均速度活塞平均速度 1.对压缩机摩擦副耐久性的影响。 2.对气阀的影响。 2.4.8 2.4.8 转速转速 转速的选择不能只是着眼于压缩机的重量 和尺寸，还必须考虑到机器的耐久性和经济性 。转速可表示为： 2.4.

12、9 2.4.9 行程行程 活塞行程: 当活塞力大于 时，行程长度应取 成中国的行程系列值，并反过来修正活塞 平均速度，有时甚至修正转速。 2.4.10 2.4.10 气缸直径气缸直径 单作用式气缸 D： 双作用式气缸，因为具有活塞杆并设直径为 d： 2.5 动力性能分析 2.5.1 2.5.1 压缩机中的作用力压缩机中的作用力 2.5.2 2.5.2 惯性力的平衡惯性力的平衡 2.5.3 2.5.3 飞轮矩的确定飞轮矩的确定 2.5.1 2.5.1 压缩机中作用力压缩机中作用力 惯性力 气动力 摩擦力 作用力分析 质量的求解 加速度的求解 惯性力 作用力的合成 各力对压缩机的作用 质量的求解

13、运动零件 连杆 曲拐 一类是质量集中在活塞销或十字头中心点A处，且只作 往复运动；另一类是质量集中在曲柄销中心点B处，且只作 绕曲柄中心O点的旋转运动。 加速度的求解 活塞位移： 活塞速度： 活塞加速度： 活塞位移： 活塞速度： 活塞加速度： 加速度的求解 惯 性 力 由于曲柄连杆机构的运动部件质量已转化到 图示的A点和B点，可将惯性力分成往复惯性力I和 旋转惯性力Ir。 往复惯性力I： 旋转惯性力Ir： 气 体 力 气缸内气体压力随着活塞的运动或曲轴转角 而变化，其变化规律可由压力指示图获得。 作用在活塞上的气体力，为活塞两侧各相应气体 压力与各活塞有效面积乘积之差值。即 若活塞的一侧为大气

14、，或为平衡腔， 则大气压力或平衡腔中气体压力所产生的作用力 也要考虑。但由于它们不是变值，处理比较方便 。 接触面间产生的摩擦力，其值取决于彼此间的 正压力及摩擦系数。 作用运动件上的摩擦力其方向始终与运动方向 相反摩擦力大小随曲轴而变化，且规律比较 复杂。 因为摩擦力相对于惯性力和气体力要小得多， 所以在下面的作用力分析中，暂不予考虑。 摩 擦 力 作用力的合成 连杆力： 侧向力： 各力对压缩机的作用 1.气体力只使气缸、中体和机身等有关部分，以及 它们之间的连接螺栓等承受拉伸或压缩载荷，故 称为内力。 2.往复惯性力I由于它的方向和数值随曲轴转角周期 地改变，因而能引起机器的振动。旋转惯性

15、力Ir 作用在主轴承上，它也能引起机器的振动。 3.侧向力及侧覆力矩 4.阻力矩My 2.5.2 2.5.2 惯性力的平衡力惯性力的平衡力 以下引用的是： 课程设计第一章、基本方法1.3 动力计算 的基本方法1.3.3 惯性力及惯性力矩的平衡 1.3.3.1 单列压缩机 1.3.3.2 多列压缩机 2.5.3 2.5.3 飞轮矩的确定飞轮矩的确定 为了表征瞬时角速度变化的程度，引入旋 转不均匀度的概念。的定义如下： (max-min)/m 为了使机器的旋转不均匀度适当，除了合 理配置多列压缩机各列的排列外，通常还利用 增大机器转动惯量的方法予以解决。 飞轮矩GD表示飞轮的转动惯量。 GD=3600E/(n) 2.6 调节方式及控制 1.气量的调节方式 气量的调节要求 气量的调节原理 气量调节的几种方式 2.调节系统 l 转速调节 l 管路调节 l 压开进其阀调节 l 连通补助容积 气量的调节要求 容积流量随时和耗气量相等，即所谓连续调 节，当不能连续调节时可采用分级调节，最简单 的情况下压缩机只有排气和不排气两种工况，称 间断调节。 调节工况经济性