第二章 容积式压缩机_4讲解

Q V 2 n ⅠV h Ⅰn vⅠ pⅠ T Ⅰ lⅠV h Ⅰn
2. 排气压力改变
p 不变： p
1
2
、v 、V 、Ni
3. 被压缩介质改变：介质更换或混合气成分改变
绝热指数k：直接影响（膨胀、压缩）过程指数，
从而影响排气量、功率和温度。
气体密度ρ：影响阻力损失、功耗
2VY-5/7型空气压缩机
标准前的命名形式
Kg/cm2 （105Pa）
命名举例
4M32-186/154 二氧化碳压缩机
4-汽缸列数； M-M型对称平衡式压缩机； 32-名义活塞力（吨） 186-额定的排气量（m3/min） 154-末级额定排气压力（kg/cm2）
4M32-186/154
命名举例 L3.5-20/8型压缩机

1
1
8 2.828
II 0.27
级次 吸气压力
I 0.1
排气压力
压比
0.27
2.7
0.8
2.96
（2）确定汽缸的几何尺寸： 直径、行程和余隙容积
直切口: 加工方便,密封性差;搭切口: 加工困难,根部断 裂;密封性好.斜切口介于之间，斜切口的布置倾斜方向相 反，位置错开
无油润滑压缩机
无油润滑压缩机：活塞环和填料函采用自润滑 材料做成，不需要另设润滑系统 适用场合： （1）氧气压缩机，与油接触爆炸； （2）仪表空气压缩机，气体含油发生设备故障 自润滑材料：本身具有良好的润滑性能的材料， 包括填充聚四氟乙烯（氟塑料）、聚酰胺、聚酰 亚胺等。
(1)气阀的主要组成部件 (2)气阀的作用 (3)气阀的工作原理
控制气体进入和排 出汽缸 气阀两侧的压力差 和弹簧的预紧力实 现自动及时启闭 1、阀座 2、阀片 气阀是自动阀
3、弹簧 4、升程限制器
压缩机阀：环状阀、网状阀、碟形阀、条状阀、直流阀、 层环状阀、菌状阀等。
气阀运动曲线及分析
阀片颤振
容积式压缩机
往复式压缩机基本构成和工作过程 往复式压缩机的热力性能及动力性能 往复式压缩机的气阀与密封
2.4 2.5
2.6
往复式压缩机的调节与控制
往复式压缩机的选型与结构实例 回转式压缩机
菜单
2.4
压缩机变工况工作及排气量调节
2.4.1、变工况工作 1. 吸气压力改变
高原地区因大气压力低而使压缩吸入压力p1下降； 工艺过程中操作条件的改变而引起吸气压力的改变。
调节依据： qV nv pt LVs
m3
min
1. 改变转速和间隙停车
⑴ 可变速驱动机：直流电机，汽轮机，柴油机等连续改 变n. ⑵ 不变速驱动机：异步电机，可用n=n, n=0间隙停车省 功，起停频繁，及其工作条件变坏，电网波动，用于 微型压缩机 ⑶ 改变转速、改造压缩机 ： 不改变压缩机原有结构的情况下，一定范围内增加转 速，排气量会有所增加，但功率的增加速度大大超过 气量增加速度，不经济。 （通流部件阻力损失的增加、阀片寿命、弹簧强度、 容积系数、压力系数、排气温度、汽缸温度、流动损 失。）
压缩机型号命名规则
机器特征（用拼音字母表示）
特征代号 W D F Y 含义 无油润滑 低噪声式 风冷 移动式 来源 W-WU（无） D-DI（低） F-FENG（风） Y-YI（移）
命名举例
V2.2D-0.25/7
2列 V型 原配电动机额定功率2.2KW 低噪声罩式 额定排气量0.25m3/Min 额定排气压力7x105Pa
L列 活塞力 额定排气量？ 额定排气压力？
2.5 压缩机选型和结构实例
正常工况计算
根据要求的排气量、排气压力以及已知的进气状态， 来确定级数、各级压比分配、气缸的工作容积、功 率和效率，压缩机选定的结构形式、转速、汽缸直 径、行程等（设计）
变工况计算
已定压缩机级数、各级行程容积，由于吸气压力或 排气压力改变，或某一级中接入补助容积，压缩机 各级的热力参数发生变化。确定中间级压力。 （复算性计算）
迷宫式压缩机
迷宫压缩机的特点： （1）不设活塞环，气缸与活塞之间不接触，可以 在无任何润滑条件下工作； （2）加工和安装精度要求高。为保证气缸和活塞 之间间隙均匀，只采用立式带十字头的结构形式。 机器的刚性要求较高。
判断题
1．压缩机正常运转时产生的作用力主要有三 类：惯性力、气体力和活塞力。( )
气阀要求：阻力小、关闭及时、寿命长、 余隙容积小、噪音小
气阀事故实例
一化工厂两级往复式压缩机，正常工作时一 级排气压力0.18MPa， 二级排气压力为 0.8MPa。运行过程中发现一级排气压力为 0.2MPa，二级排气压力低于要求的排气压 力值，并且一级汽缸发热，试分析可能的 原因，并给出维修方案。
2、切断进气调节
减荷装置调节，罐中压力超过规定值，调节阀动作，气体进 入减荷阀活塞下部小气缸，推动蝶形阀，关闭通道，无气排 出。罐中压力下降到一定值调节阀关闭，动作相反进行。
特点： （1） 功耗很小 （2） 简单可靠，用于中小型空压 机，开车时作为减荷起动手调） （3） 吸气压力下降，ε↑,T↑ （4） 罐内出现真空度：对不能混合 空气者不用，无十字头者易抽油入气 缸。
h
b d c
e
滞后关闭
a f s
气阀启闭工作过程
气阀因弹簧力不当的工作行程曲线
气阀不正常工作情况
阀片颤振
1）导致时间截面减小，阻力损失增加 2）阀片的反复撞击导致气阀和弹簧的寿命缩短
滞后关闭
1）吸气量减小，排气量减少 (中间级泄漏影响压比 分配，泄露级排气温度升高) 2）弹簧力和气流推力，使得阀片严重撞击阀座，噪 音增大，气阀提前损坏
无计划停车原因统计表
40 35 30 25 20 15 10 5 0
气 活 流 活 阀 塞 程 塞 杆 工 环 填 艺 料
2.3.2 密封组件简介
2.7.4 密封组件 活塞与汽缸 密封： 原理：阻塞和节流作用 活塞杆与汽缸
1、填料密封整体结构 2、密封式的结构 填料密封原理是靠气体压力 3、填料密封材料
⑴ 单级压缩机
排气压力p2不变，吸气压力p1下降
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p p
2 1

m' 1 v 1
1

p n 1 m ' Ni Wi p1V Vn n[( ) 60 60 m 1 p
' 2 ' 1
m 1 m
1]
p n 1 m ' Ni Wi p1V Vn n[( ) 60 60 m 1 p
2.5 压缩机选型和结构实例
根据用户需要，如何设计一台压缩机(正常工 况计算) 1）结构方案选型 确定级数及各级压力比 2）结构参数确定 压缩机的结构参数：活塞直径、行程及转速 3）原动机选择 4）热力计算及参数校核
（2）结构参数的选择
转速：n影响压缩机的重量与尺寸，还考虑到机 器的耐久性和经济性。 活塞平均速度：压缩机的耐久性及气阀的影响
1' m 1 v 1
Vc Vh
2.4.3 辅助系统
辅助系统是保证压缩机正常可靠运转所 必不可少的部分，并且与压缩机的综合 技术经济指标有密切关系。 活塞式压缩机的辅助系统有： 润滑系统 冷却系统 调节控制系统 气路系统
润滑系统
作用：减磨损，冷却，密封 ① 飞溅润滑：曲柄连杆旋转飞溅润滑油。 ② 喷雾润滑 ：喷嘴雾化喷
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过程流体机械
容积式压缩机
第 2章
2.1 2.2 2.3
容积式压缩机
往复式压缩机基本构成和工作过程 往复式压缩机的热力性能及动力性能 往复式压缩机的气阀与密封
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2.6
往复式压缩机的调节与控制
往复式压缩机的选型与结构实例 回转式压缩机
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2.3 往复式压缩机气阀与密封
2.3.1气阀组件
3. 旁路调节
方法：排出管与吸入管连通，引回一级吸入口或本级吸
入口。
自由连通：旁路阀全开，排出气体全部回流进气管， 不向外输出气体。一般用于大型压缩机启动时，其 功耗主要用于克服气阀及管路损失。
3. 旁路调节
方法：排出管与吸入管连通，引回一级吸入口或本级 吸入口。 自由连通： 节流连通：旁路阀部分开启，部分气体回流，可以 连续调节。一般用于短期、或调节幅度不大的场合。 特点：连续调节简单方便，浪费能量，作为空
使填料紧抱活塞杆，阻止气 体泄漏。 对填料的要求是：密封性好、 耐磨性好、结构简单、成本 低、标准化通用程度高。 金属材料、非金属材料和复 合材料
密封室的结构
根据密封前后气体的压力差，常用的填料有适用 于中低压的平面填料和适用于高压的锥形填料。
活塞杆填料
活塞环
活塞环开口的目的: 获得弹性力, 自紧作用
2．压缩机中所有运动零件的质量都简化成两类： 一类质量集中在活塞销或十字头销中心点处，且 只作往复运动；另一类质量集中在曲柄销中心点 处，且只作绕曲轴中心点的旋转运动。( )
3．活塞、活塞杆和连杆属于作往复运动部件
4．压缩机中的惯性力可分为一阶往复惯性力 和二阶往复惯性力。（ ）
第 2章
2.1 2.2 2.3
2 sn sn vm (m / s) 60 30
在保证压缩机运转可靠性、耐久性 和合理的动力经济指标前提下，提高vm 值对缩小压缩机的尺寸具有重要意义， 这是设计人员努力追求的目标。
行程/第一级汽缸直径比
活塞行程/第一级汽缸直径比：ψ=s/D1
排气量及转速相同时： ψ小，汽缸轴线方向尺寸 相对余隙容积大；ψ大，影响气阀的安装；
淋润滑。
③ 压力润滑 ：油泵和输油 通道润滑。
冷却系统：风冷、水冷
第 2章
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容积式压缩机
往复式压缩机基本构成和工作过程 往复式压缩机的热力性能及动力性能 往复式压缩机的气阀与密封
2.4 2.5
2.6
往复式压缩机的调节与控制
往复式压缩机的选型与结构实例 回转式压缩机
菜单
2.5 压缩机选型和结构实例
导热系数λ：影响排气量。
p n 1 m ' Ni Wi p1V Vn n[( ) 60 60 m 1 p
' 2 ' 1
m 1 m
1]
2.4.2
压缩机排气量调节
调节目的: 耗气量≠压缩机的容积流量 调节方式:
连续调节（排气量连续改变）
间歇调节（只有排气或不排气两种）
分级调节（如100%、75%、50%、……0等档次）
1.1 k 1：p1 、 Ni
' 2 ' 1
m 1 m
1]
1.1 k 1：p1 、 Ni
⑵ 多级压缩机
t 引起各级压力比改变，排气量
V

，级数越
多压力比变化越小，对排气量影响也越小
两级压缩机试验，在海拔4500m以下，海拔每 升高1000m， v 下降2~3% ，排气量↓。 多级压缩机：整台机器的排气量取决于一级缸 吸气量
载起动的手段，调各级压比。
4. 顶开吸气阀调节 方法：强制顶开吸气阀，使吸入气缸内的气体未 经压缩而全部或部分返回吸入管道。 原理：增加气缸外泄露 分类：完全顶开吸气阀、部分行程顶开吸气阀 特点：简单方便，但阀片寿命降低
5. 连通补充余隙容积调节
原理：利用α的变化改变 v 来改变排气量 型式：固定式：一个阀连一个容积 变容积：小活塞位置不一样α不同，调节排量 不同 特点：较经济，不影响阀片寿命，但结构笨重，常用 于大型工艺压缩机上。
短、活塞直径大，活塞力大；ψ小，汽缸冷却差；
设计实例—自学
某工厂需要一台动力用空气压缩机,要求其排气量为 10m3/min, 吸气压力0.1MPa，排气压力为0.8MPa.转速 为1000r/min,相对湿度为φ=0.8，一级进气温度20°C， 二级进气温度25°C。
（1）结构形式和方案选择 ① V型，压比为8，采用两级压缩 ②确定压比，等压比原则，第一级较小