容积式压缩机工作原理

容积式压缩机工作原理：依靠气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，以提高气体压力。

速度式压缩机工作原理：依靠装有叶片的叶轮在驱动机的驱动下做高速旋转，叶片对气体做功使气体获得动能，通过扩压元件把动能转变为压力能。

压缩机的工作循环：活塞往复运动一次，在气缸中完成进气、压缩、排气等过程的总和，称为一个工作循环。

压缩机的理论循环：气缸内无余隙容积，气缸中的气体在压缩终了时被全被排出；

气体在流经吸气阀和排气阀时，无压力损失；在吸气和排气过程中，气缸内气体的温度保持不变；气体压缩过程指数为定值；气体无泄漏。

等温压缩循环：气体进行压缩时，其温度始终保持不变。条件：气缸壁具有理想的导热性能，压缩产生的热量能够及时导出。

绝热压缩循环：气体在压缩时与外界没有热交换，压缩产生的热量全部使气体温度升高，摩擦产生的热量全部导出。

多变压缩循环：压缩时气体温度有变化，且与外界有热交换。

理论循环功：绝热>多变>等温

实际进气量的影响因素：

余隙容积：排气终了时，活塞和气缸盖之间的间隙及气缸到气阀的通道内残留有高压气体，总体积为V0，称余隙容积。

气阀的影响：气体通过气阀和管路时，存在沿程阻力损失和局部阻力损失，所以在吸气期间，气缸内的压力总是低于吸气管道压力。热交换的影响：气缸工作一段时

间后，各部分温度趋于稳定，高

于吸气温度，低于排气温度。

活塞压缩机的优缺点：优点：适

用压力范围广，压缩效率高，适

应性强。缺点：结构复杂，零部

件多，易故障，一般需要有备机；

惯性力大，转速不能过高；润滑

油污染气体，排气不连续，脉动

引起震动。

离心压缩机的优缺点：优点：转

速高，排气量大；结构简单，体

积小；排气无污染。缺点：效率

低于活塞压缩机；通用性差；操

作控制复杂；噪声大。

按压缩机的气缸排列方式分类：

立式：气缸均为竖立的，气缸中

心线成竖直方向。卧式：气缸均

为横卧的，气缸中心线成水平方

向。对动式：对称平衡式，气缸

中心线平行于地面，气缸分布在

曲轴两侧，活塞运动两两对称。

对置式：对称平衡式，气缸中心

线平行于地面，气缸分布在曲轴

两侧，但两侧活塞运动不对称。

角度式：气缸布置成L型、V型、

W型、扇形和星型（X型）等不

同的角度。

相对余隙容积的大小，取决于：

气阀在气缸上的布置形式，一般

布置在气缸盖上，双作用式只能

布置在侧面；

气阀的结构型式；行程与缸径之

比。

压缩机的排气量：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

度时的气体容积值，单位

m3/min。

排气系数：为压缩机实际排气量

与理论排气量的比值，其大小反

映压缩机气缸行程容积的利用

和机器的运转状态。

泄露系数：表示压缩机排气量相

对于吸气量的比值。

泄露：内泄露：气体由高压级漏

到低压级，气体仍在压缩机内，

气阀泄露。外泄露：气体直接漏

入大气或第一级进气管道，泄露

到压缩机之外，活塞环、填料函。

多级压缩：气体在压缩机的几个

气缸中，连续依次地进行压缩，

气体在进入下一级气缸前，导入

中间冷却器进行冷却。

采用多级压缩的原因：降低排气

温度；节省功率消耗；

提高容积系数；降低最大活塞

力。

降低排气温度的原因：

排气温度过高，导致润滑油性能

恶化，黏度降低，甚至形成积碳

现象；对某些特殊气体，若排气

温度过高，还会产生腐蚀或爆

炸。

惯性力产生原因：各种运动零件

作不等速运动或作旋转运动。

分类：往复惯性力：由往复质量

的不等速运动引起的惯性力；

旋转惯性力：由旋转质量的转速

运动引起的惯性力。

活塞压缩机的运动件按照运动

情况可分为三部分：做单纯旋转

运动的零件，如曲轴；做复杂运

动的零件，连杆；沿气缸中心线

做直线往复运动的零件，如活

塞，活塞杆，十字头。

旋转惯性力的平衡：在曲柄销相反方向装上一个适当的平衡重，使平衡重产生的离心力（即惯性力）与曲柄连杆机构的旋转惯性力大小相等，方向相反，以相互抵消。

往复惯性力的平衡：单列压缩机的往复惯性力不能用加平衡重的方法来平衡。对于多列压缩机，可以通过合理配置各列间的曲拐错角及气缸的夹角，使各列的往复惯性力在机器内部得以平衡。

立式压缩机：优点①占地面积小。②活塞重量不支撑在汽缸上，没有因此而产生的磨损和摩擦。③汽缸在中心线方向的变形不受附加约束，可以省去汽缸的辅助支撑装置，有利于改善汽缸的受力条件。④往复惯性力垂直作用于基础，基础受力条件好，这样基础小，机身主要受拉压载荷，受力情况好，机身重量轻。

⑤汽缸拆卸方便。⑥汽缸直立，便于润滑油均匀分布，有利于润滑。缺点：①大型时由于高度大需设置操作平台，操作不便，而且布管比较困难，所以现仅用于中小型及微型。②多级时级间设备占地面积大，所以以级数少为宜。③曲轴箱及转动机构位于机器下部，拆装修困难。立式压缩机适用适用范围：中、小、微型、级数少的压缩机。卧式压缩机：卧式压缩机其优点与缺点与立式恰好相反，故一般、大型、中型、多级数时宜采用卧式结构。在卧式结构中以对动式的平衡性为最好，在大型压缩机中被广泛采用，而对置式结构以其切向力较均匀的广泛用于超高压的场合。角式压缩机：优点：结构紧凑、曲轴结构简单、长度较短，可以采用滚动轴承。缺点：大型时不适用，因其高度太大。适用范围：中、小、微型，以L型、V型应用最多。

气缸的作用及性能要求：承受气体压力，必须有足够的强度；活塞在其中做往复运动，气缸内壁面耐磨性好，气缸和填料的润滑性要好；

在气缸中进行着功、热的转换，产生热量，必须有冷却措施；为了减少气体的流动阻力损失，进排气阀要合力布置；余隙容积要小，以提高容积系数。

活塞环的密封原理：活塞环依靠节流和阻塞实现密封件。当活塞环装入气缸后，由于预紧力的作用使活塞环紧贴在气缸壁上。气体在轴向的泄露由于环面和气缸壁之间的贴合而被阻止，在径向由于环端面与环槽的贴合而被阻止，即阻塞。由于阻塞，大部分气体经由环切口节流降压流向低压侧，进入两环间隙后，又突然膨胀，产生漩涡降压而大大减少泄露，即节流。可见，活塞环的密封是在有少量泄露的情况下，通过多个活塞环形成的曲折通道，形成很大的压力降来完成的。活塞环的密封还具有自紧密封的特点，即它的密封压力主要依靠被密封气体的压力形成的。