压缩机动力计算实例
制冷压缩机压缩机热力性能计算举例
127.54 kg/h
制冷量
计算：
5.93 kW
等熵压缩功率Pts
计算：
2.11 kW
指示效率ηi
计算：
0.757
机械效率ηm
选取
0.92
轴效率ηe
计算：
0.696
电效率ηel
计算： ，ηmo取0.84
0.585
电功率Pel
计算：
3.607 kW
性能系数COPel
计算：
1.644
414.4 kJ/kg
h2
查工质在(p2, t2)的比焓，即(pdk, t2)
474.0 kJ/kg
h4
查工质在(p4, t4)的比焓，即(pdk, t4)
247.0 kJ/kg
等熵指数k
计算：
1.19
膨胀多变指数m
选取
1.05
压缩多变指数n’
选取
1.14
吸气终了相对压力损失，选取
0.055
排气终了相对压力损失，选取
5-1定压蒸发吸热。
解：
参数
计算方法
结果
ps0=p1
查蒸发温度t0对应的饱和压力即为ps0
217.72 kPa
pdk=p2
查冷凝温度tk对应的饱和压力即为pdk
1648.7 kPa
压缩比ε
计算：
7.57
查吸气状态下(ps0, ts0)工质比体积
0.1178 m3/kg
h1
查工质在(p1, t1)的比焓，即(ps0, t1)
0.11
工质单位质量制冷量
计算：
167.4 kJ/kg
单位等熵压缩功
计算：Байду номын сангаас
第五章-活塞式压缩机动力计算3
tg
F IIl F IIv
3 tg 2
F IIl
3 2
m s r sin 2
2
力的合力虽然是定值，但其变化频率是转速的 两倍，故不能简单加平衡重加以平衡
13
为计算方便起见，在分析计算惯性力 及惯性力矩的平衡中，采用平面直角 坐标系，并将坐标原点 O 设在压缩机 曲轴旋转平面中心，图是双重v形 压缩机在平面直角坐标系中的位置示 意图
3
立式或卧式压缩机
第一列各惯性力为
F IS m s r co s
' ' 2
F IIS m s r co s 2
' ' 2
Fr m s r
' '
2
第二列的惯性力，若以第一列 曲柄转角 为基准，则得
F IIS m s r cos(1 8 0 )
'' '' 2
'' 2
2
FI
F Iv F Il
2
2
2 m s r co s
2
2
2
co s(
2
)
F Il m s r co s sin
' 2
2
m s r co s( ) sin
'' 2
2
tg
F Il F Iv
2 m s r sin
2
2
2
ms ms
'
''
8
一阶往复惯性力它们各自作用在自己的气缸轴线方向上 把这两个周期相同，作用方向不同的力，分别投影到垂直方向和水 平方向，并各自相加，则沿一阶往复惯性力的两个分力：
压缩机热力性能的计算举例1.
qma qVa s 0
1 pdk Pts qma wts qVa p 1 pss00 1 ps 0
上式即是 Pts f t0 , 令Pts ps 0 pdk 0, 可求极值 .
独立变量可能的组合有：
1)t0 , tk , 2)t0 , t w , 3)t0 , ta ,
4)t a , t w , 5)t w , t k , 6)ta , tk
各部件的特性曲线
1) 压缩机的特性曲线
Q0 / W
2）冷凝器的特性曲线
tk 增
大
Q0 / W
ta
增 大
t0 /
压缩机的排气温度 Discharge temperature of compressor
压缩机排气温度过高的影响和危害: 1)影响性能: 降低容积效率、增加功耗 2)影响正常工作:工质、油、电器材料 的化学性质，抱轴烧瓦、烧电机等
pd 2
n 1 n
pdk pd 2 T2 T1 p p s1 s0
Q0 / W
tk ta
增 大
通过特性曲线可求得 压缩机运行平衡点及 系统性能参数
参变量
t0 / ℃
压缩机的工况
名义工况、 考核工况、 最大功率工况、 低吸气压力工况
表1 全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 (单位：℃) 工况 高温 工况 低温 工况 冰箱 工况 制冷 剂 R22 R12、 R22、 R502 R12 冷凝 温度 54.4 30 蒸发 温度 7.2 -15 过冷 温度 46.1 25 吸气 温度 35 15 32.2 环境 温度 35± 3 35± 3 35± 3 GB9098 -1988 备注 GB1007 9-1988
往复式压缩机计算实例
往复式压缩机计算实例以下是一个往复式压缩机的计算实例，以进一步理解其工作原理和性能参数的计算方法。
假设有一个往复式压缩机，其气缸直径为100 mm，活塞行程为90 mm，压缩比为6:1，进气温度为27°C，进气容积流量为0.02 m^3/min，压缩机效率为80%。
首先需要计算气缸的容积和进气容积流量。
气缸容积的计算公式为：V_cylinder = π * (d/2)^2 * h其中，d为气缸直径，h为活塞行程。
V_cylinder = 3.1416 * (100/2)^2 * 90 = 636.174 m^3进气容积流量的计算公式为：Q_in = V_in / t_in其中，Q_in为进气容积流量，V_in为进气容积，t_in为进气时间。
假设进气时间为1分钟，则进气容积为：V_in = Q_in * t_in = 0.02 * 1 = 0.02 m^3下一步是计算出排气容积。
排气容积的计算公式为：V_out = V_in * 压缩比其中，V_in为进气容积，压缩比为进气容积与排气容积的比值。
V_out = 0.02 * 6 = 0.12 m^3接下来需要计算出排气流量。
排气流量的计算公式为：Q_out = V_out / t_out其中，Q_out为排气流量，V_out为排气容积，t_out为排气时间。
假设排气时间与进气时间相等，则有：Q_out = V_out / t_in = 0.12 / 1 = 0.12 m^3/min然后可以计算出压缩机的有效排气功率。
压缩机的有效排气功率的计算公式为：P_e = Q_out * p_out / 600其中，P_e为压缩机的有效排气功率，Q_out为排气流量，p_out为排气压力（假设为常数值），600为单位换算常数（将分钟转换为秒）。
假设排气压力为8 bar（绝对压力），则有：最后需要计算出压缩机的绝热效率。
绝热效率的计算公式为：η = (T_out - T_in) / (T_out - T_in / 压缩比) * 100%其中，η为绝热效率，T_out为排气温度（绝对温度），T_in为进气温度，压缩比为压缩比。
空气压缩机比功率的换算方式简述
空气压缩机比功率的换算方式简述一台机器，其马达铭牌上均需注明的参数有（以常规的单级螺杆压缩机132kw机型举例：流量=24m3/min，工作压力=7Bar举例）：马达额定功率（额定输出功率或额定轴功率）：P = 132kw马达效率（以华达电机举例）：η = 94.7%功率因子：COSφ=0.892服务系数S.F=1.15 （也有厂家采用的服务系数S.F=1.2）1.水冷机型基于上述参数，我们可以知道：该台机器的马达名义额定输入功率（不考虑服务系数且满载时）：P1 = （马达额定输出功率P ÷马达效率η）= 132kw ÷ 94.7% = 139.39kw该台机器的名义额定输入功率（考虑服务系数且满载时）：P2 = （主马达额定输出功率P ÷主马达效率η）x (服务系数S.F-0.05) = （132kw ÷ 94.7%）x (1.15 – 0.05)= 153.33kw（注意：理论上计算服务系数时需考虑留5%的余量，不能满额计算）该台机器的名义比功率（在7bar时，考虑服务系数且满载时）：PB1 = P2 ÷ 24 m3/min =6.39kw/( m3/min)2.风冷机型a)如是风冷机器，同时还需要考虑进去风扇的输入功率。
假如该台机器为风冷型机器，风扇马达的额定功率为4.5kw，效率为85%，则风扇马达的输入功耗为：PF = 4.5kw ÷ 85% = 5.29kwb)则该台机器的名义总输入功率（考虑风扇功耗且考虑服务系数且满载时）：PZ = P2 + PF = 153.33 + 5.29 =158.62 kwc)该台风冷机器的名义比功率（在7bar时，考虑服务系数且满载时）：PB2 = PZ ÷ 24 m3/min = 158.62 ÷ 24 = 6.61kw/( m3/min)。
比照GB19153-2009容积空压机能效限定值及能效等级，可知132KW电机、7bar 时对应的能效级别：水冷风冷1级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 5.6 1级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 6.02级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 6.3 2级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 6.73级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 7.2 3级能效机组输入比功率{kw/( m3/min)} 7.6就例子而言，可知上机型中水冷的，6.39已超6.3 于6.3与7.2之间，所以能效等级为3；风冷的能效等级为2。
天然气压缩机计算书
第一部分 热力计算一、 初始条件1. 排气量： Q N =20Nm 3/min2. 压缩介质： 天然气气体组分：CH 4:94%；CO 2:0.467%；N 2:4.019%；C 2H 6:1.514% 3. 相对湿度： ψ=100%4. 吸入压力： P S 0=0.4 MPa 绝对压力5. 排出压力： P d 0=25.1 MPa 绝对压力6. 大气压力： P 0 =0.1 MPa 绝对压力7. 吸入温度： t S 0=35℃T S 0=308°K8. 排气温度： t d 0=45℃T d 0=318°K9. 压缩机转速： n=740rpm 10. 压缩机行程： S=120mm 11. 压缩机结构型式： D 型 12. 压缩级数： 4级13. 原动机： 低压隔爆异步电机;与压缩机直联 14. 一级排气温度： ≤130℃ 二、 初步结构方案 三、 初始条件换算以下计算压力均为绝对压力 Q= Q N ×P 0×T S 0／P S 0-ψ×P sa ×T 0进气温度状态下的饱和蒸汽压为P sa =0.005622 MPa P 0 =0.1MPa T 0=273°K其余参数详见初始条件..Q= 20×0.1×308／0.4-1×0.005622×273=5.72m 3/min 四、 级数的选择和各级压力要求为四级压缩总压缩比ε0=014S d P P =0.425.1=62.75ε10=ε20=ε30=ε40=475.62=2.8145 求出各级名义压力如下表查各组分气体绝热指数如下：CH 4: 94% K=1.308； CO 2: 0.467% K=1.30 N 2: 4.019% K= 1.40； C 2H 6: 1.514% K=1.19311-K =∑1r i -Ki ＝11.3080.94- ＋1.310.00467- ＋11.40.04019- ＋11.1930.01514- =3.2464得K1=K2=K3=K4=1.308一级进气温度t S1=35℃;考虑回冷不完善;二三四级进气温度取t S2=六、 计算各级排气系数 λH =λV λP λT λg 1. 容积系数λV(1) 相对余隙容积a;取a 1=0.2；a 2=0.2；a 3=0.2；a 4=0.2 (2) 膨胀过程的多变指数m;m 1=1+0.75K-1=1+0.751.308-1=1.231 m 2=1+0.88K-1=1+0.881.308-1=1.271 m 3=m 4= K=1.308 (3) λV1=1－a 1111m ε－1=1－0.2231.112.8145－1=0.736 λV2=1－a 2212m ε－1=1－0.2 271.118145.2－1=0.749λV3=1－a 3313m ε－1=1－0.2308.118145.2－1=0.759λV4=1－a 44140m ε－1=1－0.2 308.111458.2－1=0.7592. 压力系数λP ;取λP1=0.98；λP2=0.99；λP3=1；λP4=13. 温度系数λT ;取λT1=0.96；λT2=0.96；λT3=0.96；λT4=0.964.H d 035℃时饱和蒸汽压P sa1= 0.005622MPa;40℃时饱和蒸汽压P sa2= P sa3= P sa4=0.007374MPa ψp sa1ε1=1×0.005622×2.8145=0.0175> P sa2 则μd 1=1μd2=22021110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0120S S P P = 007374.011258.1005622.014.0⨯-⨯-×4.01258.1=0.992μd3=33031110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0130S S P P = 007374.011686.3005622.014.0⨯-⨯-×4.01686.3=0.988μd4=44041110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0140S S P P = 007374.01918.8005622.014.0⨯-⨯-×4.0918.8=0.987中间级均无抽气;则μ01=μ02=μ03=μ04=1八、 计算气缸行程容积 V t 0V t10=Q1101λμμd ⋅=5.72×632.011⨯=9.05 m 3/min V t20=Q 2202λμμd ⋅0210S S P P 012S S T T =5.72×656.0992.01⨯×1258.14.0×308313=3.12 m 3/min V t30=Q 3033λμμ⋅0310S S P P 0103S S T T =5.72×678.0988.01⨯×1686.34.0×308313=1.07 m 3/min V t40=Q 4404λμμd ⋅0410S S P P 014S S T T =5.72×687.0987.01⨯×918.84.0×308313=0.375 m 3/min 九、 确定活塞杆直径1.初步确定各级等温度功率N is 和最大功率NN is1=601000·P s10·Q ·ln ε0=601000×0.4×5.72×ln2.8145=39.5KW 因一二三四级压力比相同则N is1=N is2 =N is3= N is4=39.5KW两列等温功率相等;列最大功率N=is is2is1N N η+=6.039.55.93+=132KW其中等温效率ηis 由查表2-9求得..2.确定活塞杆直径根据最大的功率查表2-10;初步选取活塞杆直径为d=60mm.. 十、 计算气缸直径一、二级气缸均为轴侧单作用的轴侧容积;应考虑活塞杆的影响..D 10=20t1V 4d sni+π=20.0617400.129.054+⨯⨯⨯⨯π=0.365m D 20=20t2V 4d sni+π=20.0617400.123.124+⨯⨯⨯⨯π=0.220m三、四级气缸均为盖侧单作用的盖侧容积..D 30=sniπ0t3V 4=17400.121.074⨯⨯⨯⨯π=0.124mD 40=sniπ0t4V 4=17400.120.3754⨯⨯⨯⨯π=0.073m圆整后气缸直径D 1=360㎜、D 2=220㎜、D 1=125㎜、D 2=75㎜十一、 修正各级公称压力和温度1.确定各级实际行程容积V tV t1=()4221d D -π．S ．n=()406.036.022-π ×0.12×740=8.79 m 3/minV t2=()4222d D -π．S ．n=()406.022.022-π ×0.12×740=3.12 m 3/minV t3=423D ⋅π．S ．n=4125.02⨯π×0.12×740=1.09 m 3/minV t4=424D ⋅π．S ．n=4075.02⨯π×0.12×740=0.392 m 3/min2.1.考虑损失后;计算各级气缸内实际压力及压力比;压力损失数值由图2-15查得;计算结果列表如下：十三、 计算轴功率1.实际排气量Q 0 = V t1×λ1=8.79×0.632=5.56 m 3/min2.实际等温功率N is = 601000·P s1·Q 0·ln S d P P=153.4KW3.绝热容积系数λV1＇=1－a 111'1m ε－1=1－0.2231.11037.3－1=0.71λV2＇=1－a 2212'm ε－1=1－0.2 271.113－1=0.712λV3＇=1－a 331'3m ε－1=1－0.2308.11913.2－1=0.747λV4＇=1－a 4414'm ε－1=1－0.2 308.1115.3－1=0.72 4.实际各级指示功率查表得1S Z =0.99; 1d Z =0.99; 2S Z =0.98; 2d Z =0.98; 3S Z =0.96; 3d Z =0.97; 4S Z =0.95; 4d Z =0.97.由于压缩机转速高;取压缩过程指数n i =绝热指数K=1.308.N id1= 601000·P s1·V t1·λv1＇·1-i i n n ·ii nn S d P P 111)''(--1·1112S d S Z Z Z ⋅+=52.8KWN id2= 601000·P s2·V t2·λv2＇·1-i i n n ·ii nn S d P P 122)''(--1·2222S d S Z Z Z ⋅+= 50.6KWN id3= 601000·P s3·V t3·λv3＇·1-i i n n ·ii nn S d P P 133)''(--1·3332S d S Z Z Z ⋅+= 50KWN id4= 601000·P s4·V t4·λv4＇·1-i i n n ·ii nn S d P P 144)''(--1·4442S d S Z Z Z ⋅+=52KW5.总的指示功率N id = N id3+ N id2+ N id3+ N id4=205.4KW十四、 计算轴功率取机械效率ηm =0.85N=midN η=85.04.205=241.6 KW 采用直联传动;传动效率;取ηd =1 N e ＇=16.241=241.6 KW 十五、 选用电动机据电动机额定功率等级;选取电机功率N=280KW功率储备=241.6241.6-802×100%=15.8%满足功率储备为5～15%的要求.. 十六、 计算等温指示效率和等温效率等温指示效率ηis-id =id is N N =4.2054.153=0.747 等温效率ηis =N N is =6.2414.153=0.635第二部分 动力计算一、 绘制各列气体力指示图图纸长度200mm=行程120mm m s =120/200=0.6图纸高度100mm=100000N mp=100000/100=1000N/mm 相对余隙容积a 在图纸上长度Sa 1= a 1×200=0.2×200=40mm Sa 2= a 2×200=0.2×200=40mm Sa 3= a 3×200=0.2×200=40mm Sa 4= a 4×200=0.2×200=40mm n1. 往复运动部件质量根据结构设计可知：连杆部件质量约为m l =40Kg ；十字头部件质量约为m c =25Kg ；两列活塞部件重量大致相等约为m p =70Kg ；往复运动部件总质量m s Ⅰ=m s Ⅱ=0.3×m l +m c =0.3×40+25+70=107Kg 2. 计算惯性力极大、极小值S=120mm; L=360mm; r=S/2=60mm=0.06m; λ= r/L=1/360=0.167 ω=30n⋅π=30740⨯π=77.5m/s两列惯性力极大值相等Ⅰmax =m s ·r ·ω2·1+λ=107×0.06×77.52×1+0.167=45000N45mm 两列惯性力极小值相等Ⅰmin = -m s ·r ·ω2·1 -λ= -107×0.06×77.52×1 -0.167= -32120N32.1mm -3λ·m s ·r ·ω2= -3×0.167×107×0.06×77.52= -19319N19.3mm 3. 列的往复惯性力图：三、 计算往复摩擦力:设定两列的往复摩擦力相等F f =0.6~0.7sn N m id 2100026011⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅η≈0.7×7400.12210002205.46010.851⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=6123N6.1mm 四、 列的活塞力图五、 计算各列切向力和法向力 六、 作综合切向力图1.计算旋转摩擦力:设定两列的旋转摩擦力相等F r =0.4~0.3sn N m id πη⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅111000260≈0.3×7400.1210002205.46010.851⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=2924N2.9mm 2.平均切向力Tm=Sm m A Tl ⨯⋅⋅π3.量的总切向曲线与横坐标所包围的面积A ≈21458mm 24.切向力图的长度比例尺m l =lS⋅π=400120⨯π≈0.9425切向力图的力比例尺m T =1000N/mm T m ≈53645N七、 作幅面图和矢量图 △f=5168 mm 2L=m l ·m T ·△f=0.9425×1000×5168/1000＝4871 由热力计算得到的平均切向力为：T m 、=snN mid πη160⋅⋅=7400.120.8511000205.460⨯⨯⨯⨯⨯π≈51972N误差△=mT m T Tm ''-×100%≈3.2% 误差没超过±5%;作图合格八、 计算飞轮矩 GD 2=3600·L/n 2·δ 取δ=1/100 GD 2=3600×7407404871⨯×100=3202.3 N.m 2。
(完整版)活塞式压缩机的受力分析
I I I II
因动力计算中规定使连杆产生拉伸应力的 力为正，反之为负故式中将负号去掉。
2
一阶往复惯性力
II msr 2 cos 为一阶往复惯
性力。其变化的周期等于曲轴转一周的时 间。
当 00 时，为最大值:
旋转的作用，故称为阻力矩。
自由力
至于PL 又可（ P / PL cos ）再分解
为一个侧向力 N 和活塞力 P 。 N
和十字头销上的 N 构成一个力矩 Nh'
(图2)；
活塞力 P Pg I 。
自由力
气体力和从固定件传来的气体力相互
抵后，主轴O点处只作用着惯性力 I 。
它和曲柄销中心B点处作用着的旋转惯 性力（离心力），这两个力无法在内部 平衡，都会传到机器外，故称自由力或 外力。
卧式机器设计支承的问提
卧式机器由于气缸轴线方向串联有机身、 中体、接筒以及级差式气缸等零件而使机器 过长，为支承其重量应设计成为不要限制其 轴向位移的支承。否则会使中体与机身连接 法兰处受力不均，甚至造成中体连接螺栓在 下半周者断裂事故。
惯性力、活塞力
2）、惯性力 I ，也是交变力。其 和气体力构成活塞力。即：P Pg I
旋转惯性力
旋转惯性力的作用方向始终沿着曲柄
半径指向外，而且规定使曲柄承受拉伸为
正值，受压缩为负值，故式中负号可不顾
及。
mr —旋转质量=曲轴的旋转质量+
（0.6－0.7）连杆质量。
第二节、压缩机中的作用力
一、压缩机运行时的作用力
①空负载运行中：曲柄连杆机构只产生惯 性力和摩擦力。
②满负载运行而突然在止点停车时，压缩 机中只有最大气体力作用在有关零件上。
制冷压缩机热力计算举例
R12 R22 R502 低温名义工况 容积系数 1-0.025{[7.71(1 +0.1)1/1-1]}
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
=0.813 1-0.025{[7.57(1+ 0.11)]1/1.05-1} =0.835 1-0.025{[6.91(1+ 0.125)1/0.99-1]} =0.827
压力系数 =0.037 =0.932 =0.924 泄漏系数 0.98 0.975
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
0.97 温度系数 0.79（选取） 0.85（选取） 输气系数 0.813×0.937×0.81×0.98 =0.603
0.835×0.932×0.79×0.975 =0.599 0.827×0.924×0.85×0.97 =0.634 实际质量输气量 制冷量 等熵压缩功率
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
2.989/3.136=0.92 3.17/3.332=0.92 工质 R12 R22 R502 低温名义工况
轴效率 0.709×0.86=0.617 0.689×0.92=0.634 0.732×0.92=0.673 电效率 0.617×0.83=0.512 0.634×0.84=0.533
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
吸气过程平均相对压力损失 0.086 0.092 0.088 排气过程平均相对压力损失 0.064 0.07
0.07 指示功率 =1.735 =2.989 =3.17 摩擦功率 1.309×0.062×0.05
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
压缩机热力性能的计算举例1
重点考察输入功率随T 重点考察输入功率随T0的变化
κκ−1 ε − 1 κ −1
等熵比功： 等熵比功：
w ts = p s 0υ s 0
κ
qma = qVa υs0
κ −1 κ κ pdk P = qmawts = qVa pss00 p ts −1 κ −1 ps0
国家标准规定了不同工质的压缩机许用温度。 国家标准规定了不同工质的压缩机许用温度。
压缩机的运行特性曲线和运行界限 Characteristic curve
运行特性曲线 指在规定的工作范围内运行时,压缩机的制冷量和 指在规定的工作范围内运行时, 功率随工况变化的关系曲线。 功率随工况变化的关系曲线。 工况( 工况( Operating condition ) 蒸发温度T 蒸发温度 0 冷凝温度T 冷凝温度 K 冷却介质入口温度T 冷却介质入口温度 a 被冷却介质入口温度T 被冷却介质入口温度 w
独立变量可能的组合有： 独立变量可能的组合有：
1 ) (t 0 , t k ), 2 ) (t 0 , t w ), 3 ) (t 0 , t a ),
4 ) (t a , t w ), 5 ) (t w , t k ), 6 ) (t a , t k
)
各部件的特性曲线
2）冷凝器的特性曲线 ）
ta
λT
T0 + θ = a 1T k + b 1θ
全封闭式或制冷工质冷却 电机的半封闭压缩机 半封闭压缩机： 电机的半封闭压缩机：
3.指示功率的计算 3.指示功率的计算
有两种计算方法: 有两种计算方法: 1)利用压 利用压1)利用压-焓图求 t4= 38℃ ′ p1 = 4 s 0 p 2’ = p sm ℃ −tk∆ 43℃ , T1′2= T s 0
压缩机功率公式
压缩机功率公式压缩机功率的计算，这可是个有趣但又有点复杂的话题。
咱先来说说压缩机功率公式到底是啥。
压缩机功率公式一般可以表示为：功率 = 工作容积 ×单位容积制冷量 ×理论输气量 ×指示效率 ×机械效率。
要理解这个公式，咱们得把每个部分都弄清楚。
就拿工作容积来说吧，这就好比是一个大箱子，能装多少东西是有定数的。
单位容积制冷量呢，就像是每个小格子里能产生的制冷效果。
理论输气量是气体呼呼往里跑的量。
指示效率和机械效率，那就是衡量压缩机干活儿干得好不好的标准啦。
我记得有一次，我去一个工厂参观，正好看到他们在检修一台压缩机。
那机器轰隆隆地响着，工人们忙前忙后的。
我凑过去看，发现他们拿着各种工具，一边测量，一边在本子上记录数据。
我好奇地问其中一个师傅：“师傅，这压缩机咋啦？”师傅抬头看了我一眼，说：“功率不太对，得找找原因。
”然后他就指着那些数据跟我解释，说这个数值代表工作容积，那个数值代表单位容积制冷量，通过这些数据就能算出功率，看看是不是哪儿出问题了。
我当时听得似懂非懂，但就觉得特别神奇，原来这些数字背后隐藏着这么多的秘密。
在实际应用中，压缩机功率的计算可重要了。
比如说在空调系统里，如果功率算错了，那空调要么制冷效果不好，热得人满头大汗；要么功率太大，浪费电不说，还增加成本。
而且不同类型的压缩机，功率公式可能还会有一些细微的差别。
像往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机，它们都有各自的特点。
再说说在日常生活中，咱们可能感觉不到压缩机功率公式的直接影响，但其实它无处不在。
就像我们家里的冰箱，能保持食物新鲜，靠的就是压缩机在默默工作。
如果压缩机功率不合适，冰箱可能就不制冷了，那咱们买的好吃的可就都要坏掉啦。
所以啊，别小看这个压缩机功率公式，它可是在很多领域都发挥着大作用呢。
不管是工业生产，还是咱们的日常生活，都离不开它。
总之，压缩机功率公式虽然看起来复杂，但只要我们认真去理解，去研究，就能掌握其中的奥秘，让压缩机更好地为我们服务。
第5章 活塞压缩机动力计算
44
惯性力(矩)的平衡
单列压缩机往复惯性力（矩）
不能通过加平衡重的方法平衡 正反转质量平衡系统 有时加平衡重：惯性力转移30％～50％到另外的方向
45
惯性力(矩)的平衡
多列压缩机惯性力（矩）
F 'Is ,1 + F "Is ,1
通过各列曲拐错角的合理配置，实现平衡 同一曲拐配置多列气缸，各气缸配置合适 中心线夹角
ms ,1
1
a
b c
ms ,1
F 'Is ,2 + F "Is ,2
质量的转化
⎧ml = ml′ + ml′′ ⎨ ⎩ml′l1 = ml′′l2
ml′ = (0.3 ~ 0.4 )ml
ml′′ = (0.7 ~ 0.6)ml
16
惯性力计算
质量的转化
′ + mk ′′ mk = mk
ρ
r
17
惯性力计算
质量的转换
mr = mk + m "l
l
往复运动质量 回转运动质量
4
曲柄—连杆机构的感性认识
实例1：无十字头（中小型） — — 双W型
？
5
曲柄—连杆机构的感性认识
实例2：有十字头（大中型）
6
曲柄—连杆机构的感性认识
运动机构中的零部件
曲轴
连杆 十字头 活塞
？
？
7
如何进行动力计算？
复杂ÆÆ简单
运动部件（曲柄连杆机构）
曲轴、连杆、活塞、（十字头、活塞杆） 曲柄销中心点的回转运动 活塞销（或十字头销）中心点的往复直 线运动 连杆做平面运动
第五章-活塞式压缩机动力计算1
12
摩擦力
摩擦力的计算比较复杂，通常按经验统计的摩擦功率
往复摩擦功率占总摩擦功率的60％～70％，旋转摩擦功率占总摩擦功率 的40％～30％，因此可得往复摩擦力和旋转摩擦力分别为
F f ( 0 .6 ~ 0 .7 ) Pi (1 / m 1 ) 6 0 2 Sn
Sn 摩擦力的方向与运动部件的运动方向相反。向轴行程的往复摩擦力始终沿气 缸中心线方向指向盖侧，并规定为正值；向盖行程中的往复摩接力是沿气缸 中心线方向指向轴侧，视其为负；令止点处的往复摩擦力为零值。旋转摩擦 力的方向是与曲轴旋转方向相反，是曲轴旋转的阻力，并视其为正值。
2 2
x r [( 1 co s )
1
(1
1 sin )]
2 2
4
通常认为压缩机的转速n是不变的
d dt
n
30
所以活塞的速度
v dx dt r (sin
2
sin 2 1 sin
2 2
)
活塞的加速度
a dv dt
2
活塞式压缩机动力计算
2009
活塞力
动力计算的主要任务： 1、确定压缩机的各种作用力（气体力、惯性力及摩擦 力）； 2、确定飞轮矩； 3、解决惯性力及惯性力矩的平衡。
2
曲柄连杆机构的运动分析
曲柄连杆机构的类型及几何关系
3
由几何关系：
即连杆在摆动平面内偏离气缸中心线
的夹角，并规定在 0 180 范围内
180 360 范围内
在 OBC 和 ABC
x AO CO l r ( l cos r cos )
压缩机空压机的轴功率计算
K=热容比，对于空气 K=1.4
计算示例： 13769113283 QQ:707904898
（1） 排出压力为 7 kgf/cm2，一级压缩时的理论绝热动力（设 K=1.4）：
Lad =
K K1
·ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PsQs 0.612
昆明雷曼机电设备有限公司博仕汉德云南办事处 电话：0871-3128568 传真：0871-3128468
压缩机的轴功率计算
成都博仕汉德压缩机制造有限公司 理论绝热空气动力表示把发热完全保温，一点热也不发散的绝热压缩时的理论动力。
Qs=吸入状态下的实际风量 m3/min
Ps=吸入绝对压力 kgf/cm2 abc
Pd { (Ps
k1
)k
1}
=
1.4 1.41
×
1.033×1 0.612
8.033 { (1.033
1.41
) 1.4
1}
= 3.5×1.688×{7.7773.51} = 3.5×1.688×0.7968 = 4.7074KW （2） 排出 5 m3/min 的空气，压缩到压力为 7 kgf/cm2 时，所需的轴功率 Ls。
（压力 kgf/cm2 动力 KW）
压力
1 段压缩
2 段压缩
压力
2 段压缩
0.5
0.7053
11
4.9639
1
1.2608
12
5.2163
1.5
1.7256
13
5.3365
2
2.1288
14
5.5060
2.5
2.4869
压缩机计算实例
第五章计算示例5.1 确定压缩空气装置规格的实例以下给出确定压缩空气装置的某些标准计算。
目的是阐明怎样使用前几章列出的公式和数据。
示例的依据是想要的压缩空气需要量和得到的计算数据以及该压缩空气装置可以选用的部件。
本例之后，附有一些补充，说明可以怎样处理特殊情况。
5.2 输入数据在开始进行结算之前，必须建立压缩空气的需要量和环境条件。
除了需要量之外，还需决定是用润滑压缩机还是无油压缩机，设备应当用水冷的，还是一定要用风冷的。
5.2.1 空气需要量假定全部需要量由三个压缩空气用户组成。
它们有如下数据：5.2.2 大气条件计算用的环境温度：20℃最高环境温度：30℃大气压力：1bar(a)相对湿度：60％5.2.3 其它风冷设备有油润滑压缩机出来的压缩空气品质可以满足要求。
5.3 各项设备的选则在开始确定各项设备的大小规格之前，最好要重新计算5.2.1节的数据表的全部输入数据，使之有统一的单位。
流量：一般说压缩机流量使用的单位定义为1/s ，表中用户1使用的单位是Nm 3/min ，必须进行换算。
12Nm 3/min ＝12×1000/60＝200Nl/s将当前的输入数据代入下式，得出：Q FAD ＝()11N P 273013.1T 273Q ⨯⨯+⨯=()0.74273013.135273200⨯⨯+⨯＝ 3091l/s(FAD)压力：对于压缩空气设备，常将压力定义为表压，单位为巴，用bar(e)表示。
用户2是用绝对压力表示，为bar(a)。
因此要从7bar 中减去大气压力，得出表压。
由于这时大气压力是1bar 。
对于用户2的压力可写为7－1bar(e)＝6bar(e) 经重新计算用上述结果替代后空气需要量表统一为：5.3.1 确定压缩机的规格总的空气消耗量是三个用户需要量之和，即255+67+95＝387l/s 。
该数值应当加上10～20％的安全余量，计算的流量为387×1.15＝445l/s （安全余量为15％）。
往复式压缩机计算实例-计算结果
x g = k1 r
pi = p S
pi = p d
0 1.9 7.5 16.53 28.59 43.13 59.49 76.99 94.95 112.7 129.68 145.4 159.49 171.68 181.8 189.74 195.43 198.86 200 198.86 195.43 189.74 181.8 171.68 159.49 145.4 129.68 112.7 94.95 76.99 59.49 43.13 28.59 16.53 7.5 1.9 0
1
3L-10/8 I 级汽缸盖侧气体力计算表
曲柄 转角 活塞位移 膨胀过程
pi = p d ( S0 )m xg + S0
进气过程
压缩过程
pi = p S ( S +S 0 m ) xg + S0
排气过程
气体力 kN
α
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° 360°
3L-10/8 I 级汽缸轴侧气体力计算表
曲柄 活塞位移 膨胀过程
pi = p d ( S0 )m xg + S0
进气过程
压缩过程
pi = p S ( S +S 0 m ) xg + S0
排气过程
气体力 kN
转角 x Z = S − x g
α
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180° 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° 360° 200 198.1 192.5 183.47 171.41 156.87 140.51 123.01 105.05 87.3 70.32 54.6 40.51 28.32 18.2 10.26 4.57 1.14 0 1.14 4.57 10.26 18.2 28.32 40.51 54.6 70.32 87.3 105.05 123.01 140.51 156.87 171.41 183.47 192.5 198.1 200
往复式压缩机计算实例
第2章往复式压缩机计算实例§2.1往复式压缩机校核计算实例2.1.1往复式压缩机校核计算题目校核计算空气压缩机，完成压缩机的热力计算及动力计算。
8103−L 2.1.2已知数据1．结构型式：空气压缩机的结构型式为二列二级双缸双作用L 型压缩机，结构8103−L 简图如下：2．工艺参数：Ⅰ级名义吸气压力：（绝），吸气温度℃MPa P 1.01=Ι401=ΙT Ⅱ级名义排气压力：（绝），吸入温度℃MPa P II 9.02=501=IIT排气量（Ⅰ级吸入状态）n mi m V d 310=空气相对湿度8.0=ϕ3．结构参数：活塞行程：mm r S 20010022=×==电机转速：n mi r n 450=活塞杆直径：mmd 35=气缸直径：Ⅰ级，；Ⅱ级，mm D 300=Ιmm D II 180=相对余隙容积：，095.0=Ια098.0=II α电动机：型，6115−JR KW 75电动机与压缩机的联接：三角带传动连杆长度：mm l 400=运动部件质量（kg ）：见表Ⅱ-2-1表Ⅱ-2-1运动部件质量（运动部件质量（kg kg kg））2.1.3核算任务及要求1．核算任务（1）热力计算：包括压力比分配，气缸直径，排气量，功率，各级排气温度，缸内实际压力等。
（2）动力计算：作运动规律曲线图，计算气体力，惯性力，摩擦力，活塞力，切向力，法向力，作切向力图，求飞轮矩，分析动力平衡性能。
【注意】动力计算所需数据必须取自热力核算的最后结果。
2．课程设计计算书要求（1）书写清楚，有图有表；（2）所用数据要有根据及说明；（3）动力计算所得各种图表要求用计算机输出；（4）统一使用B5纸，装订成本。
名称Ⅰ级Ⅱ级活塞组件25.412.5十字头组件8.28.2连杆组件13.013.0§2.2往复式压缩机校核计算过程及结果2.2.1热力计算部分2.2.1.1初步确定压力比及各级名义压力1．按等压力比分配原则确定各级压力比：zzII k p p εε==Ι12两级压缩总压力比91.09.012===ΙΠp p ε取39====ΠΙεεε2．各级名义进、排气压力如下：，k k k p p ε⋅=12()kk p p 211=+表Ⅱ-2-2各级名义进、排气压力（各级名义进、排气压力（MPMP a ）2.2.1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：kk T T 112−=ε介质为空气，。
冰箱活塞压缩机热力计算
冰箱活塞压缩机热力计算一、设计要求型号：气缸直径d：17.2mm活塞行程S：14.2mm转速：3600r/min二、理论循环压缩机为活塞式单机、单作用型式，制冷剂为R134a 压缩机的运行工况如下：冷凝温度54.4℃蒸发温度7.2℃过冷温度46.1℃吸气温度35℃由此，压缩机工作的各状态点的参数如下：P2=PK=1469.5 KPaP1=P0=377.2KPat1=35℃t4=t5=t0=7.2℃t6=t7=tk=-54.4℃V1=0.0617 m3/kgt2=83.653℃h1=427.776KJ/kgh2=460.224KJ/kgh3=265.393KJ/kgh4=h3h5=401.48KJ/kgh6=424.45KJ/kgh7=278.56KJ/kg理论计算单位制冷量q0=h1-h4=162.383KJ/kg单位容积制冷量qv=q0/V1=2631.815KJ/m3单位压缩功W0=h2-h1=32.448理论压缩比ε=P2/P1=3.90理论制冷系数ε0=q0/W0=5.00三、结构参数根据Y系列压缩机设计方案，确定压缩机结构参数如下：型号：AYP33U6L气缸直径d：17.2mm活塞行程S：转速：3600r/min四、热力计算1、行程容积Vh=（π/4）×d2×S=3.3× m32、理论排气量Vp=Vh×n/60=198× m3/h3、输气系数ηv=λv*λp*λtλl1）容积系数λv取：相对余隙容积c=0.01，多变膨胀指数 m=1.08=1-0.01（3.9^(1/1.08)-1)=0.9752)压力系数λp取：吸气终了的相对压力损失Δpsi/ΔPs=0.076=0.920.910638 3）温度系数λt，泄露系数λlλt*λl=（To+273）/（Tk+273）=0.856故ηv=λv*λp*λtλl=0.975×0.92×0.856=0.768实际排气量Vr=Vp×ηv=152× m3/s4、工质循环量M=Vr/V1=152/0.0617× =2.4635×10 kg/s5、制冷量Q0Q0=q0×Vr/V1=0.4KW=400W 6、绝热功率NadNad=M×（h2-h1）=86.2W 7、指示功率Ni取指示效率ηi=0.85Ni=Nad/ηi=86.2/0.85=101.4W 8、轴功率Ne取机械功率ηm =0.85Ne=Ni/ηm=119.3W9、电机输入功率N取电机效率ηel=0.70N=Ne/ηel=119.3/0.70=170.4W 10、性能系数COP=Q0/N=2.35。
5___活塞压缩机动力计算__2012
彭学院 编
12
曲柄—连杆机构的运动分析
彭学院 编
模型简化
（模型简化是否合理取决于丰富的经验和敏锐的洞察力）
曲柄销中心点的回转运动 活塞销（或十字头销）中心点的往复直线运动
盖 侧
气缸中心线(列)
轴 侧
13
曲柄—连杆机构的运动分析
活塞（往复）运动分析
x (l r ) (l cos r cos ) r (1 cos ) r[(1 cos )
FIS
Fp Fp Fp
FN Fptg Fp
FN Fl
FT Fl sin( ) Fp
FR Fl cos( ) Fp
Fl FR
Fg Ff
Fp Fg FIS Ff
注意力的正方向: 使连杆受拉为正* 各力实际方向如何？ 如何体现？（重点） 气体力* 惯性力*
彭学院 编
28
惯性力(矩)的平衡
彭学院 编
曲柄－连杆机构同时存在旋转、往复惯性力（矩） 单列压缩机旋转惯性力（矩）
列的含义（一个曲拐对应一列么？一列对应一级么？） 曲柄和曲柄销产生旋转惯性力，可以完全平衡 曲柄相反方向装平衡重： 1块(产生惯性力矩)；2块(完全平衡) a） 皮带轮/飞轮上装平衡重 （不要与飞轮本身的目的混淆！）
导致电压大幅度波动 转速波动 扭振激发 解决措施：增加惯性——飞轮 反向力——确保活塞销的润滑
其它问题
9
活塞(式)压缩机动力计算
活塞压缩机基本结构的感性认识 动力计算的目的 动力计算的基本内容及思路 曲柄—连杆机构的运动分析 曲柄—连杆机构中作用力的定性分析 作用力的定量计算 惯性力(矩)的平衡 转矩平衡及飞轮矩的确定
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压缩机动力计算实例
压缩机动力计算的目的：1）求得施加于各零部件上的作用力及其力随转角α的变化规律，为压缩机的强度验算及基础设计提供计算依据；2）确定压缩机所需要的飞轮矩。
本计算实例是为了让学生掌握压缩机动力计算的方法和步骤。
选择压缩机热力计算中的例题2，压缩机的排气量为10min /3
m 其结构型式为L 型空气动力用。
结构示意图如下
一． 计算的原始数据
由压缩机热力计算实例确定了有
关的热力参数与结构参数如下
一级气缸的实际进气压力 Pa p s 5
111095.0⨯= 一级气缸的实际排气压力Pa p d 5
111024.3⨯= 二级气缸的实际进气压力Pa p s 5
121089.2⨯= 二级气缸的实际排气压力Pa p d 5
121054.9⨯=
L 型动力用空气压缩机结构示意图 一级气缸直径 D 1=270 mm 二级气缸直径 D 2=160 mm
活塞杆直径 d=30 mm; 一级气缸的相对余隙容积 11.01=α 二级气缸的相对余隙容积 125.02=α 活塞行程 S=120 mm 曲轴的转速 n = 980 r/min 曲柄连杆比
2.0=λ (
113.56
) 一级气缸的指示功率 N 1=25.8 KW 二级气缸的指示功率 N 2 =25.5 KW 机械效率 9.0=m η 由压缩机的零件结构图得出：
连杆件的总质量 m 1 = 8 kg 十字头组件总的质量 m c = 4.5kg
一级铝活塞总的质量 m p1 = 8.146 kg 二级铝活塞总的质量 m p2 = 8.13 kg
在初步计算时,可以按照下式计算出名列最大往复运动质量:
max 2=
(1+)
p P
m r ωλ P 活塞力
二。
计算各级的气体力指示图
气体力指示图可以采用图解法也可以采用计算法。
本例采用计算法进行。
计算时，可使用简化指示图，根据不同的曲柄转角，求取对应的活塞位移x , 然后按此位移求取对应的气体压力，力的正负号规定为：凡是使连杆受拉伸的力为正，反之为负。
1．压缩过程1～2 计算公式为：F p s x s s p s n i i '
0)(
++= ，s s s p p )1('δ-=，对应于盖侧，压缩过程从
内止点（0
180=θ）算起，直算到3/p F p i ≥，p 3 为压缩终了气缸内的实际压力。
2．膨胀过程3～4
膨胀过程依据公式 F p s x s p m i i 30
)(
+=, 盖侧气缸工作容积的膨胀过程从
外止点0
0=θ算起，直算到1/p F p i ≤为止，取最后一点的气缸压力仍然等于1p 。
3．进气过程 4－1
进气过程可以看作是气缸的压力等于1p 的水平线，F p P s S '
=。
4．排气过程 2－3
排气过程可以看作是气缸压力等于3p 的水平线，F p P 33=。
其中 )]sin 11(1
)cos 1[(22i i i r x θλλ
θ--+
-=
轴侧气缸工作容积的指示图可按同样的方法计算，只是相对于不同的曲柄转角θ的活
塞位移为：
)
sin 11(1
)cos 1[()]
sin 11(1
)cos 1[(22222i i i i i r r r x θλλ
θθλλ
θ---
+=--+
--=
相应的压缩过程应从外止点算起，相应的膨胀过程应从内止点算起。
5．往复摩擦力
往复摩擦力按照公式：sn
N F m
i f 260
)11
(
)7.0~6.0(-=η
6．旋转摩擦力
旋转摩擦力按照公式：sn
N F m i r πη60
)11
(
)
03~4.0(-=
根据以上计算公式，分别计算出气体力、惯性力、摩擦力。
6．切向力
切向力按照公式：i
i
i p F T θλθλ
θ22sin 12sin 2(sin -+
=
在多列压缩机中，总切向力等于各列切向力Z T 与总的旋转摩擦力r F 的总和。
即： i i
i i
Z F T
T +=
∑=1
计算往复运动部件的质量
第一级列 c p l s m m m m ++=113.0=0.3×8+8.146+4.5=15.046 kg 第二级列 c p l s m m m m ++=223.0m s2=0.3×8+8.138+4.5=15.038 kg
往复摩擦力fi F 是一个定值，依据公式 sn
N F m
i fi 2)
11(
)
7.0~6.0(-=η
分别计算出各个列的气体力、摩擦力、惯性力，并且按照各个角度正负值叠加，从而得出各列的活塞力，下图所示。
飞轮矩：49.520188
作第一列气缸的气体力、往复惯性力、往复摩擦力、活塞力及切向力图。
其中：红线表示气体力图；绿线表示往复惯性力图；蓝线表示往复摩擦力图和切向力图；黑线表示了活塞力图。
切向力值按照公式 )sin 12sin 2(sin 2
2
θ
λθ
λθ-+
=pi i F T 计算
第二列
按照第二列超先90度合成切向力
计算知其实际平均切向力和理论平均切向力分别为9369.867 (N); 40366.2 (N)
所计算的飞轮矩为：43.795 Nm2。