(完整版)过程流体机械2.容积式压缩机(2.1节)

§2.1 往复压缩机基本构成和工作过程
内容提要 往复压缩机总体结构？
往复压缩机的工作过程？ 往复压缩机理论循环和实际循环的区别？ 为什么要采用多级压缩？
§2.1 往复压缩机基本构成和工作过程
§2.1.1 基本构成和工作原理
➢ 结构示意图：立式 L型 H型 L型动画 V型动画
➢ 机构学原理图：有十字头、无十字头
等温过程:
pV
p1V1
V
p1V1 p
代入式（2-2）可得：
Wi is
p1V1 ln
p2 p1
多变过程:
pV n
p1V1n
V
(
p1V1n
)
1 n
p
（2-4）
代入式（2-2）可得：
W
p1V1
n [( n 1
p2
)
n1 n
p1
1]
§2.1.2.1 级的理论循环
§2.1.2.2 级的实际循环
一 . 级的实际循环的特点：
③机器热效率高（因为泄漏少）； ④结构复杂，往复式的易损件较多； ⑤气体脉动大，易引起气柱、管道振动。
§2 容积式压缩机
——主要讲解往复式压缩机
➢§2.1 往复压缩机基本构成和工作过程 ➢§2.2 往复压缩机热力和动力性能 ➢§2.3 往复压缩机气阀和密封 ➢§2.4 往复压缩机调节和其他附属系统 ➢§2.5 往复压缩机选型和结构实例 ➢§2.6 回转式压缩机
级的理论循环的特点： • ①气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ无压力损失，且进、排气压力无波动。 • ②压缩过程为绝热或等温过程。 • ③所压缩气体为理想气体，压缩过程指数为定值。 • ④被压缩气体全部排出汽缸。 • ⑤无泄漏。 基本概念： • ①内止点（下止点） • ②外止点（上止点） • ③进程—走向外止点 • ④回程—走向内止点 • ⑤行程—两止点间距离 • ⑥示功图（P-V图）
V1
p（ dV）
排气过程功：p2V2
§2.1.2.1 级的理论循环
指示功：
Wi
p2V2
p1V1
V2 V1
pdV
p2 Vdp p1
J
绝热过程:
pV k
p1V1k
V
(
p1V1k
)
1 k
p
代入式（2-2）可得：
Wiad
p1V1
k
[(
p2
k 1
)k
k 1 p1
1]
（2-2） （2-3）
§2.1.2.1 级的理论循环
t
VS 3 VS 2
（2-8）
§2.1.2.2 级的实际循环
吸气系数=容积系数×压力系数×温度系数
即：
s
v p
t
VS1 VS 2 VS VS1
VS3 VS 2
VS3 VS
实际进气量：
Vs3 v p t Vs s VS
（2-9）
§2.1.2.2 级的实际循环
1.容积系数 v
理想气体：
§2.1.2.2 级的实际循环
③ 过程指数不是定值 （由于冷却和热惰性因素，壁面温度基本恒定） 吸气—吸气过程气体吸收热量 排气—排气过程气体放出热量 压缩—压缩过程为多变过程，压缩过程指数为变量 （吸热压缩 绝热压缩 放热压缩） 膨胀—膨胀过程为多变过程，膨胀过程指数为变量 （放热膨胀 绝热膨胀 吸热膨胀）
• 根据汽缸中心线与地平面的相应位置，可分为： 立式、卧式、角度式
• 对动式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动两两相向； 对置式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动不对称。
§2.1.2 压缩机级的工作过程
2.1.2.1 级的理论循环
循环:一次进气、压缩、排气过程为一次循环。 （曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现进气、压缩、排 气的过程，即完成一工作循环）
工作腔进行相同级次的压缩） 级差式：活塞和汽缸构成两个或两个以上工作腔（工作腔内进行
不同级别的压缩） 级：完成一次气体压缩称为一级 平衡腔：不进行气体的压缩的容积腔，其中通入适当压力的气 体，
以使活塞往返行程中的活塞力比较均衡。
§2.1.1 基本构成和工作原理
➢ 压缩机结构形式
• 列：把一个连杆对应的一组汽缸及相应动静部件称为一列 （几个连杆就是几列）； 一列可能对应一个汽缸，也可能对应串在一起的几个汽缸。
§2.1.2.1 级的理论循环
1.理论循环级的进气量（行程容积） 行程容积=活塞迎风面积×行程
Vs ApS
（2-1）
理论进气量 =行程容积 V1 VS
2.理论循环指示功（活塞对气体做功为“正”） 指示功：完成一个循环所需要的外功。 功＝力×位移
吸气过程功： p1V1
p
Ap
S
pV，功压缩过程功：V2
④有泄漏
⑤非理想气体，为实际气体
⑥进气或排气系统为固定密封容积
§2.1.2.2 级的实际循环
§2.1.2.2 级的实际循环
二 . 实际循环级的进气量
容积系数—由于余隙容积气体膨胀使进气量减少的程度
v
VS1 VS
（2-6）
压力系数—由于进气压力降低使进气量减少的程度
p
VS 2 VS1
（2-7）
温度系数—由于进气温度升高使进气量减少的程度
§2 容积式压缩机
• 容积式压缩机
依靠工作腔容积的变化来压缩气体，工作腔容积的变 化是由运动部件的周期运动来实现的。分为：往复式压缩机 和回转式压缩机。
• 容积式压缩机的特点
①机器转速的改变对工作容积的变化规律没直接影响，故 压力与流量关系不大，工作稳定性较好；
②气体的吸入、排出与气体性质无关，故适应性强、易达 到较高压力；
v
Vs1 Vs
Vs
V 1 Vs
1
V 1 Vs
1 Vc Vs
1 m
1
1
1 m
1
实际气体：
V
1
Z4 Z3
1 m
1
• 影响λv的因素(Vs一定时)：
1）α
（2-10） （2-11）
2）ε
3）m
§2.1.2.2 级的实际循环
➢ 总体构成：视频
• 工作腔部分 汽缸、气阀、活塞
• 传动部分 曲轴、连杆、十字头、活塞杆、十字头销、曲柄销
• 机身部分 支承（连接）气缸与传动部分
• 辅助部分 润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、缓冲器
§2.1.1 基本构成和工作原理
➢ 汽缸的基本形式
单作用：活塞只有一个工作面，活塞和汽缸构成一个工作腔。 双作用：活塞有两个工作面，活塞和汽缸构成两个工作腔（两个
①进、排气阀有损失; 进、排气阀阀腔不是无限大，有压力波动; 工作容积间断吸气和排气，有压力脉动
（实际进气压力低于名义值；实际排气压力高于名义值） （进、排气过程由直线变为曲线） ②有余隙存在
– 活塞与气缸端面 – 活塞环、气缸、活塞间隙 – 汽缸与气阀的通道（见教材P46：图2-40） – 活塞杆与汽缸底座的间隙（在填料以前部分） （实际循环有一个膨胀过程）