第二章 容积式压缩机_4

LOGO容积式压缩机过程流体机械作业题(9月30日交)1.利用单级单作用活塞式压气机制备0.8MPa的压缩空气,汽缸直径300mm，活塞行程200mm，相对余隙容积为0.05，曲轴转速为400r/min。压气机吸入空气的参数为P1=0.1Mpa,T1=20°C，压缩过程的多变指数为1.25。若压气机的定温指示效率为0.77，试计算压气机的容积流量、排气温度及带动压气机所需的原动机的功率（假设压力系数、温度系数及泄漏系数均为1，压气机的外部摩擦损失忽略不计）。2.思考题管网系统压力不变的情况下，活塞式压缩机进气压力降低，对压缩机的工作性能有何影响？例如压缩机在高原上运行时，压缩机的工作性能有何变化？分析造成活塞式压缩机排气量减少的原因有哪些？往复活塞压缩机可简称为往复或活塞式压缩机。前者取其运动形态——英语国家与日本；后者取其结构形态——欧洲非英语国家；在中国标准中用全称。往复式压缩机：Reciprocatingcompressor容积式压缩机：PositiveDisplacementcompressor内容回顾：多级压缩三级压缩机流程图1级2级3级1234567891，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器◇节约压缩气体的指示功；◇排气温度限制；◇提高容积系数；一般，压缩比8时，应采用多级压缩.原因：◇降低活塞上的气体力。增加气缸——减小压缩比，减少余隙的影响；中间冷却器——降低气体温度，降低压缩机功耗。多级压缩与单级压缩所需轴功的比较三级压缩所需外功常用的级数：2~6级分三级绝热压缩所需的轴功一级绝热压缩所需轴功第二章容积式压缩机往复式压缩机典型结构及工作过程1往复式压缩机的热力性能及动力性能2往复式压缩机的气阀与密封3往复式压缩机的调节与控制4往复式压缩机的选型与结构实例5菜单6回转式压缩机2.2往复式压缩机热力和动力性能菜单热力性能：排气压力、排气量、排气温度以及功率和效率动力性能：压缩机运行过程中各种力及力矩分析、飞轮矩的确定及力和力矩的平衡2.2.1压缩机的热力性能（１）排气压力压缩机最终排气压力的大小由排气系统和管路的压力决定。压缩机排出压力=排气系统压力+管路阻力压缩机铭牌上额定排气压力为额定工况下的压力，即额定转速、额定流量、设计系统压力及管路阻力下。管排气系统pppd排气压力排气压力：气体量的供需决定排气系统的压力：“背压”压缩机启动过程中压力建立排气压力第一级第三级第二级第四级进、排气系统形式（２）排气温度压缩机末级压缩终了气体温度排气温度:压缩机出口法兰Td’是影响压缩机正常运行的重要参数•排气温度过高，润滑油黏度降低、性能恶化积炭及气体含油成分增加；•排气温度过高，发生腐蚀、爆炸等现象排气温度过高的原因？改善措施？采用多级压缩、进气冷却，气体成分变化等)(KTTnnsd1-eTT’dd注意：对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石油气时，务须注意超负荷和超温的问题。(３）排气量（容积流量）排气量：容积流量指单位时间内末级排出气体qvd换算到第一级进口状态的压力、温度时气体的容积值。析出的水蒸气、被洗涤气体均计入排气量，排气量是吸气量与泄露量差值，计算压缩机的几何尺寸•供气量：将单位时间内排出的气体的容积换算到标准状态干气体容积值,标准容积流量；用户真正获得的干气体量（不仅仅是最后级排出气体）/hm/minm33或单位是vcvdsdssdvdvqqZZTTppqq111各级工作腔容积的确定nηqVvvs11nηqVvvs11isaisaippppppi111--压缩机第一级工作腔容积：按照前一级排出的气体要为下一级所吸进的原则，任意i级的工作腔容积：析水系数的计算公式：V1111ssiviciisisivsiZZηλλTTppnqV（４）功率与效率功率：单位时间内消耗的功（a）指示功率单缸单作用气缸：n—曲轴转速，r/min(rpm)。双作用气缸：WNNN左右双12101111160mmisVhpmnNpVWmp----NiN左N右多级气缸：（b）轴功率压缩机输入轴上的功率为输入功率（即轴功率）。压缩气体的指示功率Ni；压缩机机械摩擦损失功率Nm轴功率：摩擦损失功率Nm不易计算，一般用机械效率来解决。miZNNNmiZzmmzimNNNNNN-1WNNNN....总ηm—压缩机总的机械效率，考虑各机械摩擦损失。常见压缩机摩擦点：活塞与气缸；活塞杆与填料函；十字头与滑道；连杆与十字头销；连杆与曲轴瓦；曲轴与轴瓦等。大、中型压缩机：ηm=0.86~0.92小型压缩机（无十字头）：ηm=0.85~0.90高压压缩机：ηm=0.80~0.85多级压缩的总轴功率：减少摩擦损失功率的措施：机组大型化结构优化设计接触部位采用低摩擦系数材料......mmmmNNNNN总（C）驱动机输出功率Ne与轴功率Nz之间的关系？驱动机（原动机）：电机、柴油机、汽轮机。传动方式：三角带；齿轮减速器；弹性联轴节。一般驱动机要有（5~15)%的功率储备（富裕量）。电机额定功率：N=（1.05~1.15)NeW此计算结果经圆正后成为选择电机功率的最终结果。99.0~96.0---ccczeNN如：带传动：手册。传动效率，查机械设计（5）热效率热效率：反映实际循环指示功与理论循环指示功的差异:等温指示效率,绝热指示效率①等温指示效率：②等温轴效率（全等温效率）实际循环指示功率等温理论循环指示功率-----iisiisisiNNNNNNZisis一般：75060.~.is压缩机绝热轴效率：（小型机）（中型机）大型机）一般：700650800700850800.~..~.(.~.adadad绝热下：NNadimzadad-总结：各功率与效率之间的关系图电机功率N、电机输出功率Ne、轴功率Nz与指示功率Ni之间的关系图(6)压缩机的比功率比功率：单位排气量所消耗的功率。反映压缩机的经济性，功率利用率的指标。Vd—压缩机实际排气量。比功率越小，压缩机经济性越好，单位功率对气体作功越多。通常用来衡量空气压缩机的热力性能指标min3mkWVNdZ比功率2.2.2压缩机的动力性能目的：分析各种作用力及力矩，指导压缩机的结构设计，及压缩机基础和减震设计,保证压缩机安全平稳运行压缩机工作时，作用力有哪几种？（1）压缩气体的作用力；（气体力）（2）运动件产生的惯性力；（往复惯性力和旋转惯性力）（3）摩擦力。（往复摩擦力和旋转摩擦力）气体力：汽缸内气体受活塞压缩时所产生的作用力。是内力，不传到汽缸外部惯性力是自由力(1)气体力气体力的计算（Fg）)mA)ppApFpaipig2（—活塞承压面积。—（压力差。—汽缸内活塞两侧气体—gFVh=VsVs'Vs△V1V0Wi21abcd34p2p1p'1△p1vp0△p2p'2p'2△p20pv△p1p'1p1p243dcba12WiV0△V1VsVs'Vh=Vs实际压缩过程：1.吸气过程PS2.压缩过程Pi3.排气过程Pd4.膨胀过程PipiPdpiPS气体力受力图：（以活塞杆受拉力为正）在止点位置满负载停车气体力最大，成为最大活塞力FgθFg=piAp360°180°βθ(2)惯性力计算往复惯性力：旋转惯性力：活塞运动的速度与加速度曲轴角速度：ω曲轴连杆长度比：λ=r/ι一般：λ≤0.25~0.2活塞外止点：θ=0活塞内止点：θ=180°加速度）质量(amIs向心加速度）旋转质量(rmIrr2βθ活塞的位移：--2141conconrxcoscos--lrlrx230222coscosrdtdandtdsinsinrdtdx活塞加速度：角速度：活塞速度：βθ曲轴曲轴类型曲柄轴曲拐轴曲轴汽缸十字头活塞及活塞杆十字头滑道分析思考题三级活塞式压缩机如果发现二级排气压力过高，其他级压力没有变请分析可能是哪些原因造成的？