第八章 压缩机

1第八章压缩机压缩机是制造压缩气体的设备。活塞式叶轮式压缩机（狭义)鼓风机通风机2第一节单级活塞式压缩机的工作过程单级压缩机的主要部分为活塞、气缸、吸气阀、排气阀、空气滤清器和空气瓶。一、单级活塞式理想压缩机的工作过程依靠气体一次流经气缸，达到所需的工作压力；活塞到达上止点时，活塞顶面与缸盖底面正好接触而不相撞，即两者间隙为零；气体流进、流出气缸不存在流动阻力的情况。3活塞从上止点向下止点移动，气体进入气缸，气缸容积增大，气体压力与外界压力p1相等。4-1吸气过程活塞从下止点向上止点移动，气缸容积变小，气体被压缩，吸气阀关闭，排气阀尚未开启。气缸内气体的质量不变，压力由p1升高到p2，比容减小。1-2压缩过程2-3排气过程活塞上行到上、下止点间的某一位置时，缸内压力与空气瓶压力相等时，排气阀打开，缸内气体在定压下排入到空气瓶中。4二、单级活塞式理想压缩机的耗功计算211221ctWpVpdVpVW压缩机说消耗的机械功等于压缩过程所耗的技术功。压缩机耗功的多少，因压缩过程的性质不同而异，它是衡量压缩机性能优劣的主要指标。5压缩过程有两种极端情况：定温压缩：绝热压缩:实际过程：多变过程（耗功介于定温压缩和绝热压缩之间）耗功最小耗功最大对压缩机气缸加强冷却，使实际的压缩过程尽量接近定温压缩，不但能够减少压缩机的耗功，而且可以使压缩终点气体温度不致过高。活塞式压缩机采用水套冷却时的多变指数为n=1.2---1.36三、单级活塞式实际压缩机的工作过程吸气时缸内压力小于外界压力p14-1吸气过程1-2压缩过程2-3排气过程排气时气缸内压力大于排气道前压力3-4余隙容积内高压气体的膨胀过程为保证活塞在运动中不致碰撞敲击汽缸盖，在活塞与汽缸盖间有一个很小的余隙，这一余隙的容积称为余隙容积，用Vo来表示。7第二节容积效率和多级压缩余隙容积的存在，对压缩机的耗功和供气量都有影响。一、余隙容积对压缩机耗功的影响理论上，余隙容积对压缩机的耗功没有影响。但实际上由于余隙容积的存在，使压缩机活塞往复一次的吸气量减少，若制造相同质量和相同压力的压缩气体，活塞往复次数要更多。所以余隙容积不能过大。8二、余隙容积对压缩机供气量的影响容积效率：14SV-VVv有效吸气容积气缸工作容积1n1(1)v1、余隙比增加，容积效率降低尽量减小压缩机余隙容积，降低余隙比，一般规定压缩机的余隙比为2%--6%2、增压比提高，容积效率降低应严格控制增压比不能过大。增压比越高，压缩终点的气温也越高，当温度超过滑油自燃点时，滑油就会自燃。因此压缩终点气体温度不超过160℃，增压比一般以为宜。7余隙比增压比9三、多级压缩和级间冷却生产实践中往往需要压缩机提供更高压力的压缩气体，使得单级增压比超过7，此时必须采用多级压缩和级间冷却。比如船舶上启动主机用的压缩空气3MPa左右，如果采用单级压缩，不当容积效率低，而且压缩终点温度很高，因此采用的是两级压缩。10低压缸冷却器高压缸12pp()中间压力23pp与单级压缩相比，采用多级压缩和级间冷却的优点是：增压比降低，提高了容积效率；压缩终点温度降低，保证了良好的润滑，提高了工作可靠性和机器寿命。省功，使得压缩机耗功减少。11四、最佳增压比和最佳中间压力的确定确定最佳中间压力和最佳增压比的思想是：按照压缩机消耗机械功最少的原则，对其进行数学分析求极小值，从而得到对应于耗功极小值的最佳中间压力和最佳增压比。二级压缩:12pp终初三级压缩:3123pp终初i级压缩:i12ipp终初12第三节叶轮式压缩机叶轮式压缩机的特点：连续吸、排气体，无余隙容积，转速高，单位时间内供气量大；一级压缩所提供的压力较小。叶轮式压缩机的适用范围：大流量、低压力叶轮式压缩机的分类：离心式轴流式13一、叶轮式压缩机工作原理叶轮式压缩机是使气流在流过叶片间的同时获得高速和升压，然后在具有扩压作用的流道中将速度能转化为压力能（速度降低，压力升高），使压力进一步提高。流速增加流速降低，压力升高14气流从一侧经收缩器速度增加，径向流入叶轮；导向叶片使气流沿轴向流动；在转子上工作叶片的推动下，气流获得高速；后进入扩压通道，速度降低压力升高；后经扩压器，压力进一步提高，最后排出。轴流式：离心式：转子被带动旋转之后，空气从叶轮中心部位沿轴向进入叶轮叶片之间，在离心力的作用下被高速从叶轮边缘甩出；经过扩压流道，压力升高，速度降低；再经涡壳，压力进一步升高，最后排出1516压气机转子透平转子17二、叶轮式压缩机的耗功tqhw0q动能变化近似为零，势能变化忽略12cwhhh18三、叶轮式压缩机的绝热效率绝热效率：可逆绝热压缩时消耗的机械功为不可逆绝热压缩时消耗的机械功为cw'cw'cccww叶轮式压缩机的绝热效率应该保持在0.8--0.9的范围内