(往復(fù)式壓縮機(jī))作業(yè)論文解讀

1、往復(fù)式壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用作業(yè)姓名：學(xué)院：專業(yè)：班級：學(xué)號：聯(lián)系電話：（1）以蓋側(cè)吸氣盤片閥為例，建立氣閥工作過程的數(shù)學(xué)模型。解：（2個假設(shè)）忽略氣體與壁面的熱交換；氣體為理想氣體。對氣體流動微分方程式和閥片運(yùn)動規(guī)律的微分方程式聯(lián)立求解，具體形式為:d2hMvw2珥Ps- p)Ap-ZP(H + h)dpk-1式中Ps(衛(wèi))PssvAss 2k -1RTsll-C-1) k -wpPsdVwVk :比熱比；t:時間， p :氣缸內(nèi)氣體壓力，V :氣缸內(nèi)氣體容積， p s:吸氣腔內(nèi)氣體壓力,s;（:svAsv）:吸氣閥瞬時有效閥隙面積，m2;R :氣體常數(shù)，J /kgK;Z : 一個氣閥中的彈簧

2、數(shù)，取Z = 1;p:彈簧剛性系數(shù)， H :彈簧預(yù)壓縮量, h :閥片位移，m;w :曲軸旋轉(zhuǎn)角速度,N /m;m;rad / s.初始條件和邊界條件：（初始條件）閥片即將離開閥座的瞬時為初始時間 t,相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為初始角。其初始11=0=0dyd 日 e=od2y條件有四個，即：初始位移、初始速度、初始加速度和氣缸內(nèi)氣體的初始壓力。閥片的初始位移 y、初始速度和初始加速度均為0,即：(邊界條件)氣缸內(nèi)氣體的初始壓力用力平衡公式計算。閥片即將離開閥座時:片- F? - F3 = 0（對吸氣閥）F1 = PosAPF2 = ZPh。F3 = Poa式中F；:缸內(nèi)氣體對閥片的作用力; f2：閥彈

3、簧的作用力；F3氣腔內(nèi)氣體對閥片的作用力;A：閥片受力面積；Ap :閥座出口處通道面積；F0：缸內(nèi)的初始?xì)怏w壓力；Pos；吸氣腔內(nèi)的初始?xì)怏w壓力 則可得到式子PosApP)AZPHo = 0亠 1 或Pos= ( PoA ZPHo)2Ap(2) 氣流脈動對往復(fù)式壓縮機(jī)性能有何影響？消減往復(fù)式壓縮機(jī)氣流 脈動的方法有哪些？答：氣流脈動對往復(fù)式壓縮機(jī)的排氣量、功率消耗，對氣閥工作都有影響。氣體壓力脈動對壓縮機(jī)熱力學(xué)性能的影響可歸納為四類：1. 軸功率與計算的正常軸功率相等，但排氣量低于計算值;2. 排氣量與計算值相符，軸功率比計算的軸功率大；3. 排氣量與軸功率均比計算的正常值大；4. 排氣量與軸

4、功率均比計算的正常值小。無論屬于哪一類影響，都使得壓縮機(jī)的效率降低。因氣體壓力脈動增加的功率損失約在420沱間名義 排氣壓門權(quán)圖1為未受壓力脈動影 響的壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)指 示圖，并作為比較各種壓 力脈動影響的基礎(chǔ)。圖中，a點(diǎn)的吸氣壓力和 c點(diǎn)的排氣壓力與名義 吸氣壓力和排氣壓力重 合。壓縮過程線a-b線和 膨脹過程線c-d線用計 算確定。圖4,1圧縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)指示圖圖2表明了第一類影響 此時，排氣側(cè)的壓力脈動很大，且使點(diǎn)c的壓力大于名義排氣壓力。因而在排氣 終了時，殘留在余隙容積內(nèi)的氣體較正常情況下多， 使膨脹過程線c-d從正常位 置向右移動。吸氣側(cè)的壓力脈動使吸氣過程線 d-a向下移動，使a點(diǎn)

5、的吸氣壓力 低于名義吸氣壓力。彳亍程氣傢旳J脈勁心生fJ第一類曙響圖3表示指示功的變化。面積A1和A3表示減少的指示功。面積A2和A4為 增加的指示功。且有A1 A A2 A4 ,因而軸功率與計算的正常軸功率相符， 但排氣量低于計算值。圖4中，功損失與正常情況下氣體吸、排氣過程的功損失不同。面積ADL表示正常情況下排氣過程的功損失。當(dāng)排氣管道上出現(xiàn)壓力脈動時，缸內(nèi)氣體壓力沿 圖上實(shí)線變化，排氣腔內(nèi)氣體壓力沿圖上虛線 變化。面積ADL表示氣體流 經(jīng)氣閥和管道時的損失，它與面積 ADL相等。指示圖中排氣腔內(nèi)氣體壓力與名 義排氣壓力之間的面積，是排氣腔內(nèi)壓力脈動引起的損失。(3) 闡述(數(shù)學(xué)模型)的

6、最優(yōu)化設(shè)計過程數(shù)學(xué)模型為研究壓縮機(jī)工作過程提供了重要工具。利用數(shù)學(xué)模型可求得不同 工況、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下氣體熱力學(xué)參數(shù)的變化，指示功，排氣量，氣閥運(yùn)動 規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計，或開展專題研究，如壓力脈 動研究；氣閥升程研究等。最優(yōu)化設(shè)計可以表述為：在滿足約束條件時，使目標(biāo)函數(shù)極小化。目標(biāo)函數(shù) 是設(shè)計者追求的最優(yōu)指標(biāo)，它與設(shè)計參數(shù)，即自變量之間有一定關(guān)系。約束條件 是自變量間的相互制約關(guān)系。在壓縮機(jī)中，目標(biāo)函數(shù)反映了壓縮機(jī)的一種性能。 由于能源對人類生活所起的重大作用， 許多目標(biāo)函數(shù)與壓縮機(jī)能耗指標(biāo)有關(guān)， 要 求在保證排氣量的前提下耗功最小。解決上述問題的步驟如下：一、列出數(shù)學(xué)

7、模型為了使數(shù)學(xué)模型簡化，可以作以下假定：1. 吸、排氣腔容積無限大，故腔內(nèi)的溫度和壓力不變，且等于名義吸、排氣 壓力和吸、排氣溫度。壓縮機(jī)吸、排氣管道中的壓力脈動將使壓縮機(jī)的比功率上升，但采取一些技術(shù)措施后，能使壓力脈動量降低到很低的水平，因而可采用此假定。2. 空氣為理想氣體常溫下排氣壓力為3 105N/m2的空氣，其壓縮因子幾乎等于 1,完全可按 理想氣體來處理。3. 氣體在吸、排氣腔通道內(nèi)的流動以及通過活塞與氣缸間隙的泄漏均為絕熱 流動，并可用穩(wěn)定流動公式計算。4. 吸、排氣閥有良好的運(yùn)動規(guī)律。按上述假定，列出能量平衡式、質(zhì)量平衡式、氣閥運(yùn)動規(guī)律方程式、流量計 算式等一組公式，用龍格-庫

8、塔法求解。二、作平面圖轉(zhuǎn)速給定后，壓縮機(jī)的排氣量 Ve和比功率q為氣缸直徑D和行程S的函數(shù)，即Ve 二 Ve(s,D)； q=q(s,D)在Ve - s - D直角坐標(biāo)系和q-s-D直角坐標(biāo)系中，排氣量 Ve和比功率q均系曲面。 如圖5.2所示。倒5.2冊:七駅化初*功*空 ZX將排氣量曲面和比功率曲面投影到 s-D平面內(nèi)，得到一組等Ve線和等q線， 如圖所示。126# 卜絨和# q線r/niiiib p=3h 105 N/nH).075侖 0J25o Mqy閔.”Q(g)等兒線和等9線(N=【0O0j7mi】=3xi2N/m2)三、求最佳行程Sop和最佳氣缸直徑Dop3圖5.35.5中，與V

9、 Om /min的等排氣量線相切的等q線，其切點(diǎn)表示該 轉(zhuǎn)速下最佳的行程和缸徑。不同轉(zhuǎn)速下有不同的最佳缸拚和行程：N=500 r / min 時，Sop = 158 mm,Dop=304mm ;N=750 r / min 時，Sop =117 mm,Dop=309mm ;N=1000 r / min 時，Sop 二 88 mm,D op二313mm .在某臺兩級壓縮機(jī)中間冷卻器優(yōu)化設(shè)計時， 建立并確定的目標(biāo)函數(shù)不但考慮了節(jié) 能，而且考慮了設(shè)備投資。這樣得出兵中間冷卻器的最佳尺寸保證壓縮機(jī)的綜合 經(jīng)濟(jì)效益最佳。應(yīng)用中間冷卻器后，節(jié)省的能量如圖所示：【釣5 . G網(wǎng)級壓:細(xì)中阿泠卻壓縉機(jī)的丹田圖中

10、 p 1為吸氣壓力, 壓縮單位質(zhì)量氣體消耗 w = h 3 - h 采用兩級壓縮、中間冷 冷卻器內(nèi)無壓力損失，p 3為排氣壓力。單級壓縮的等熵指示功卻循環(huán)時，假定氣體在 壓縮單位質(zhì)量氣體消耗時,w為中間的功為w = ( h 2- h 1 )( h - h 4 )與單級壓縮相比，節(jié)省的功為I-w - ( h - h 2 ) (h5 一 h 4 )實(shí)際上，氣體在中間冷卻器內(nèi)有壓力損失，中間冷卻器出口壓力為p 6 ,壓縮單位質(zhì)量氣體消耗功W為I Iw = (h2- hi) (h7 - h 6 )與單級壓縮相比，節(jié)省的功為I Iw =( h 3 - h 2 )( h - h 6 )理論上，氣體在中間冷

11、卻器內(nèi)放出的熱量越多，溫度 匕 越低，節(jié)省的功越多。為此需增加傳熱面積或傳熱系數(shù)。增加傳熱面積可降低 匕，但同時增加了中間 冷卻器的造價。增加流體速度可提高傳熱系數(shù)，但增加了消耗于流體流動的泵功。 因此，存在眘最佳傳熱面積和冷、熱流體的流速，以及相應(yīng)的中間冷卻器最佳尺 寸。(4) 簡要闡述一種往復(fù)式壓縮機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，并評價該項技術(shù)。20往復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究Study on cooli ng system of reciprocati oncompressors專業(yè)：化工過程機(jī)械聯(lián)系電話名：許浩 學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院班級：研143班學(xué)號：1414305004 摘要

12、：針對水冷式壓縮機(jī)和風(fēng)冷式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成、設(shè)計原 則、特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了研究，使往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行的高效性、經(jīng)濟(jì)性 和可靠性等得到了保證，可作為壓縮機(jī)設(shè)計和應(yīng)用的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞:冷卻系統(tǒng);冷卻器;中冷器;壓縮機(jī)Abstract :The paper studied the compos ing , desig n rules , feature and applicati on of the cooli ng systems o f water-cool compressors and air-cool compressors, in order to en sure reciprocat

13、i on compressor s to run high efficie ntly , econo mically and reliablyprovides a basis for desig n and applicati on of the compressors.Key words:cooli ng system ;cooler ;in ter cooler ;compressor主復(fù)式壓縮機(jī)氣閥氣流脈動有限元強(qiáng)度及模態(tài)分析熱力學(xué)及動力學(xué)模擬壓縮機(jī)的主i機(jī)的主要性能參數(shù)線性壓縮機(jī)（冰箱制冷系統(tǒng)）排氣壓力范圍名稱鼓風(fēng)機(jī)低壓壓縮機(jī)中壓壓縮機(jī)高壓壓縮機(jī)- 超高壓壓縮機(jī)按所能達(dá)到的排氣壓力分

14、1000 X105Pa壓縮機(jī)在石油、化工、機(jī)械、采礦、制冷、制藥、冶金、建筑、土木、食品 和國防等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。 冷卻系統(tǒng)是壓縮機(jī)的重要組成部分之一， 它的 優(yōu)劣直接影響著壓縮機(jī)的性能和正常操作，因此對冷卻系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)予以足夠重 視。目前中國大量生產(chǎn)和應(yīng)用的壓縮機(jī)的冷卻部件技術(shù)十分落后，大都處于20世紀(jì)5060年代水平。然而冷卻器在多級壓縮機(jī)中起著舉足輕重的作用，對壓縮 機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能、經(jīng)濟(jì)性、成本和安全操作等都有影響。國產(chǎn)壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)與 國外產(chǎn)品相比差距很大，主要是冷卻性能不佳。對于水冷壓縮機(jī)，由于冷卻系統(tǒng) 性能差，操作工人只有開大水閥、加大冷卻水量以提高其冷卻能力，因此國產(chǎn)機(jī) 組

15、的耗水量往往是國外機(jī)組的3倍多。絕大多數(shù)石油化工、化工氣體壓縮機(jī)所用 的級間冷卻器多數(shù)仍沿用光滑管作為傳熱元件。1 冷卻系統(tǒng)的用途壓縮機(jī)的冷卻包括氣缸組件冷卻、級間冷卻、壓縮氣體排出壓縮機(jī)后的后冷 卻，以及潤滑油的冷卻等。冷卻效果好，可以降低壓縮機(jī)的排氣溫度，避免因氣 缸內(nèi)壁溫度過高導(dǎo)致的潤滑油變質(zhì)，減緩了氣缸的磨損；也可以避免因排氣溫度 過高導(dǎo)致潤滑油氧化而在設(shè)備、管道內(nèi)“積碳”發(fā)生的爆炸事故。對于水冷式壓 縮機(jī)，冷卻良好可以減少水量和電量的消耗。 冷卻系統(tǒng)良好，氣缸內(nèi)壁溫度就低 傳給氣體的熱量少，從而提高壓縮機(jī)的容積系數(shù)和溫度系數(shù)，進(jìn)而提高排氣量。 對多級壓縮，級間冷卻越完善，就越好。計算

16、表明，級間冷卻溫度每降低3 C 則壓縮機(jī)功耗可減少1 %,可見級間冷卻不僅可收到節(jié)能效果，而且對壓縮機(jī)保 持潤滑油性能、確保機(jī)器安全運(yùn)行都有重要意義。后冷卻可使氣體溫度降低，便 于將氣體中所含的水分與油霧進(jìn)行分離。2 冷卻系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)的選取往復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)中常用的冷卻介質(zhì)為水和空氣，故冷卻系統(tǒng)可分為水 冷式和風(fēng)冷式。對于中、大型壓縮機(jī)，排氣量較大，壓力高，所需傳遞的熱負(fù)荷 大，一般選用比熱容大、價格低、容易獲得的水作為冷卻介質(zhì)。應(yīng)該指出：運(yùn)行一段時間后，在冷卻系統(tǒng)內(nèi)會有水垢形成，致使水流通道截面積減小，水循環(huán) 的阻力增加，阻礙正常的熱交換，造成設(shè)備冷卻不良，增加功率消耗，甚至發(fā) 生事故。

17、因此，使用前必須對冷卻水進(jìn)行軟化處理，并當(dāng)水垢超過一定厚度時及 時將其清除掉?？諝饩哂忻赓M(fèi)易得、無需泵和水處理等輔助設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，故小型、 移動式或撬裝式壓縮機(jī)一般選用空氣作為冷卻介質(zhì)。當(dāng)在野外特別是在缺水地區(qū) 作業(yè)時，選用空氣冷卻較為適宜。顯然，風(fēng)冷效果比水冷效果差，壓縮機(jī)的軸功 率會相應(yīng)增大。吸氣壓力 Suction Pressure排氣壓力 Discharge Pressure注意；表壓(g) 魚壓(a)換算：1 MPa=10bar=10.1972kg f/cm2=145.04lbf/in2(psi)排氣量(容積流量)Delivery Volume定義；額定排氣壓力下壓縮機(jī)單位時間吸入的自

18、由空氣容積。 單位：辭/皿込，NnP/mintlata, 0DC), m3/ cfm(ft3/min), 換算：lm3/inin=35i 31467cfm3 冷卻系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前中國大量生產(chǎn)和應(yīng)用的壓縮機(jī)的冷卻部件技術(shù)十分落后，大都處于20世紀(jì)50 -60年代水平。國產(chǎn)壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)與國外產(chǎn)品相比差距很大，主要是冷卻性能不佳。對于水冷壓縮機(jī)，由于冷卻系統(tǒng)性能差，操作工人只有開大水 閥、加大冷卻水量以提高其冷卻能力，因此國產(chǎn)機(jī)組的耗水量往往在34 L/m3 ,是國外機(jī)組的3倍多。絕大多數(shù)石油化工、化工氣體壓縮機(jī)所用的級間 冷卻器多數(shù)仍沿用光滑管作為傳熱元件。3 .1水冷式冷卻系統(tǒng)冷卻器在多級壓

19、縮機(jī)中起著舉足輕重的作用，對壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能、經(jīng)濟(jì)性、 成本和安全操作等都有影響。常用的水冷式冷卻器有管殼式、元件式、套管式和 蛇管式等。管殼式冷卻器由外殼和管束組成，一般氣體在管間流動，冷卻水在管 內(nèi)流動。為了提高氣側(cè)的傳熱系數(shù)，可使冷卻水走管外，而氣體走管內(nèi)，氣體流 動速度得到提高。采用低翅的螺紋管或在光滑管外滾壓翅片而得的翅片管，其總 傳熱系數(shù)比光滑管提高0 .51倍，氣體出口溫度降低10C左右。元件式冷 卻器是將管束外穿散熱片組，固定組合后作為整體放入殼體，結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛用 于L型壓縮機(jī)，但不便于除垢清洗。套管式冷卻器是 2根同心管套在一起組成 的冷卻器，管間、管內(nèi)分別走2種流體，通

20、流面積小，流速大，利于傳熱，但 消耗的金屬多，結(jié)構(gòu)笨重，用于中、高壓體積流量小、換熱面積較小的場合。將 套管式冷卻器的套管直徑加大，可改善冷卻效果。蛇管式冷卻器是將換熱管繞 成螺旋形置于水箱中，氣體在管內(nèi)流動，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、冷卻效果不 受水質(zhì)的影響等優(yōu)點(diǎn)，用于小型壓縮機(jī)或高壓壓縮機(jī)。水冷式壓縮機(jī)氣缸的冷卻是通過水在缸內(nèi)壁與缸套之間的空隙內(nèi)流動來實(shí)現(xiàn) 的。設(shè)計時應(yīng)保證水流通道暢通，不應(yīng)在流道中產(chǎn)生死區(qū)或氣囊，以免影響冷卻 效果。要保證壓縮機(jī)不工作時水腔中的冷卻水能全部放出，以使機(jī)器氣缸在 0 c以下時不致凍裂。對于水冷式多級壓縮機(jī)，必須對冷卻系統(tǒng)中的各組件進(jìn)行 合理組織以獲取較佳的冷卻

21、效果，可分為串聯(lián)式冷卻系統(tǒng)、并聯(lián)式冷卻系統(tǒng)和混 聯(lián)式冷卻系統(tǒng)。對于兩級壓縮機(jī)常用串聯(lián)式冷卻系統(tǒng)，冷卻水順序經(jīng)過中冷器、 各級氣缸水套，最后經(jīng)后冷器排出，這樣有利于提高溫度系數(shù)，保證壓縮機(jī)的 排氣量。這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、耗水量小的優(yōu)點(diǎn) ，但發(fā)生故障時不便于檢修。 對于級數(shù)較多的壓縮機(jī)常用并聯(lián)式冷卻系統(tǒng)，冷卻水從總水管分別流到每個需 冷卻的部分（各級氣缸、中冷器）,經(jīng)總溢水槽匯入總泄水管。進(jìn)入中冷器的全部 為最冷的水，故回冷完善，冷卻效果好，各部分的水量、水溫均可調(diào)節(jié)，但管線 復(fù)雜，水耗高?；炻?lián)式冷卻系統(tǒng)是每一中冷器與其相應(yīng)的氣缸水套構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng) 而各級之間為并聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有串聯(lián)和并聯(lián)兩者的

22、優(yōu)點(diǎn)，綜合性能較佳，但 管線較為復(fù)雜。3 .2風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)扇、中冷器及壓縮機(jī)上的散熱裝置等。對于風(fēng)冷式壓 縮機(jī)，無論是單級還是多級都需設(shè)置風(fēng)扇，將冷卻空氣按一定順序和方式強(qiáng)制 性地吹送到需冷卻的部位進(jìn)行冷卻。絕大多數(shù)風(fēng)扇采用軸流式，廣泛采用便于制 造的平直葉片，沿圓周對稱布置46片葉片。對于微型壓縮機(jī)，飛輪通常兼 作風(fēng)扇，因此設(shè)計時不僅要滿足飛輪矩的要求，還要滿足冷卻所需要的風(fēng)量。風(fēng) 冷式冷卻系統(tǒng)有吹氣式和抽氣式 2種送風(fēng)方式。吹氣式先冷卻氣缸組件，后冷 卻中冷器。抽氣式則是把中冷器置于風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)側(cè)，最冷的空氣先冷卻中冷器，而 后才冷卻氣缸組件，冷卻效果較好，但必須在機(jī)身上

23、標(biāo)明旋轉(zhuǎn)方向。小、中型壓 縮機(jī)常用單獨(dú)的電機(jī)通過皮帶傳動驅(qū)動冷卻風(fēng)扇，此時風(fēng)扇需置于中冷器與主 機(jī)之間。對于微型壓縮機(jī)，為簡化結(jié)構(gòu)、方便安裝，常采用由傳熱效果好的銅管彎制 而成的蛇管式中冷器，為改善冷卻效果，絕大多數(shù)小、中型壓縮機(jī)采用管殼式中 冷器。壓縮氣體走管內(nèi)，由風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻空氣橫向掠過管束，對其進(jìn)行冷卻。 可在管外纏繞翅片提高散熱效果，但必須保證翅片與管子間貼合緊密。對于氣缸和缸蓋,除用風(fēng)扇吹來的冷風(fēng)冷卻外，還通過在其上加設(shè)散熱片來 增加散熱面積，提高散熱效果。散熱片的厚度應(yīng)從根部到頭部遞減以符合鑄造工 藝要求。氣缸上的散熱片可沿環(huán)向或縱向布置，多采用冷卻均勻的環(huán)向布置式。 缸蓋上也應(yīng)

24、設(shè)散熱片，而進(jìn)氣閥室一側(cè)的進(jìn)氣溫度較低，可不設(shè)或少設(shè)散熱片。4 強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用近10余年來，強(qiáng)化傳熱技術(shù)發(fā)展迅速，而其在壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)上的應(yīng)用一 般限于管殼式水冷中冷器，目前已有一些應(yīng)用于工程實(shí)際的例子，取得了滿意 的效果。華南理工大學(xué)化工所研制的花瓣狀翅片管（PT管）冷卻器3已成功應(yīng) 用于D-100/7型空壓機(jī)。PT管是在銅或鋁管外壁軋制出尖齒狀的整體翅片，流 經(jīng)花瓣翅片的流體呈三維流動，湍動程度高，傳熱及流阻性能均優(yōu)于繞片管、翅 片管。不銹鋼波紋管是一種新型高效強(qiáng)化傳熱管，冷熱流體在波紋管的波峰與波 谷之間流動時流速和壓力發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動而達(dá)到充分的湍流。 由波紋管制成的

25、波紋管冷卻器的換熱系數(shù)比普通管殼式冷卻器高61 %。另外，波峰與波谷的存在使其可以軸向伸縮，相當(dāng)于設(shè)置了膨脹節(jié)，可有效減小溫差 應(yīng)力，便于污垢的脫落,具有防垢、自動除垢能力。在2D12-70/0 .1-1.3 型 天然氣壓縮機(jī)上應(yīng)用波紋管冷卻器表明，每年減少停機(jī)20次，減少停機(jī)時間 100 h ,設(shè)備維護(hù)費(fèi)用大幅度下降。5 散熱片間距與高度風(fēng)冷式壓縮機(jī)氣缸上加設(shè)散熱片，有助于提高氣缸的散熱效果。顯然，散熱 片高度越高、間距越小，散熱片就越多，散熱面積則越大。但是散熱片數(shù)增多及散熱片高度增加導(dǎo)致的散熱面積增大并不一定能產(chǎn)生散熱越好的效果。這是因為如果散熱片間距過小、高度過高時，反而阻礙空氣的流動

26、，冷卻氣體常常會滯留 于它們之間的空隙，冷卻效果反而變差。筆者通過實(shí)驗并對結(jié)果進(jìn)行分析認(rèn)為，一般的空氣壓縮機(jī)的散熱片偏高，為保證冷卻效果，應(yīng)確定出合適的散熱片高 度，散熱翅片間距不可過密，以避免增加熱阻、流動阻力和減小風(fēng)量。為制造方 便,可取散熱片間距為2 .83 .2 mm 。6 全無油潤滑壓縮機(jī)的冷卻對于全無油潤滑壓縮機(jī)，由于不能像有油壓縮機(jī)那樣通過潤滑油來帶走部分 摩擦熱，并且活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)采用非金屬材料制造，導(dǎo)熱性能比金屬環(huán)差得多。 因此，冷卻系統(tǒng)的作用顯得尤為重要，而風(fēng)冷型全無油潤滑壓縮機(jī)的冷卻系統(tǒng) 設(shè)計與水冷型相比更應(yīng)引起重視。板翅式冷卻器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便，由于采用全鋁材料而

27、使得其質(zhì)量 輕、外觀精美，比傳統(tǒng)的元件式冷卻器傳熱系數(shù)高。全無油潤滑壓縮機(jī)處理、排 出的氣體潔凈無油污，不存在阻塞問題，因而板翅式冷卻器特別適于在全無油 潤滑壓縮機(jī)上應(yīng)用。板翅式冷卻器已被應(yīng)用到 WW-25/10-Q型全無油潤滑壓縮 機(jī)上5,并逐漸在小型壓縮機(jī)上得到推廣。在對SW-2.5/7型風(fēng)冷全無油潤滑壓縮機(jī)進(jìn)行設(shè)計研究時,為保證冷卻效果, 采取了諸多措施：考慮到曲軸箱中不需要潤滑油，在曲軸箱底部采用全開通結(jié)構(gòu)， 使冷卻空氣經(jīng)底部開口直接進(jìn)入曲軸箱內(nèi)部，對氣缸和活塞組件進(jìn)行冷卻，進(jìn) 一步降低了氣缸和活塞組件的工作環(huán)境溫度，有利于提高非金屬活塞環(huán)和導(dǎo)向 環(huán)的運(yùn)行壽命；采用了三級風(fēng)扇冷卻方式，

28、一級風(fēng)扇輪上加裝了二級風(fēng)扇輪，在 曲軸的另一端增加了三級風(fēng)扇輪，使冷卻風(fēng)量充足；設(shè)置了導(dǎo)流風(fēng)罩，便于引導(dǎo) 冷卻空氣對氣缸體和缸頭進(jìn)行良好的冷卻；中冷器選用結(jié)構(gòu)緊湊的翅片管換熱 器。上述措施不僅使活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的性能、 可靠性得到了保證，還避免了密封 軸承過快磨損或燒毀等故障的發(fā)生。經(jīng)用戶實(shí)際應(yīng)用反映，該機(jī)性能穩(wěn)定可靠， 排氣溫度低，活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)的使用壽命高，不易損壞。表1SW-2.5/7型全無油潤滑壓縮機(jī)性能Tah. 1 Properties of SW-2. 5/ 7 oiHess 8 0007 優(yōu)缺點(diǎn)分析總結(jié)冷卻系統(tǒng)是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要保證之一，而國產(chǎn)壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)

29、的相關(guān)技術(shù)與國外相比仍較落后，主要是冷卻性能不佳，大都處于20世紀(jì)五六十年代水平，急需不斷更新改進(jìn)。特別是在能源緊張、節(jié)能降 耗要求和呼聲日益高漲的今天，對冷卻系統(tǒng)更新改造的需求更加迫切。相信隨 著對強(qiáng)化傳熱新技術(shù)的研究與應(yīng)用，以及相應(yīng)新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對壓縮機(jī)冷 卻系統(tǒng)的研究不斷改進(jìn)和完善，從而保證往復(fù)式壓縮機(jī)更加長期、高效、經(jīng)濟(jì) 和安全地運(yùn)行，使其更好地服務(wù)于社會。采用水冷式冷卻系統(tǒng)方案還應(yīng)注意以下問題 在冬天使用應(yīng)注意防凍問題。高寒地域冬季氣溫大部分時間在 0C以下,防凍問題應(yīng)引起足夠重視。11月份氣溫降低時，需適時將軟化水更替為防凍液。 防凍液一般由基礎(chǔ)液和添加劑組成， 基礎(chǔ)液主要是乙二醇和水，添加劑主要是染 色劑等。純乙二醇凝固點(diǎn)為12.5C左右，沸點(diǎn)為198C左右，隨著水的加入， 它的凝固點(diǎn)不斷降低，當(dāng)達(dá)到乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%時，其凝固點(diǎn)可達(dá)一68C。市場上一些劣質(zhì)防凍液基本是采用甲醇和乙醇勾兌，其沸點(diǎn)只有80C左右，如果夏季仍然使用，會影響換熱效果。 選擇合理的冷卻器結(jié)構(gòu)型式，提高冷卻器換熱效果，盡可能使冷卻器結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕。 避免腐蝕、結(jié)垢，便于清洗。循環(huán)冷卻水一般雖采用電子除垢器或鈉離 子交換軟化法進(jìn)行處理，但效果不佳。循環(huán)冷卻水的水質(zhì)受各種因素的綜合影響， 如濁度較高、懸浮物含量高、硬度較高，甚至含油，菌藻滋生嚴(yán)重。冷卻水的循 環(huán)使用，給冷卻器帶來腐