第2章 容積式壓縮機(jī)

1、2.1 往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程2.2往復(fù)壓縮機(jī)熱力性能和動(dòng)力計(jì)算往復(fù)壓縮機(jī)熱力性能和動(dòng)力計(jì)算2.3往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封2.4往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng)2.5往復(fù)壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例往復(fù)壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例2.6回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)目錄CONTENTS第二章 容積式壓縮機(jī)2.1 往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程往復(fù)壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作過程2.1.1基本構(gòu)成和工作原理基本構(gòu)成和工作原理1. 總體結(jié)構(gòu)和組成總體結(jié)構(gòu)和組成 一般壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)部件可分為三大部分：工作一般壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)部件可分為三大部分：工作腔部分，傳動(dòng)部分（曲

2、軸、連桿、十字頭），腔部分，傳動(dòng)部分（曲軸、連桿、十字頭），機(jī)身部分機(jī)身部分2. 機(jī)構(gòu)學(xué)原理和構(gòu)成機(jī)構(gòu)學(xué)原理和構(gòu)成 3. 氣缸基本形成和工作腔氣缸基本形成和工作腔 （a）單作用）單作用 （b）雙作用）雙作用 （c、d）級(jí)差式）級(jí)差式2.1.2 壓縮機(jī)級(jí)的工作過程壓縮機(jī)級(jí)的工作過程 被壓縮氣體進(jìn)入工作腔內(nèi)完成一次氣體壓被壓縮氣體進(jìn)入工作腔內(nèi)完成一次氣體壓縮稱為一級(jí)，每一級(jí)由縮稱為一級(jí)，每一級(jí)由進(jìn)氣、壓縮、排氣進(jìn)氣、壓縮、排氣（理（理論情況）等過程組成，完成一次過程稱為一個(gè)論情況）等過程組成，完成一次過程稱為一個(gè)循環(huán)。循環(huán)。1. 級(jí)的理論循環(huán)級(jí)的理論循環(huán) 注意五大假設(shè)注意五大假設(shè)（1）理論循環(huán)級(jí)的

3、進(jìn)氣量）理論循環(huán)級(jí)的進(jìn)氣量 spVAs（2）理論循環(huán)指示功）理論循環(huán)指示功 絕熱過程：絕熱過程： 等溫過程：等溫過程： 多變過程：多變過程：2. 級(jí)的實(shí)際循環(huán)級(jí)的實(shí)際循環(huán) （1）與理論循環(huán)的差別）與理論循環(huán)的差別 a.汽缸有余隙容積汽缸有余隙容積 b.進(jìn)、排氣通道及氣閥有阻力（壓力損失）進(jìn)、排氣通道及氣閥有阻力（壓力損失） c.氣體與汽缸各接觸壁面間存在溫差氣體與汽缸各接觸壁面間存在溫差 .21pipWVdp12111()11kkkikpWpVp21 11lnipWpVp121 1111mmipmWpvmp（2）實(shí)際循環(huán)級(jí)的進(jìn)氣量）實(shí)際循環(huán)級(jí)的進(jìn)氣量 吸氣系數(shù)：吸氣系數(shù)： 容積系數(shù)：容積系數(shù)：

4、 理想氣體：理想氣體： 實(shí)際氣體：實(shí)際氣體： 分別對(duì)應(yīng)膨脹和排氣終了的壓縮系數(shù)分別對(duì)應(yīng)膨脹和排氣終了的壓縮系數(shù) 對(duì)進(jìn)氣量影響最大，對(duì)進(jìn)氣量影響最大， 和和 最關(guān)鍵。最關(guān)鍵。m越大，膨脹越大，膨脹曲線越抖，吸氣量越多，傳熱多，曲線越抖，吸氣量越多，傳熱多，m變小趨于等溫過變小趨于等溫過程。程。11431(1 )1(1 )mvmvZZ 3ssvptsVV 43Z Zv（3）實(shí)際循環(huán)指示功）實(shí)際循環(huán)指示功 實(shí)際壓力比：實(shí)際壓力比： 進(jìn)氣相對(duì)壓力損失進(jìn)氣相對(duì)壓力損失 排氣相對(duì)壓力損失排氣相對(duì)壓力損失 22221111(1)1(1)1ddssPPPPPPPPsd3. 多級(jí)壓縮多級(jí)壓縮 多級(jí)壓縮就是將氣體

5、的壓縮過程分在若干級(jí)進(jìn)多級(jí)壓縮就是將氣體的壓縮過程分在若干級(jí)進(jìn)行并在每級(jí)之后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。行并在每級(jí)之后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。(1)理由理由a.節(jié)省壓縮氣體的指示功節(jié)省壓縮氣體的指示功 b.降低排氣溫度降低排氣溫度c.提高容積系數(shù)提高容積系數(shù)d.降低活塞上的氣體力降低活塞上的氣體力(2)級(jí)數(shù)的選擇級(jí)數(shù)的選擇(3)壓力比的分配壓力比的分配 對(duì)于理想氣體，各級(jí)回冷完全時(shí)，按等壓比分對(duì)于理想氣體，各級(jí)回冷完全時(shí)，按等壓比分配總壓力比配總壓力比 等溫指示效率最高，即各級(jí)壓力比等溫指示效率最高，即各級(jí)壓力比（其中（其中z為壓縮機(jī)級(jí)數(shù)）對(duì)于實(shí)際氣體各級(jí)功耗相等為壓縮機(jī)級(jí)數(shù)）對(duì)于實(shí)際

6、氣體各級(jí)功耗相等時(shí)，等溫指示效率最高時(shí)，等溫指示效率最高tzt2.2 往復(fù)壓縮機(jī)熱力和動(dòng)力性能往復(fù)壓縮機(jī)熱力和動(dòng)力性能2.2.1 壓縮機(jī)的熱力性能和計(jì)算壓縮機(jī)的熱力性能和計(jì)算熱力性能熱力性能：是指排氣壓力、排氣量、排氣溫度、及：是指排氣壓力、排氣量、排氣溫度、及功率和效率功率和效率動(dòng)力性能動(dòng)力性能：壓縮機(jī)運(yùn)行過程中各種力及力矩分析、：壓縮機(jī)運(yùn)行過程中各種力及力矩分析、飛輪矩的確定及力和力矩的平衡飛輪矩的確定及力和力矩的平衡1. 排氣壓力和進(jìn)、排氣系統(tǒng)排氣壓力和進(jìn)、排氣系統(tǒng)(1) 排氣壓力排氣壓力排氣壓力排氣壓力=排氣系統(tǒng)壓力排氣系統(tǒng)壓力+管路阻力管路阻力注：排氣系統(tǒng)的壓力由氣體的供需量決定的，

7、而排注：排氣系統(tǒng)的壓力由氣體的供需量決定的，而排氣壓力是由氣壓力是由“背壓背壓”決定的。決定的。(2)進(jìn)、排氣系統(tǒng)進(jìn)、排氣系統(tǒng) 壓縮機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)（根據(jù)進(jìn)、排氣系統(tǒng)是壓縮機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)（根據(jù)進(jìn)、排氣系統(tǒng)是否為有限容積分為四類）決定了壓縮機(jī)的工作狀態(tài)否為有限容積分為四類）決定了壓縮機(jī)的工作狀態(tài)和工作方式。和工作方式。2. 排氣溫度和壓縮終了溫度排氣溫度和壓縮終了溫度 節(jié)流和散熱節(jié)流和散熱壓縮終了壓縮終了 排氣過程（溫度較低）排氣過程（溫度較低）壓縮機(jī)末級(jí)壓縮終了氣體溫度：壓縮機(jī)末級(jí)壓縮終了氣體溫度： 壓縮機(jī)末級(jí)排氣溫度：壓縮機(jī)末級(jí)排氣溫度： 注：排氣溫度過高，潤(rùn)滑油粘度降低，形成積碳及注：排

8、氣溫度過高，潤(rùn)滑油粘度降低，形成積碳及氣體含油成分增加；發(fā)生腐蝕，爆炸現(xiàn)象。氣體含油成分增加；發(fā)生腐蝕，爆炸現(xiàn)象。1nndsTT1nndaTT2.2 壓縮機(jī)的動(dòng)力性能和計(jì)算壓縮機(jī)的動(dòng)力性能和計(jì)算1.壓縮機(jī)中的作用力壓縮機(jī)中的作用力 氣體力氣體力 ：氣缸內(nèi)氣體受活塞壓縮時(shí)產(chǎn)生的作用力：氣缸內(nèi)氣體受活塞壓縮時(shí)產(chǎn)生的作用力 慣性力慣性力 ：往復(fù)慣性力：往復(fù)慣性力 旋轉(zhuǎn)慣性力旋轉(zhuǎn)慣性力 摩擦力摩擦力 ：往復(fù)摩擦力：往復(fù)摩擦力 旋轉(zhuǎn)摩擦力旋轉(zhuǎn)摩擦力 2.機(jī)構(gòu)學(xué)關(guān)系（見書上圖機(jī)構(gòu)學(xué)關(guān)系（見書上圖2-24）IrIsRrR其中其中 稱為連桿比，稱為連桿比， 為曲為曲柄轉(zhuǎn)角，柄轉(zhuǎn)角， 為連桿擺角。為連桿擺角。r

9、lll3.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量等效機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量等效 往復(fù)運(yùn)動(dòng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng)：活塞、活塞桿、十字頭。其活塞、活塞桿、十字頭。其質(zhì)量集中在十字頭質(zhì)量集中在十字頭 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：曲軸。質(zhì)量集中在曲柄銷曲軸。質(zhì)量集中在曲柄銷注：連桿作擺動(dòng)，將質(zhì)量分解到其兩端點(diǎn)注：連桿作擺動(dòng)，將質(zhì)量分解到其兩端點(diǎn)A,B A端作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，端作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，B端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。飛輪的作用：解決驅(qū)動(dòng)力矩與阻力矩不均飛輪的作用：解決驅(qū)動(dòng)力矩與阻力矩不均衡的問題，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速均勻。衡的問題，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速均勻。2.3 往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封往復(fù)壓縮機(jī)氣閥和密封1. 氣閥組件氣閥組件1.閥座閥座 2.啟閉元件（閥片）啟閉元件（閥片）3

10、.彈簧彈簧 4升程限制器升程限制器氣閥工作過程氣閥工作過程閥片顫振（彈簧力過閥片顫振（彈簧力過強(qiáng)）：時(shí)間截面減小，強(qiáng)）：時(shí)間截面減小，阻力損失增大。阻力損失增大。閥片滯后關(guān)閉（彈簧閥片滯后關(guān)閉（彈簧力過弱）：排氣量減力過弱）：排氣量減少少2. 工作腔滑動(dòng)密封工作腔滑動(dòng)密封 1.密封的形式：密封的形式： 節(jié)流密封、阻塞密封節(jié)流密封、阻塞密封 2.密封的位置：密封的位置： a.活塞與氣缸：活塞環(huán)密封活塞與氣缸：活塞環(huán)密封 b.活塞桿與氣缸：填料密封活塞桿與氣缸：填料密封 活塞環(huán)活塞環(huán)（獲得彈性力，自緊作用）（獲得彈性力，自緊作用） a.直切口；直切口；b.搭切口；搭切口；c.斜切口斜切口22.4

11、往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)調(diào)節(jié)和其他附屬系統(tǒng) 1. 容積流量調(diào)節(jié)容積流量調(diào)節(jié)（1）從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)）從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）（2）從氣體管路調(diào)節(jié)）從氣體管路調(diào)節(jié) a.進(jìn)氣節(jié)流（加節(jié)流閥）進(jìn)氣節(jié)流（加節(jié)流閥） b.進(jìn)、排氣管連通（旁路調(diào)節(jié)）進(jìn)、排氣管連通（旁路調(diào)節(jié)） c.截?cái)噙M(jìn)氣口（壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)，耗功較?。┙?cái)噙M(jìn)氣口（壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)，耗功較?。﹙svptlqnv pvqlvq（3）壓開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)）壓開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié) 控制氣（進(jìn)氣閥氣壓控制結(jié)構(gòu)）頂開進(jìn)氣控制氣（進(jìn)氣閥氣壓控制結(jié)構(gòu)）頂開進(jìn)氣閥，增加氣缸向進(jìn)氣管內(nèi)泄露。閥，增加氣缸向進(jìn)氣管內(nèi)泄露。（4）補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié)）補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié)

12、 增加余隙容積，使吸氣量減少?gòu)亩{(diào)節(jié)排氣增加余隙容積，使吸氣量減少?gòu)亩{(diào)節(jié)排氣量。量。vsvVqlsvVq2. 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)活塞式壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)：活塞式壓縮機(jī)的輔助系統(tǒng)：1.潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng) 2.冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 3.調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) 4.氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)2.5 壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例壓縮機(jī)選型和結(jié)構(gòu)實(shí)例 2. 結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)速：影響壓縮機(jī)重量與尺寸，耐久性和經(jīng)濟(jì)性。轉(zhuǎn)速：影響壓縮機(jī)重量與尺寸，耐久性和經(jīng)濟(jì)性。 活塞平均速度：影響耐久性和氣閥。活塞平均速度：影響耐久性和氣閥。 活塞行程與一級(jí)缸徑比：活塞行程與一級(jí)缸徑比： 排氣量及轉(zhuǎn)速相同時(shí)：排氣量及轉(zhuǎn)速相同時(shí)： 小，

13、氣缸尺寸短，活塞直徑大，活塞力大，冷卻差小，氣缸尺寸短，活塞直徑大，活塞力大，冷卻差 相對(duì)余隙容積大。相對(duì)余隙容積大。 大，影響氣閥安裝。大，影響氣閥安裝。1/ s D2.6 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī) 螺桿式（雙螺桿）壓縮機(jī)、單螺桿壓縮機(jī)、滑片式螺桿式（雙螺桿）壓縮機(jī)、單螺桿壓縮機(jī)、滑片式壓縮機(jī)、漩渦式壓縮機(jī)、液環(huán)壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)、漩渦式壓縮機(jī)、液環(huán)壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)2.6.1 螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)1.螺桿壓縮機(jī)一般都是指雙螺桿壓縮機(jī)，它由一對(duì)陰、螺桿壓縮機(jī)一般都是指雙螺桿壓縮機(jī)，它由一對(duì)陰、陽螺桿構(gòu)成。分為濕式（工作腔中噴入液體）和干式陽螺桿構(gòu)成。分為濕式（工作腔中噴入液體）和干

14、式（工作腔不噴液）（工作腔不噴液）注：陰螺桿注：陰螺桿=氣缸氣缸 陽螺桿陽螺桿=活塞活塞1.雙螺桿壓縮機(jī)性能雙螺桿壓縮機(jī)性能 轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度和直徑?jīng)Q定壓縮機(jī)的排氣量（流量）轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度和直徑?jīng)Q定壓縮機(jī)的排氣量（流量）和排氣壓力，轉(zhuǎn)子越長(zhǎng)，壓力越高；轉(zhuǎn)子直徑越和排氣壓力，轉(zhuǎn)子越長(zhǎng)，壓力越高；轉(zhuǎn)子直徑越大，流量越大，脈動(dòng)較小。大，流量越大，脈動(dòng)較小。欠壓縮欠壓縮:過壓縮過壓縮: 欠壓縮與過壓縮都會(huì)增加壓縮耗功，當(dāng)內(nèi)外壓欠壓縮與過壓縮都會(huì)增加壓縮耗功，當(dāng)內(nèi)外壓力比相等時(shí)，壓縮機(jī)消耗的指示功最少。力比相等時(shí)，壓縮機(jī)消耗的指示功最少。indppindpp2. 螺桿壓縮機(jī)工作特性螺桿壓縮機(jī)工作特性3. 螺桿壓縮

15、機(jī)的冷卻和調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)的冷卻和調(diào)節(jié) 干式螺桿壓縮機(jī)冷卻的目的不是降低氣體的溫度，干式螺桿壓縮機(jī)冷卻的目的不是降低氣體的溫度，是為了減小外殼和轉(zhuǎn)子的熱變形，保持壓縮機(jī)的幾何是為了減小外殼和轉(zhuǎn)子的熱變形，保持壓縮機(jī)的幾何尺寸和間隙不變。尺寸和間隙不變。 螺桿壓縮機(jī)通過滑閥調(diào)節(jié)氣體吸入量，改變排量。螺桿壓縮機(jī)通過滑閥調(diào)節(jié)氣體吸入量，改變排量。2.6.2 單螺桿壓縮機(jī)單螺桿壓縮機(jī) 單螺桿壓縮機(jī)只有一根螺桿，其螺桿同時(shí)與單螺桿壓縮機(jī)只有一根螺桿，其螺桿同時(shí)與幾個(gè)星輪嚙合幾個(gè)星輪嚙合1.基本結(jié)構(gòu)：螺桿、星輪、機(jī)殼基本結(jié)構(gòu)：螺桿、星輪、機(jī)殼2.工作原理工作原理 螺桿螺紋被左右行星輪分隔成上下兩個(gè)空間。螺桿螺紋被左右行星輪分隔成上下兩個(gè)空間。齒間容腔與吸入口相通，開始吸氣，并沿螺旋上齒間容腔與吸入口相通，開始吸氣，并沿螺旋上升，當(dāng)被行星輪分隔后，形成封閉容腔，螺紋旋升，當(dāng)被行星輪分隔后，形成封閉容腔，螺紋旋轉(zhuǎn)，容腔減小，被壓縮，最后排出。轉(zhuǎn)，容腔減小，被壓縮，最后排出。2.6.3 滑片壓縮機(jī)滑片壓縮機(jī) 滑片壓縮機(jī)由氣缸、轉(zhuǎn)子和滑片組成。轉(zhuǎn)子滑片壓縮機(jī)由氣缸、轉(zhuǎn)子和滑片組成。轉(zhuǎn)子偏心布置在氣缸內(nèi)，轉(zhuǎn)