壓縮機(jī)的熱力計(jì)算

壓縮機(jī)的

主要熱力性能參數(shù)

活塞式壓縮機(jī)的熱力性能參數(shù)主要是指容積流量、排氣壓力、排氣溫度、功率和效率。他們表征了壓縮機(jī)的熱力特性壓縮機(jī)的容積流量壓縮機(jī)的容積流量，通常是指單位時(shí)間內(nèi)，壓縮機(jī)最后一級(jí)排出的氣體量換算到第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時(shí)的氣體容積值。習(xí)慣上用的單位為m3/min。在計(jì)算容積流量時(shí)，要將氣體中途分離掉的水分、凈化洗滌掉的氣體（或加添的氣體）換算成進(jìn)口狀態(tài)的容積后加入（或減去）。水蒸氣的壓縮也是壓縮機(jī)的能力。壓縮機(jī)的容積流量壓縮機(jī)的容積流量一般用流量計(jì)測(cè)量得到。當(dāng)用空氣試驗(yàn)時(shí)，常將排出的有壓力空氣經(jīng)流量計(jì)裝置直接泄入大氣。這時(shí)壓縮機(jī)的容積流量可按流量計(jì)的計(jì)算公式直接求算，然后再加入析出的水分等。具體測(cè)量及計(jì)算方法可參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T15487-1995容積式壓縮機(jī)流量測(cè)量方法》對(duì)特定的壓縮機(jī)，容積流量會(huì)隨進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度以及排氣壓力、冷卻條件等因素改變。壓縮機(jī)銘牌上所標(biāo)注的容積流量，是指在額定的進(jìn)排氣條件以及冷卻條件下測(cè)得的流量，稱為公稱容積流量

單位時(shí)間內(nèi)分離出的水分換算到第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)時(shí)的容積m3/min

=mwpd

/p1若為中途加進(jìn)的氣體，則應(yīng)折算后以負(fù)值代入。mw——單位時(shí)間分離出的水的質(zhì)量（kg/min）

pd

——相對(duì)于溫度T1時(shí)的水蒸氣飽和壓力（Pa）

——相對(duì)于溫度T1時(shí)的飽和水蒸氣密度m3/kg壓縮機(jī)的第一級(jí)吸進(jìn)的氣體中，通?？偤幸欢ǖ乃魵?。氣體中水蒸氣的含量用相對(duì)濕度來(lái)表示x——?dú)怏w的絕對(duì)濕度，即每1m3氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量xo

——?dú)怏w飽和絕對(duì)濕度，即在同一溫度下，每1m3氣體中所含水蒸氣的最大質(zhì)量，當(dāng)超過(guò)這個(gè)量時(shí)，多余的水蒸氣凝結(jié)成水。

——在同一溫度下，氣體中水蒸氣分壓和飽和蒸汽壓（Pa）。水蒸氣的飽和壓力與溫度有關(guān)第二級(jí)進(jìn)氣前的氣體相對(duì)濕度

(析水條件？)排氣系數(shù)它等于壓縮機(jī)實(shí)際容積流量與單純按氣缸行程容積和轉(zhuǎn)速計(jì)算的理論容積流量的比值。它是直接反映壓縮機(jī)氣缸工作容積被有效利用的程度，也稱為壓縮機(jī)的容積效率。入v--容積系數(shù)入p--壓力系數(shù)入t--溫度系數(shù)入l--泄漏系數(shù)當(dāng)壓縮機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)速為n時(shí)，則容積流量為多級(jí)壓縮機(jī)中，任意一級(jí)氣缸行程容積與容積流量的關(guān)系多級(jí)壓縮機(jī)第j級(jí)行程容積

考慮析水系數(shù)和凈化系數(shù)后理論容積流量、容積流量與標(biāo)準(zhǔn)容積流量

理論容積流量為單位時(shí)間內(nèi)所形成的工作容積之和，即等于第一級(jí)各行程容積乘以轉(zhuǎn)速之和,m3/min

容積流量是指單位時(shí)間內(nèi)，壓縮機(jī)最后一級(jí)排出的氣體量換算到第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度時(shí)的氣體容積值,m3/min標(biāo)準(zhǔn)容積流量也稱供氣量指的是壓縮機(jī)單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的值，且不計(jì)入級(jí)間分離掉的水份及抽氣量。標(biāo)準(zhǔn)容積流量實(shí)際上表征了壓縮機(jī)所排出氣體的物質(zhì)數(shù)量（可以理解為表征的是壓縮機(jī)排出氣體的質(zhì)量）,Nm3/min標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有兩種定義：①化工計(jì)算中，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)指壓力為1.013*105Pa，溫度為0℃。②空氣動(dòng)力計(jì)算中，以海平面的平均壓力與溫度，即1.013*105Pa與15℃為準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)容積流量中不含水蒸氣，它與壓縮機(jī)的容積流量的關(guān)系p0、p1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及壓縮機(jī)第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的氣體壓力；T0、T1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及壓縮機(jī)第一級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的氣體溫度；

f1——壓縮機(jī)第一級(jí)進(jìn)氣前的氣體相對(duì)濕度；ps1——進(jìn)氣溫度T1時(shí)的水蒸氣飽和蒸汽壓。驅(qū)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)單機(jī)停轉(zhuǎn)：簡(jiǎn)單易行，適于微型、小型壓縮機(jī)。內(nèi)燃機(jī)：通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，包括汽車空調(diào)用壓縮機(jī)。多機(jī)時(shí)分機(jī)停轉(zhuǎn)：空壓機(jī)站及化工廠中多臺(tái)壓縮機(jī)時(shí)，使用此法較方便。無(wú)級(jí)變速：采用內(nèi)燃機(jī)或汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可分別調(diào)速至60％與25％采用變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，頻率變化范圍為30～120Hz采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，增加轉(zhuǎn)子電阻范圍100％～60％采用分級(jí)變速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，改變定子電極對(duì)數(shù)，通常只能在1～3對(duì)極之間變化。

氣體管路調(diào)節(jié)進(jìn)氣節(jié)流：大、中型壓縮機(jī)的小范圍調(diào)節(jié)（100％～80％），或偶爾調(diào)節(jié)的場(chǎng)合截?cái)噙M(jìn)氣口：常用于單級(jí)往復(fù)或回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)中，動(dòng)力用二級(jí)空氣壓縮機(jī)也采用，它會(huì)使末級(jí)壓力比很大。進(jìn)排氣管自由連通：主要用于起動(dòng)釋荷或很少調(diào)節(jié)時(shí)（排氣管應(yīng)設(shè)止回閥）進(jìn)排氣管節(jié)流連通：用于輔助性微量調(diào)節(jié)氣缸余隙容積調(diào)節(jié)連通一個(gè)或多個(gè)固定補(bǔ)助余隙容積：多用于大型工藝用壓縮機(jī)與空氣壓縮機(jī)連通可變補(bǔ)助余隙容積：可用于大型工藝用壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)范圍100％～0％部分行程連通補(bǔ)助余隙容積：用于大型壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)范圍100％～60％，調(diào)節(jié)裝置較復(fù)雜活塞行程調(diào)節(jié)改變行程：用于電磁壓縮機(jī)、自由活塞壓縮機(jī)、汽車空調(diào)中斜盤壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)范圍100％～0％綜合調(diào)節(jié)聯(lián)合使用：大型多級(jí)壓縮機(jī)第一級(jí)用部分行程壓開(kāi)進(jìn)氣閥，末級(jí)用補(bǔ)助余隙容積聯(lián)合使用：內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，100％～60％負(fù)荷由內(nèi)燃機(jī)改變轉(zhuǎn)速，60％～0％由壓開(kāi)進(jìn)氣閥或截?cái)噙M(jìn)氣完成。(試?yán)L圖各種調(diào)節(jié)方式的圖，判斷容積流量的連續(xù)性)

壓縮機(jī)的排氣壓力通常指最終排出壓縮機(jī)的氣體壓力。排氣壓力一般在氣體最終排出處，即最終貯氣筒處測(cè)量。

容積式壓縮機(jī)排氣壓力的高低并不取決于壓縮機(jī)本身，而是由壓縮機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)（貯氣筒）的氣體壓力，即所謂的“背壓”決定的。透平式壓縮機(jī)排氣壓力的高低取訣機(jī)器本身。

(壓縮機(jī)啟動(dòng)工況下壓力如何形成)排氣溫度

Ta——進(jìn)氣溫度（K）

——實(shí)際壓力比

氣缸有油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)，避免積碳，排氣溫度限制在160~180℃以內(nèi)自潤(rùn)滑材料做密封元件的氣缸無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，如填充聚四氟乙烯做成的元件，排氣溫度一般限制在160℃以內(nèi)被壓縮氣體的特殊要求氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的排氣溫度考慮到潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能，一般也限制在160℃以下對(duì)于壓縮濕氯氣，排氣溫度限制在100℃以下，干氯氣的排氣溫度限制在130℃以下石油裂解氣排氣溫度限制在100℃以下乙烯壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)一般排氣溫度限制在80～100℃。排氣溫度

壓力比降低為了降低排氣溫度，當(dāng)總壓比一定時(shí)，可采用較多級(jí)數(shù)，使各級(jí)壓力比降低降低進(jìn)氣溫度也可降低排氣溫度。各級(jí)進(jìn)氣溫度與中間冷卻器的回冷不完善度有關(guān)，因此應(yīng)盡量設(shè)計(jì)冷卻效果好的中間冷卻器，或采用特殊冷卻措施降低進(jìn)氣溫度。降低壓縮過(guò)程指數(shù)也可降低排氣溫度。但壓縮過(guò)程指數(shù)與氣體性質(zhì)、氣缸冷卻狀況和泄漏情況有關(guān)。Ta——進(jìn)氣溫度（K）

——實(shí)際壓力比壓縮機(jī)的功率

等溫功率Pis絕熱功率Pad指示功率Pi

——級(jí)的實(shí)際進(jìn)氣壓力；doj——級(jí)的進(jìn)排氣相對(duì)壓力損失之和；nTj——級(jí)的溫度過(guò)程指數(shù)。壓縮機(jī)軸功率

Psh=Pi+Pf+Pa

驅(qū)動(dòng)機(jī)傳給壓縮機(jī)主軸的功率被稱為軸功率，它等于以下三部分所需功率之和：直接用于壓縮氣體的功率——壓縮機(jī)的指示功率Pi；克服壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)件各摩擦部分所消耗的摩擦功率Pf；驅(qū)動(dòng)附屬機(jī)構(gòu)所需的功率Pa

壓縮機(jī)的效率是表示壓縮機(jī)工作的完善程度，是用理想壓縮機(jī)所需功率和實(shí)際壓縮機(jī)所需功率之比來(lái)表示的等溫指示效率:壓縮機(jī)理論循環(huán)等溫指示功率與實(shí)際循環(huán)指示功率/之比Pis/

Pi等溫效率:壓縮機(jī)理論循環(huán)等溫功率與軸功率之比Pis/Psh絕熱效率:壓縮機(jī)理論循環(huán)絕熱功率與軸功率之比Pad/Psh機(jī)械效率:壓縮機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功率和壓縮機(jī)的軸功率之比Pi/Psh傳動(dòng)效率:壓縮機(jī)軸功率與驅(qū)動(dòng)機(jī)輸出功率之比壓縮機(jī)的其它常用評(píng)價(jià)指標(biāo)

容積比能（比功率）：評(píng)價(jià)動(dòng)力用空氣壓縮機(jī)的常用指標(biāo)，是指在一定