第2章壓縮機(jī)級(jí)的循環(huán)-22

壓縮機(jī)級(jí)的進(jìn)氣系數(shù)實(shí)際進(jìn)氣量與理論進(jìn)氣量的比值由于實(shí)際循環(huán)中余隙容積、壓力損失及進(jìn)氣加熱的影響，造成了實(shí)際進(jìn)氣量的減少，如何衡量這一影響量？實(shí)際循環(huán)的進(jìn)氣系數(shù)如前所述，級(jí)的理論循環(huán)進(jìn)氣量等于在進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度下活塞的行程容積Vh,由于余隙容積膨脹占據(jù)了一部分的氣缸容積，進(jìn)氣壓力損失和氣體加熱等，使得級(jí)的實(shí)際進(jìn)氣量<理論進(jìn)氣量余隙容積膨脹進(jìn)氣壓力損失進(jìn)氣加熱進(jìn)氣系數(shù)的定義定義進(jìn)氣系數(shù)實(shí)際進(jìn)入氣缸的氣體容積Vs與氣缸行程容積Vh(理論進(jìn)氣量）之比實(shí)際循環(huán)進(jìn)氣量圖DV1——余隙容積膨脹造成的新鮮氣體減少量DV2——壓力損失、氣流脈動(dòng)等原因造成的容積損失DV3——進(jìn)氣加熱造成的損失與關(guān)系實(shí)際循環(huán)進(jìn)氣量計(jì)算圖VpT壓力系數(shù)容積系數(shù)溫度系數(shù)容積系數(shù)及其影響因素

相對(duì)余隙容積：名義壓比：理想氣體對(duì)于實(shí)際氣體，其氣體狀態(tài)方程式為和分別是膨脹初始點(diǎn)和終了點(diǎn)氣體壓縮性系數(shù)同時(shí)還必須滿足實(shí)際氣體過程方程式近似認(rèn)為c點(diǎn)與3點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)相同，容積系數(shù)的計(jì)算公式為

在高壓級(jí)壓縮機(jī)中，換熱面積減小，氣體與氣缸壁面間的熱交換較弱，可近似認(rèn)為T4＝T1、Z4＝Z1、mT＝kT（kT為溫度絕熱指數(shù)），則容積系數(shù)為影響容積系數(shù)的主要因素相對(duì)余隙容積

相對(duì)余隙增加，當(dāng)減少一定程度時(shí)，進(jìn)氣量為零。相對(duì)余隙不能無限制減小。（考慮到熱膨脹、加工精度、壓縮機(jī)的可靠性等）若取則低壓級(jí)：0.07～0.12

舌簧閥可<0.02中壓級(jí)：0.09～0.14高壓級(jí)：0.11～0.16小型壓縮機(jī)高壓級(jí)可達(dá)0.2，超高壓可達(dá)0.25

相對(duì)余隙容積的經(jīng)驗(yàn)取值

影響相對(duì)余隙容積的因素

1、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速：排氣量相同，活塞平均速度相同轉(zhuǎn)速高的比轉(zhuǎn)速低的值大；

2、氣閥的結(jié)構(gòu)：舌簧閥的值較環(huán)狀閥和直流閥小；

3、氣閥在壓縮機(jī)中布置：缸蓋比徑向布置值小。

4、氣體種類：實(shí)際氣體的不可壓縮性，值比理想氣體大影響容積系數(shù)的主要因素壓力比壓比增加，容積系數(shù)降低（一定程度為0）。為提高容積效率，不能取過高的壓比。（多級(jí)壓縮的重要原因之一）一般情況，空壓機(jī)的壓比取為3～4，微小型壓縮機(jī)取8以上。影響容積系數(shù)的主要因素膨脹指數(shù)m膨脹指數(shù)大，膨脹過程線陡直，容積系數(shù)高。主要影響因素：熱交換（吸收的熱量多－>等溫，少－>絕熱）轉(zhuǎn)速、氣缸冷卻情況、壓比、熱交換面積（高壓級(jí)、低壓級(jí)）氣體性質(zhì)對(duì)于余隙容積大的壓縮機(jī)，參與換熱的氣體量增加，在換熱量一定的情況下，熱交換相對(duì)較差，m值偏大，熱交換對(duì)m起決定性作用不考慮熱交換的情況下，漏入氣缸，m??；漏出氣缸，m大。按絕熱指數(shù)確定膨脹指數(shù)進(jìn)氣壓力（105Pa）任意k值k＝1.41.5m=1+0.5(k-1)1.201.5～4.0m=1+0.62(k-1)1.254.0~10m=1+0.75(k-1)1.3010~30m=1+0.88(k-1)1.35>30m=k1.40一般情況下，壓縮過程線比較陡，而膨脹過程線比較平坦，也就是膨脹過程指數(shù)小于壓縮過程指數(shù)影響容積系數(shù)的主要因素實(shí)際氣體考慮壓縮因子后，一般容積系數(shù)會(huì)增大。因?yàn)橐话愕?，壓力增大，壓縮因子Z增大。對(duì)具有高臨界溫度的實(shí)際氣體在低中壓力時(shí)不一定適用。壓力系數(shù)壓力系數(shù)是考慮到進(jìn)氣終了壓力不等于名義進(jìn)氣壓力所產(chǎn)生的進(jìn)氣量的損失。壓力系數(shù)的表達(dá)式為

因?yàn)?/p>

影響壓力系數(shù)的主要因素依過程方程和幾何關(guān)系可以推得壓力系數(shù)得表達(dá)式：將近似簡(jiǎn)化：壓力系數(shù)的物理意義：進(jìn)氣終了壓力與名義壓力的比值

氣閥阻力損失管路中的氣流脈動(dòng)影響壓力系數(shù)的主要因素一般，第一級(jí)取壓力系數(shù)在0.95～0.98。以后逐級(jí)提高，高壓級(jí)近似為1防止過強(qiáng)的彈簧力：進(jìn)氣壓力線遠(yuǎn)低于名義壓力；氣閥提前關(guān)閉。進(jìn)氣終了時(shí)，氣流脈動(dòng)壓力波峰到達(dá)氣缸氣流脈動(dòng)壓力波谷到達(dá)氣缸由于氣流脈動(dòng)造成壓縮機(jī)耗功增加，不希望采用共振的方法增加進(jìn)氣量溫度系數(shù)及其影響因素表示氣體在進(jìn)氣過程中熱交換對(duì)氣缸行程容積利用程度的影響雙原子氣體氣缸不冷卻的制冷壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度小于-25度制冷壓縮機(jī)進(jìn)入氣缸中的氣體吸熱越多，溫度系數(shù)越小，反之增大影響溫度系數(shù)的主要因素?zé)嵩矗焊邷剡M(jìn)氣通道（壁面、氣閥、活塞頂端面）壓力損失耗功轉(zhuǎn)化的熱量影響熱交換的因素：導(dǎo)熱性好的氣體絕熱指數(shù)小的氣體壓比高時(shí)，排氣溫度高氣缸的冷卻組合氣閥的布置氣缸結(jié)構(gòu)尺寸：S/D當(dāng)S/D一定，D越大

轉(zhuǎn)速高級(jí)的實(shí)際循環(huán)指示功實(shí)際循環(huán)指示功＝壓縮氣體消耗的機(jī)械功＋克服阻力消耗的功

圖解法——試驗(yàn)測(cè)錄P－V圖（對(duì)已有的壓縮機(jī)）先用傳感器測(cè)試出壓縮機(jī)工作腔的指示圖（P－V圖），然后用求積儀或其他方法求取指示圖的面積。級(jí)的實(shí)際循環(huán)指示功

近似估算（設(shè)計(jì)階段）假定：壓縮與膨脹過程指數(shù)為定值，且兩者相等；把進(jìn)、排氣過程的壓力曲線用平均值代替；容積系數(shù)按實(shí)際簡(jiǎn)化后的壓力比確定；進(jìn)排氣過程壓力損失按曲線選取

實(shí)際循環(huán)指示圖的簡(jiǎn)化指示圖的面積a-b-c-d-a可以視為面積a-b-c’-d’-a與面積c-c’-d’-d-c之差。

令

進(jìn)氣相對(duì)壓力損失：排氣相對(duì)壓力損失：進(jìn)排氣過程中總的壓力損失：認(rèn)為理想氣體實(shí)際氣體實(shí)際循環(huán)指示功的表達(dá)式

影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素壓力損失指示功與壓力損失基本成正比壓力損失來源：氣閥（約占總指數(shù)功的4~9%，甚至可達(dá)15~20%）管道中氣流脈動(dòng)沿程阻力損失、局部阻力損失（濾清器、氣液分離器、冷卻器等）。減小壓力損失:要求氣閥有足夠的通流面積、閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律合理、流線型光滑通道）過程指數(shù)和余隙容積過程指數(shù)n增加，指示功增加。希望壓縮過程接近等溫。（加強(qiáng)氣缸冷卻）一般，膨脹過程指數(shù)m<壓縮過程指數(shù)n。余隙容積存在使單位氣量指示功增加。影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素膨脹過程單位氣體的散熱面積大

余隙容積越大，則所消耗的功率越大過程指數(shù)及余隙容積的影響在推導(dǎo)指示功計(jì)算中做了假設(shè)m=n,而實(shí)際上m<n，所以導(dǎo)致了功率的增加m<n泄漏的影響氣體漏出，使氣量減小，單位氣量的耗功增加；氣體漏入，指示功增加。影響實(shí)際循環(huán)指示功的因素進(jìn)氣系數(shù)的影響指示功與乘積成正比

實(shí)際進(jìn)氣量與行程容積的