第二章容積式壓縮機(jī)

2容積式壓縮機(jī)容積式壓縮機(jī)通過改變工作腔的容積來提高壓力的壓縮機(jī)。包括往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。2.1往復(fù)式壓縮機(jī)2.2回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)

上海市近200家年耗電500萬kWh

以上企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計：空壓機(jī)系統(tǒng)耗電量平均占到企業(yè)用電量的13.85%；容積式空壓機(jī)占空壓機(jī)總數(shù)量的

95%

其中：螺桿式占79.5%，活塞式占13.6%

2.1往復(fù)式壓縮機(jī)2.1.1工作原理2.1.2熱力性能、動力性能、調(diào)節(jié)與控制2.1.1往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理一、組成部分二、級的壓縮過程與壓縮功三、多級壓縮（中間冷卻）一、組成部分*工作腔：氣閥、氣缸、活塞等*傳動部分：曲軸、連桿、十字頭、活塞桿等*機(jī)身部分*輔助設(shè)備：油路、水路、調(diào)節(jié)系統(tǒng)*特點(diǎn)

①

出口壓力與流量變化關(guān)系不大，工作穩(wěn)定性較好；

②壓縮機(jī)對氣體的適應(yīng)性強(qiáng)，且容易達(dá)到較高的壓力；

③

級效率較高。級的理論循環(huán)指示功

/實(shí)際指示功；

④

結(jié)構(gòu)

較復(fù)雜，氣體的吸入與排出具有間歇性。二、級的壓縮過程與壓縮功（一）壓縮機(jī)級的理論循環(huán)（二）級的實(shí)際循環(huán)（三）壓縮機(jī)級的循環(huán)指示功二、級的壓縮過程與壓縮功（一）壓縮機(jī)級的理論循環(huán)*理論循環(huán)的特征（假設(shè)）①氣體通過進(jìn)、排氣閥無壓力損失，且進(jìn)、排氣壓力保持恒定；②

無余隙容積；③工作腔與外界無熱交換；④氣體壓縮過程指數(shù)為定值；⑤氣體無泄漏。*理論工作循環(huán)

進(jìn)氣過程：氣缸壓力=進(jìn)氣管道中壓力，且為定值。

壓縮過程：過程指數(shù)

為定值。

排氣過程：氣缸壓力=排氣管道中壓力，且為定值。*理論循環(huán)進(jìn)氣量*理論循環(huán)指示功循環(huán)所消耗外功。設(shè)氣體

對

活塞作功為正，

活塞

對

氣體作功為負(fù)。

進(jìn)氣過程功：排出過程功：壓縮過程功：總的指示功Wi：*理想氣體絕熱壓縮過程：

絕熱壓縮理論循環(huán)指示功：*過程指數(shù)m

對壓縮機(jī)耗功和熱量的影響

△耗功：m↑，壓縮機(jī)耗功↑（Fig.）

△熱量傳遞：陰影部分為壓縮過程的熱量交換

吸熱

為

負(fù)，放熱

為

正。（二）級的實(shí)際循環(huán)*實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的差別①余隙容積V0

△

氣缸蓋端面

—

活塞端面

△

氣缸

—進(jìn)、排氣閥通道

△

活塞

—

氣缸徑向間隙在第1道活塞環(huán)

之前②氣流流經(jīng)進(jìn)、排氣閥和管道時的摩擦損失（壓力損失）

△進(jìn)氣過程中：

氣缸壓力＜

進(jìn)氣管道

中名義進(jìn)氣壓力p1

實(shí)際進(jìn)氣過程始點(diǎn)：d點(diǎn)非4點(diǎn)

△排氣過程中：

氣缸壓力＞

排氣管道中名義排氣壓力p2

實(shí)際排氣過程始點(diǎn)：b點(diǎn)非2點(diǎn)③循環(huán)過程中的熱量傳遞

吸入

過程—?dú)怏w被加熱

排出

過程—?dú)怏w放熱

壓縮

過程—

吸熱（開始）

→

絕熱

→

放熱

膨脹過程—

放熱

→絕熱→吸熱④密封

密封部位：△氣閥

—

氣缸與進(jìn)、排氣系統(tǒng)

之間

△活塞環(huán)

—

活塞

與

氣缸

之間

△

填料

—

活塞桿

通過氣缸的部分

高壓區(qū)→低壓區(qū)泄漏

→

壓縮和膨脹過程較平坦

a—通過

進(jìn)氣閥

或

活塞環(huán)

向

氣缸外泄漏b—通過

排氣閥

或

活塞環(huán)

向

氣缸內(nèi)泄漏⑤進(jìn)、排氣系統(tǒng)相對較小的容積→進(jìn)氣時，壓力↓；排氣時，壓力↑一般與②摩擦項(xiàng)

合算。（Fig.2-21

atpage26）⑥

實(shí)際氣體與理想氣體的差別狀態(tài)方程：

Z—壓縮性系數(shù)

與氣體性質(zhì)、壓力、溫度有關(guān)

過程方程：*

實(shí)際循環(huán)進(jìn)氣量①行程容積Vh

理論循環(huán)

中，每個行程所吸進(jìn)的氣量壓力與溫度仍為原始的氣體壓力p1

和溫度T1

實(shí)際循環(huán)

中，每個行程實(shí)際吸進(jìn)氣量

若折合成

原始的壓力

和溫度（p1、T1）＜

行程容積

Vh

Vh②實(shí)際循環(huán)的吸氣量Vs0（考慮泄漏量）△進(jìn)氣系數(shù)：實(shí)際吸進(jìn)的容積（不考慮泄漏）Vs/行程容積

Vh

容積系數(shù)：

壓力系數(shù)：

溫度系數(shù)：△容積系數(shù)：余隙容積

中高壓氣體膨脹，占去活塞一部分行程，

λV

→吸進(jìn)氣體減少ΔV1

膨脹過程方程：由此可得：代入得：

α—

相對余隙容積，大小取決于氣閥

在氣缸上的布置方式。低壓級0.07～0.12，中壓級0.09～0.14，高壓級0.11～0.16。

ε—名義壓力比，p2/p1，單級一般3～4；n—膨脹指數(shù)取決于氣體性質(zhì)和膨脹過程

傳給氣體熱量

：傳給的熱量多，膨脹指數(shù)小，趨于等溫過程傳給的熱量少，膨脹指數(shù)大，趨于絕熱過程（可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算）

注：通常，膨脹指數(shù)

＜

壓縮指數(shù)：①相對傳熱面積大

膨脹過程

中氣體容積

/包圍該部分氣體氣缸表面積

之比

＜

壓縮過程

中氣體容積

/

對應(yīng)的氣缸表面積

之比

②溫差大氣缸接近缸蓋

和活塞表面

溫度

都較高，

→膨脹中溫差相對大→膨脹中傳給氣體熱量可比壓縮中傳出的熱量多

對于實(shí)際氣體：

Z-膨脹/排氣終了壓縮性系數(shù)p2p1△壓力系數(shù)：進(jìn)氣阻力和閥腔中的壓力脈動

→

pa＜p1，λp

將壓力為pa

的吸氣量折合為

p1

的進(jìn)氣量

影響因素：進(jìn)氣閥

關(guān)閉時的彈簧力

進(jìn)氣導(dǎo)管

中的壓力波動

進(jìn)氣閥關(guān)閉時的彈簧力：氣閥彈簧力設(shè)計正確，進(jìn)氣壓力接近大

氣壓時，第一級λp=0.95～0.98其余各級λp=0.98～1.0

進(jìn)氣導(dǎo)管中的壓力波動：決定于進(jìn)氣終了時進(jìn)入氣缸氣流壓力波的相位和波幅的大?。?/p>

波峰，增壓，pa＞p1；反之pa＜p1。p1△溫度系數(shù)：

大小取決于進(jìn)氣過程中加給

氣體的熱量

λT

熱量有兩個來源：

其一:進(jìn)氣過程中，自通道、缸壁和活塞傳給的熱量，與壁面和氣體的溫差、活塞平均速度、氣體密度

有關(guān)；

壁面溫度主要取決于：壓力比、氣缸冷卻、氣閥結(jié)構(gòu)。

其二:進(jìn)氣過程中因壓力損失

消耗的功→變成熱

→加給氣體

（Fig.名義進(jìn)氣壓力線與進(jìn)氣壓力線所圍面積）一般情況下，λT=0.90～0.98

△泄漏系數(shù)：一般有油潤滑壓縮機(jī)λl=0.90～0.98

無油潤滑壓縮機(jī)λl=0.85～0.95（三）壓縮機(jī)級的循環(huán)指示功

*實(shí)際循環(huán)指示功

假設(shè)：進(jìn)、排氣過程壓力采用平均值

壓縮與膨脹過程指數(shù)

用定值表示且相等

其中：

δs—進(jìn)氣相對壓力損失

δ0—

進(jìn)、排氣過程中

總的相對壓力損失δd—排氣相對壓力損失ε—名義壓力比

m—壓縮過程指數(shù)

低壓級：m=（0.95～0.99）k

中、高壓級：m=k

氣缸冷卻良好，m值較小三、多級壓縮（中間冷卻）（一）多級壓縮的理由（二）級數(shù)的選擇（三）壓力比的分配三、多級壓縮（中間冷卻）（一）多級壓縮的理由①節(jié)省壓縮氣體的指示功（Fig.）

節(jié)省功的根本原因?yàn)橹虚g冷卻②降低排氣溫度

排氣溫度往往是限制壓縮機(jī)壓力比提高的主要原因。

潤滑油粘性、積炭、腐蝕、爆炸。③提高容積系數(shù)多級壓縮→每級ε↓→余隙容積

中氣體膨脹所占容積↓→氣缸實(shí)際吸氣量↑④降低活塞力多級壓縮每級

容積（Fig.）因冷卻

而逐漸↓

→

行程相同時，活塞面積↓

→活塞所受氣體力↓

→

每級

運(yùn)動機(jī)構(gòu)重量

↓，機(jī)器效率↑

（二）級數(shù)的選擇*級數(shù)對性能的影響

級數(shù)↑→

循環(huán)指示功↓

機(jī)器總重量↑

摩擦、流動損失

↑*

大、中型

壓縮機(jī)級數(shù)選擇：一般以最省功為原則。

小型移動

壓縮機(jī)：重量

為主要矛盾，

級數(shù)

多取決于每級允許的排氣溫度

*往復(fù)式壓縮機(jī)級數(shù)與終壓間的關(guān)系：Table2-2atpage24

常見壓縮機(jī)的級數(shù)統(tǒng)計終壓（表壓）/MPa0.3-10.6-61.4-153.6-4015-10080-150級數(shù)12345-67（三）壓力比的分配最省功原則：多級（z級）壓縮機(jī)，中間冷卻完善（即級間溫度

Tx=T1），消耗功最省的條件

為各級壓力比相等，且等于總壓力比的開z次方。（推導(dǎo)過程略）

理想氣體時，各級壓力比相等即各級消耗的功相等。

2.2熱力性能、動力性能、調(diào)節(jié)與控制一、容積式壓縮機(jī)的主要熱力性能指標(biāo)與結(jié)構(gòu)參數(shù)二、動力性能（略）三、容積式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方式及其控制一、容積式壓縮機(jī)的主要熱力性能指標(biāo)與結(jié)構(gòu)參數(shù)（一）吸氣壓力和排氣壓力（二）容積流量和供氣量（三）排氣溫度（四）功率和效率（五）活塞平均速度（七）行程（八）氣缸直徑2.2熱力性能、動力性能、調(diào)節(jié)與控制一、容積式壓縮機(jī)的主要熱力性能指標(biāo)與結(jié)構(gòu)參數(shù)（一）吸氣壓力和排氣壓力

第一級

吸入管道處和末級

排出接管處的氣體壓力。（吸、排氣壓力可在很大范圍內(nèi)

調(diào)節(jié)）（二）容積流量和供氣量*容積流量：單位時間內(nèi)壓縮機(jī)最后一級

排出

的氣體，換算到

第一級

進(jìn)口狀態(tài)的壓力

和溫度

時的氣體容積值。*額定容積流量：特定進(jìn)口狀態(tài)時的容積流量。注：

△

壓力變化范圍較大時應(yīng)考慮氣體的可壓縮性。

△被壓縮氣體含有水蒸氣

時，

氣體壓力↑→

水蒸氣分壓↑；若再冷卻，且水蒸氣分壓＞冷卻后氣體溫度所對應(yīng)飽和蒸汽壓

→水蒸氣從氣體中凝結(jié)析出。（計算容積流量時應(yīng)加上析出的液體和氣體，減去加入的氣體）*供氣量或標(biāo)準(zhǔn)容積流量容積流量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（1atm，0℃或15℃）時的干氣容積值。（三）排氣溫度壓縮機(jī)末級排出氣體的溫度（四）功率和效率*功與功率指示功Ni：直接用于壓縮氣體的功

摩擦功：用于克服機(jī)械摩擦的功

軸功Nz：主軸需要的總功，指示功+摩擦功

比功率：單位容積流量

所消耗的功。

經(jīng)濟(jì)性評價

指標(biāo)（同類型、同排氣壓力、同冷卻工況下比較）*效率△機(jī)械效率ηm：指示功率/軸功率

中、大型

壓縮機(jī)ηm：0.90～0.96；

小型壓縮機(jī)ηm：0.85～0.92；

微型壓縮機(jī)ηm：0.82～0.90。注：往復(fù)活塞式壓縮機(jī)分類

按排氣壓力鼓風(fēng)機(jī)、低壓壓縮機(jī)（1MPa）、中壓壓縮機(jī)（10MPa）

、高壓壓縮機(jī)（100MPa）

、超高壓壓縮機(jī)（＞100MPa）（通風(fēng)機(jī)＜15kPa；15kPa＜鼓風(fēng)機(jī)＜340kPa；壓氣機(jī)＞340kPa）

按排氣量范圍（m3/min，按進(jìn)氣狀態(tài)計）微型壓縮機(jī)：＜1小型壓縮機(jī)：1～10中型壓縮機(jī)：10～60大型壓縮機(jī)：＞60

按氣缸排列方式（Fig.2-5atpage16）立式、臥式、對動式、對置式、角度式。

按級數(shù)單級、兩級、多級。

按氣缸容積的利用方式單作用式、雙作用式、級差式（Fig.2-28atpage36）?！鞯葴匦实葴?/p>

軸效率（全等溫效率）ηis：

理論

等溫

循環(huán)指示功率/實(shí)際循環(huán)的軸功率通常壓縮機(jī)ηis＝0.60～0.75（上限一般指中、大型壓縮機(jī)，下限指高速小型壓縮機(jī)）△絕熱效率絕熱軸效率：理論

絕熱

循環(huán)指示功

/

實(shí)際

循環(huán)軸功率大型壓縮機(jī)ηad：0.80～0.85；中型壓縮機(jī)ηad：0.70～0.80；小型壓縮機(jī)ηad：0.65～0.70。注：實(shí)際

壓縮機(jī)的壓縮過程趨于

絕熱

過程

（五）活塞平均速度

活塞速度：隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化。

活塞平均速度：

對壓縮機(jī)性能的影響：①對壓縮機(jī)摩擦副耐久性的影響。②

對氣閥布置的影響。（六）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速選擇與流量、壓縮機(jī)的重量和尺寸，以及機(jī)器的耐久性和

經(jīng)濟(jì)性

有關(guān)。（七）行程（八）氣缸直徑二、動力性能（略）三、容積式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方式及其控制氣量的調(diào)節(jié)方式根據(jù)用氣量

→調(diào)節(jié)出氣量△調(diào)節(jié)要求：

①

連續(xù)

調(diào)節(jié)、分級調(diào)節(jié)、間斷調(diào)節(jié)。

②調(diào)節(jié)工況經(jīng)濟(jì)性好（比功率?。?。

③調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡單、安全可靠、操作維修方便?！骼碚摶A(chǔ)：通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和各系數(shù)

→改變流量①轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

②管路調(diào)節(jié)

③壓開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)④連通補(bǔ)助容積①轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)連續(xù)的

氣量調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)工況比功率

消耗??；壓縮機(jī)各級壓力比

保持不變；無需設(shè)置專門的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（本體）。缺點(diǎn)：受原動機(jī)調(diào)節(jié)范圍

限制；

低轉(zhuǎn)速

氣閥工作不正常。②管路調(diào)節(jié)a.進(jìn)氣節(jié)流

△進(jìn)氣管阻力↑→

λp↓→

氣量↓△調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，用于小范圍

調(diào)節(jié)

（80%～100%），或偶爾調(diào)節(jié)。p1b.切斷進(jìn)氣

△關(guān)閉進(jìn)氣管，壓縮機(jī)為空運(yùn)行（間斷調(diào)節(jié)）（Fig.2-65）。

△

結(jié)構(gòu)簡單；適用于中、小壓縮機(jī)。

注：△

切斷進(jìn)氣后→ε↑→排氣溫度

會↑；△

進(jìn)氣壓力↓→作用在活塞上

的壓力差↑→

起動困難。c.進(jìn)、排氣管連通

排氣管經(jīng)由旁通管路和旁通閥門與進(jìn)氣管相連接。分為節(jié)流連通

和自由連通：△節(jié)流連通根據(jù)需要?dú)饬浚?jié)流閥

開至適當(dāng)程度→部分氣體

經(jīng)旁通回入進(jìn)氣管。適用于偶爾調(diào)節(jié)或小幅度調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)緊急性好。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性差（屬于高壓氣體節(jié)流，壓縮機(jī)功耗無減少）?！髯杂蛇B通旁通閥全開

→高壓氣體自由流入進(jìn)氣管路（僅克服旁通管和旁通閥阻力）常用于大型

高壓

壓縮機(jī)起動釋荷優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單；調(diào)節(jié)緊急性好；調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)好。缺點(diǎn)：間斷調(diào)節(jié)；

逆止閥↑阻力損失。（為防止管系中原有的高壓氣體倒流入進(jìn)氣管，應(yīng)在旁通管路之后的排氣管段

設(shè)置逆止閥）③壓開進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)（Fig.2-66atp59）

壓開裝置，進(jìn)氣閥強(qiáng)制壓開，使進(jìn)氣閥全部

或部分

喪失正常工作能力，進(jìn)氣閥片不能自動

關(guān)閉，使吸進(jìn)的氣體，在壓縮

和排氣

行程中仍回入進(jìn)氣管，達(dá)到調(diào)節(jié)氣量目的。a.全行程壓開進(jìn)氣閥（Fig.2-67atpage60）

全部行程

中，氣閥始終處于強(qiáng)制壓開狀態(tài)，

吸進(jìn)的氣體將全部自進(jìn)氣閥

回出，

容積流量=0。

間斷調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性好（空運(yùn)行狀態(tài)）。b.部分行程壓開進(jìn)氣閥

（Fig.2-68atpage60）

進(jìn)氣行程結(jié)束時，進(jìn)氣閥強(qiáng)制頂開；

進(jìn)入壓縮行程后

氣體從氣缸中回入進(jìn)氣管；

一定時候

強(qiáng)制作用取消，進(jìn)氣閥關(guān)閉，剩余行程氣體受壓排出?？蓪?shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)；適用于轉(zhuǎn)速較低的壓縮機(jī)。④連通補(bǔ)助容積（Fig.2-70，2-70

atpage61）氣缸上設(shè)置補(bǔ)助容積，調(diào)節(jié)時接入氣缸工作腔→

余隙容積↑

→

容積系數(shù)λV↓→

容積流量↓。

補(bǔ)助容積的接入方式可以是連續(xù)、分級、間斷

的。2.2回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)一個或幾個轉(zhuǎn)子在氣缸里旋轉(zhuǎn)

→容積變化→氣體壓縮容積式、工作容積旋轉(zhuǎn)一、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)分類二、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)應(yīng)用三、螺桿壓縮機(jī)一、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)分類按結(jié)構(gòu)元件的特征：螺桿式、滑片式、羅茨鼓風(fēng)機(jī)。（目前廣為使用）單螺桿、液環(huán)式、偏心轉(zhuǎn)子式、旋轉(zhuǎn)活塞式等。（不同領(lǐng)域）按轉(zhuǎn)子數(shù)量：

單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子、多轉(zhuǎn)子（個別）。按氣體壓縮方式區(qū)分：

有內(nèi)壓縮、無內(nèi)壓縮（羅茨）。按工作容積是否有油(液)區(qū)分：

無油(液)、噴油(液)。

轉(zhuǎn)子繞氣缸中心轉(zhuǎn)動（又稱轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)）二、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)應(yīng)用

大多作為中、小排氣量，中、低壓壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)。冶金、化工、石油、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、建筑工程。生活耐用消費(fèi)品。三、螺桿壓縮機(jī)*螺桿式壓縮機(jī)分類按運(yùn)行方式：分無油壓縮機(jī)、噴油壓縮機(jī)兩類按壓縮氣體種類和用途：

分空氣壓縮饑、制冷壓縮機(jī)、工藝壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)形式：分移動式、固定式、開啟式、封閉式等常見螺桿壓縮機(jī)分類圖：無油（干式）螺桿壓縮機(jī)

“無油”：氣體被壓縮中，完全不與油接觸，

壓縮腔或轉(zhuǎn)子之間沒有油潤滑，無液體內(nèi)冷卻。

軸承、齒輪

等仍用普通潤滑方式，

隔離軸封：潤滑部位與壓縮腔之間。

同步齒輪：傳輸動力（陽轉(zhuǎn)子→同步齒輪→陰轉(zhuǎn)子）

確保轉(zhuǎn)子間間隙（轉(zhuǎn)子間不直接接觸，存在間隙），

制造、安裝誤差，受力變形，受熱膨脹，機(jī)件磨損

轉(zhuǎn)速

往往很高（密封），

對軸承

和軸封

要求較高；

排氣溫度

較高，

單級壓比

小

1.5-3.5

雙級壓比可達(dá)8-10

排氣壓通常小于2.5MPa

容積流量

為3-500m3／min噴水螺桿壓縮機(jī)壓縮腔噴水：↓排氣溫度，↑單級排氣壓力

水無潤滑性→故設(shè)同步齒輪

軸封：壓縮腔與軸承、齒輪間，隔離噴水和潤滑油噴液壓縮機(jī)入口噴入適當(dāng)溶劑

@氣體壓縮發(fā)生聚合反應(yīng)

→轉(zhuǎn)子和機(jī)殼沉積塑料狀薄層

→停止運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子“粘”在一起

@氣體混合物中含有像瀝青類化合物

噴油螺桿壓縮機(jī)大量潤滑油噴入被壓縮氣體→

潤滑、密封、冷卻、降噪

噴油機(jī)不設(shè)同步齒輪，結(jié)構(gòu)更簡單。

油氣分離、氣體凈化技術(shù)

發(fā)展

→噴油機(jī)可用于空氣品質(zhì)要求非常高場合，如食品、醫(yī)藥、棉紡一般大氣壓力下吸氣，

單級排氣壓力有0.8MPa、1.1MPa、1.4MPa等，

少數(shù)兩級壓縮機(jī)，排氣壓力可達(dá)2.6MPa（驅(qū)動大型風(fēng)鉆）

容積流量范圍為0.2-100m3/min

噴油螺桿制冷壓縮機(jī)螺桿制冷機(jī)都采用噴油潤滑

方式運(yùn)行。

按與電動機(jī)聯(lián)接方式，分開啟式、半封閉式、全封閉式三種。開啟式

聯(lián)軸器

+電動機(jī)

壓縮機(jī)伸出軸加裝軸封，

防制冷劑、潤滑油

泄漏。

半封閉式

電動機(jī)+

壓縮機(jī)同一機(jī)體內(nèi)，共用一根主軸，

有效防止制冷劑和潤滑油泄漏，

制冷劑冷卻電動機(jī)，無開啟式電動機(jī)冷卻風(fēng)扇噪聲。全封閉式

電動機(jī)與壓縮機(jī)封閉在一容器內(nèi)，

徹底消除

制冷劑和潤滑油泄漏，

噪聲

比較低。

大批量

小冷量制冷壓縮機(jī)。半封閉、全封閉式產(chǎn)量遠(yuǎn)超開啟式。

廣泛用于民用和商務(wù)樓中央空調(diào)。

絕大多數(shù)螺桿機(jī)制冷劑采用R22或NH3，

也有用R134a或R410A等。環(huán)境溫度下工作時，單級螺桿制冷機(jī)可達(dá)-25℃蒸發(fā)溫度

雙級壓縮，可達(dá)-40℃的蒸發(fā)溫度熱泵循環(huán)，可向高達(dá)100℃熱源傳送熱量。

既供冷又能供暖的冷熱兩用螺桿機(jī)組，近來發(fā)展很快。

螺桿制冷壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況下制冷量范圍：10-2500kW

噴油螺桿工藝壓縮機(jī)壓縮工藝流程中的氣體，

如：惰性氣體，CO2、N2輕氣體，H2、He化學(xué)性質(zhì)活潑的氣體，HCl、Cl2

通常由噴油螺桿制冷壓縮機(jī)

改制而成。

工作壓力由工藝流程確定：

單級壓比：可達(dá)10，排氣壓常小于4.5MPa，最高可9.0MPa

容積流量：1-200m3／min

*單螺桿壓縮機(jī)：（Fig.2-101atpage89）*雙螺桿壓縮機(jī)通常所稱螺桿壓縮機(jī)即指雙螺桿壓縮機(jī)容積流量范圍：2～500m3/min

終了壓力：一般＜1.2MPa，個別場合可達(dá)4.5MPa（一）結(jié)構(gòu)（二）工作過程（三）特點(diǎn)（四）熱力性能（五）壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)（一）結(jié)構(gòu)（Fig.2-100atpage88）陽、陰螺桿共軛齒型相互填塞→使封閉在殼體

與兩端蓋間的齒槽容積

大小發(fā)生周期變化，并借助于殼體對角線位置

上的吸、排氣孔口，完成對氣體吸入、壓縮、排出

平行配置一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子：陽轉(zhuǎn)子（或陽螺桿）：節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子陰轉(zhuǎn)子（或陰螺桿）：節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子一般陽轉(zhuǎn)子與原動機(jī)連接，又稱為主動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子上的球軸承

使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)軸向定位，承受軸向力。轉(zhuǎn)子兩端的圓柱滾子軸承

使轉(zhuǎn)子徑向定位，承受徑向力。在機(jī)體兩端，分別開設(shè)吸氣孔口、排氣孔口（二）工作過程工作循環(huán)：吸氣、壓縮、排氣轉(zhuǎn)子每個運(yùn)動周期，若干齒間容積依次進(jìn)行相同工作過程，只討論其中一個齒間容積

的全部過程。

1．吸氣過程研究的一對齒（箭頭標(biāo)出）轉(zhuǎn)子端面是吸氣端面

機(jī)殼上有特定形狀的吸氣孔口（粗實(shí)線）

圖a：吸氣即將開始

此對齒前端的型線完全嚙合，即將與吸氣孔口連通。

圖b：隨齒間容積擴(kuò)大，其內(nèi)部形成一定真空，

而此齒間容積又與吸氣口連通，

氣體在壓差作用

下流入其中（如圖陰影）。

隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，陽轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子齒槽中脫離，

齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連通。

（相當(dāng)于：活塞（陽轉(zhuǎn)子齒）在氣缸（陰轉(zhuǎn)子齒槽）中滑動）

圖c：吸氣過程結(jié)束時

最顯著特征：齒間容積達(dá)最大。此位置，齒間容積與吸氣孔口斷開，吸氣過程結(jié)束。

2．壓縮過程轉(zhuǎn)子端面：排氣端面，機(jī)殼上的排氣孔口

如圖中粗實(shí)線。

陽轉(zhuǎn)子順時針

方向旋轉(zhuǎn)，陰轉(zhuǎn)子逆時針

方向旋轉(zhuǎn)

圖a：壓縮過程即將開始

氣體被轉(zhuǎn)子齒和機(jī)殼包圍在封閉空間，

齒間容積因嚙合將開始減小。

圖b：齒間容積因嚙合不斷減小→壓力↑

圖c：持續(xù)壓縮至齒間容積與排氣孔連通

3．排氣過程齒間容積與排氣孔連通，開始排氣。

圖a：隨齒間容積縮小，氣體逐漸通過排氣孔排出。

圖b：排氣一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合，

齒間容積內(nèi)氣體完全排出，封閉的齒間容積體積將變?yōu)榱恪?/p>

（三）螺桿壓縮機(jī)特點(diǎn)

氣體壓力提高原理

與活塞機(jī)相同→均屬容積式壓縮機(jī)主要部件的運(yùn)動形式

又與透平壓縮機(jī)相似

→螺桿機(jī)同時兼有上述兩類壓縮機(jī)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）可靠性高

零部件少，無易損件→運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔可4-8萬h。2）操作維護(hù)方便

操作人員不必經(jīng)過長時間專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。3）動力平衡性好

無不平衡慣性力，可平穩(wěn)高速工作，可無基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)（適合移動式），體積小、重量輕、占地少。4）適應(yīng)性強(qiáng)

具有強(qiáng)制輸氣特點(diǎn)，排氣量幾乎不受排氣壓力影響，在寬廣的范圍內(nèi)能保護(hù)較高的效率。5）多相混輸轉(zhuǎn)子齒面間留有間隙→耐液體沖擊，可壓送含液氣體、

含粉塵氣體、易聚合氣體等。

主要缺點(diǎn)：1）造價高

螺桿轉(zhuǎn)子

齒面為空間曲面，

需特制刀具，在價格昂貴的專用設(shè)備上加工。

另外，氣缸加工精度也有較高要求。2）不能用于高壓場合

受間隙、轉(zhuǎn)子剛度

和軸承壽命

等方面限制

→只適用中、低壓范圍，排氣壓力一般不能超過4.5MPa3）不能制成微型

螺桿機(jī)依靠間隙

密封氣體，

一般只有容積流量大于0.2m3/min時，螺桿機(jī)才只有優(yōu)越性能。

（四）熱力性能計算

1.理論工作過程2.實(shí)際工作過程3.內(nèi)壓力比及壓力分布圖4.容積流量及容積效率5.軸功率及絕熱效率6.排氣溫度7.噴油影響1.理論工作過程

（1）理論工作過程假設(shè)（4）具有穿通容積的工作過程（2）內(nèi)、外壓力比不相等（5）具有封閉容積的工作過程（3）吸氣提前或延遲結(jié)束（6）無內(nèi)壓縮的工作過程1.理論工作過程

（1）理論工作過程假設(shè)

吸氣、壓縮、排氣假設(shè)：

無摩擦、無熱交換、無泄漏、無吸、排氣壓力損失

理想工作過程指示圖

吸、排氣孔口位置等結(jié)構(gòu)參數(shù)

影響，使工作過程有所變化

（2）內(nèi)、外壓力比不相等

內(nèi)壓縮終了壓力pi

齒間容積與排氣孔

即將連通前，齒間容積內(nèi)氣體壓力

內(nèi)壓力比

內(nèi)壓縮終了壓力/

吸氣壓力

吸、排氣孔口的位置和形狀

決定了內(nèi)壓力比

外壓力（或背壓力）pd

排氣管內(nèi)

的氣體壓力

外壓力比

外壓力/

吸氣壓力壓縮機(jī)運(yùn)行工況所要求的吸、排氣壓力，決定了外壓力比。

排氣壓力＞內(nèi)壓縮終了壓力時齒間容積與排氣孔連通瞬間，排氣孔處氣體迅速倒流入齒間容積，→其中壓力從pi突然↑至pd

然后，隨齒間容積縮小，排出氣體（圖a）排氣壓力＜內(nèi)壓縮終了壓力時齒間容積與排氣孔連通瞬時，齒間容積氣體迅速流入排氣孔口中，→齒間容積中氣體壓力突然↓至pd

然后，隨齒間容積縮小，排出氣體（圖b）可見，內(nèi)、外壓力比不相等總造成附加能量損失（陰影面積）另，伴有強(qiáng)烈的周期性排氣噪聲

（3）吸氣提前或延遲結(jié)束吸氣在齒間容積達(dá)到最大值之前結(jié)束時

齒間容積氣體在吸氣結(jié)束后進(jìn)行膨脹，達(dá)到最大容值

后，

再從降低了的壓力

開始壓縮（圖a）吸氣在齒間容積達(dá)到最大值之后結(jié)束時

齒間容積氣體一部分重新

回流

至吸氣孔口

內(nèi)，

然后再與吸氣孔脫離，并開始壓縮（圖b）吸氣提前或延遲結(jié)束→均使齒間容積吸氣量↓

→容積流量↓（4）具有穿通容積的工作過程

穿通容積：齒間容積所能達(dá)到的最小容積（類似于活塞壓縮機(jī)的余隙容積）因該容積的存在，基元容積內(nèi)氣體不能全部被排出，

余留高壓氣將從排氣口移向吸氣口，稱“passingvolume”

穿通容積余留的高壓氣體膨脹至一定壓力后，

齒間容積才吸進(jìn)新鮮氣體，在指示圖上多出—條膨脹線

（5）具有封閉容積的工作過程吸氣封閉容積齒間容積達(dá)到最小

后，若不立即吸氣，會產(chǎn)生吸氣封閉容積。

齒間容積在擴(kuò)大初期，其內(nèi)氣體壓力＜吸氣口處氣體壓力，

齒間容積與吸氣孔連通時，齒間容積內(nèi)氣壓突然↑至吸氣壓力，然后才進(jìn)行正常吸氣（圖a）。

→吸氣封閉容積的存在，影響了正常充氣→壓縮機(jī)耗功↑

排氣封閉容積齒間容積達(dá)到最小前，若排氣已結(jié)束，會產(chǎn)生排氣封閉容積。排氣封閉容積內(nèi)氣體將被壓縮至＞＞

內(nèi)壓縮終了壓力

→壓縮機(jī)耗功↑（圖b）

另外，隨后吸氣過程初期，余留高壓氣體進(jìn)行膨脹，

→壓縮機(jī)氣量↓（圖b）

（6）無內(nèi)壓縮的工作過程無內(nèi)壓縮氣體壓力↑，不是因齒間容積↓，

而是因排出管道中

高壓氣體倒流，

壓縮過程在齒間容積與排出管道連通瞬時

完成。圖示，無內(nèi)壓縮時，附加能量損失

極大，

排氣溫度較有內(nèi)壓縮時高，

故只限在低壓鼓風(fēng)機(jī)中使用。

2.實(shí)際工作過程實(shí)際與理論工作過程差別原因：

實(shí)際過程，齒間容積內(nèi)氣體通過間隙泄漏

流經(jīng)吸、排氣口，產(chǎn)生壓力損失

被壓縮氣體與外界發(fā)生熱交換等

螺桿壓縮機(jī)實(shí)測指示圖（1）氣體泄漏的影響（2）氣體流動損失的影響（3）氣體動力損失的影響（4）熱交換的影響（5）噴液的影響

（1）氣體泄漏的影響分為內(nèi)泄漏和外泄漏內(nèi)泄漏泄漏氣體不會直接影響

壓縮機(jī)容積流量，稱為內(nèi)泄漏。

如，氣體從較高壓力處

泄漏至不處于吸氣過程

的齒間容積

→使齒間容積氣體溫度↑

→壓縮過程功耗↑→另，內(nèi)泄漏加熱作用

→也會間接↓壓縮機(jī)容積流量外泄漏

直接影響

容積流量的氣體泄漏。

泄漏至處于吸氣過程

齒間容積中的氣體，

或，直接泄漏到吸氣孔口

的氣體，均屬外泄漏。

→直接使容積流量↓泄漏→使容積流量↓和效率↓低轉(zhuǎn)速

螺桿機(jī)中，泄漏損失是影響壓縮機(jī)性能的主要因素。

（2）氣體流動損失的影響

沿程阻力損失+局部阻力損失

若有壓力脈動→損失將更大

轉(zhuǎn)速↑→氣流速度↑→流動損失顯著↑（3）氣體動力損失的影響主要指轉(zhuǎn)子擾動氣體

的摩擦鼓風(fēng)損失。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速↑→氣體動力損失明顯↑

高轉(zhuǎn)速

螺桿機(jī)中，氣體動力損失對效率起主要影響。（4）熱交換的影響氣體進(jìn)入壓縮機(jī)時，與機(jī)體發(fā)生熱交換→吸氣結(jié)束

時溫度↑

→容積流量↓（5）噴液的影響噴油螺桿機(jī)，常向工作腔噴入有一定壓力的潤滑油，與壓縮氣體

直接接觸，吸收氣體的壓縮熱。

少量螺桿機(jī)，也向工作腔噴水、制冷劑或其它液體，作用同噴油。一方面，噴入液具有冷卻、密封、潤滑、降噪

作用。

另，噴液又引起轉(zhuǎn)子對液體擾動損失

和液體粘性摩擦損失。雖然噴油螺桿壓縮機(jī)和干式螺桿壓縮機(jī)的工作原理完全相同，

但常被看作是兩種不同類型的壓縮機(jī)。

噴油使螺桿機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，性能改善。

特別在移動式空壓機(jī)及制冷裝置中應(yīng)用廣泛。

能3.內(nèi)壓力比及壓力分布圖（1）內(nèi)壓力比εi齒間容積內(nèi)壓縮終了壓力pi

/吸氣壓力若，理想氣體（或在相應(yīng)范圍內(nèi)可視作理想氣體的實(shí)際氣體）、

可逆絕熱壓縮則，壓縮終了內(nèi)壓力比εi：

式中，pi—內(nèi)壓縮終了壓力

齒間容積與排氣孔連通時，齒間容積內(nèi)氣體壓力；

ps—吸氣終了壓力

齒間容積與吸氣孔斷開時，齒間容積內(nèi)氣體壓力；

Vi—壓縮過程結(jié)束時容積值

齒間容積與排氣孔連通時的容積值；

V0—吸氣過程結(jié)束時容積值

齒間容積與吸氣孔斷開時的容積值；

εv—內(nèi)容積比；

k—等熵指數(shù)cp／cv

每臺螺桿機(jī)一般均有—固定的內(nèi)容積比（有時也變化）；

內(nèi)壓力比卻隨被壓縮氣體性質(zhì)

不同而不同；一般不把內(nèi)壓力比作為螺桿壓縮機(jī)的基本參數(shù)，常用內(nèi)壓力比

來區(qū)分螺桿空氣壓縮機(jī)（工質(zhì)總是同一氣體）；

螺桿制冷

壓縮機(jī)及螺桿工藝

壓縮機(jī)，通常用內(nèi)容積比。若，理想氣體、多變壓縮，內(nèi)壓力比可用下式近似計算：多變過程指數(shù)m，取決于壓縮機(jī)運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)間隙值等因素，

可選取同類機(jī)器經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。上式，可求出已有機(jī)器所能達(dá)到的內(nèi)壓力比，以驗(yàn)證該機(jī)器適應(yīng)

現(xiàn)時運(yùn)行工況的程度。

設(shè)計新機(jī)器時，可據(jù)需達(dá)到的內(nèi)壓力比，確定內(nèi)容積比

及陽轉(zhuǎn)子的內(nèi)壓縮轉(zhuǎn)角φ1，為設(shè)計排氣孔口提供數(shù)據(jù)。若，非理想氣體

據(jù)氣體狀態(tài)圖（h-s圖、T-s圖等），確定壓縮終了狀態(tài)和內(nèi)壓比。

也可利用式pV=zRT，通過可壓縮性系數(shù)z考慮其影響。實(shí)際內(nèi)壓力比準(zhǔn)確計算，需采用工作過程數(shù)學(xué)模擬方法。

（2）壓力分布圖

根據(jù)內(nèi)壓比—內(nèi)容積比關(guān)系

+

轉(zhuǎn)角—內(nèi)容積比關(guān)系→各齒間容積內(nèi)，

陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角—?dú)怏w壓力

（曲線0-4-3-2）稱作壓力分布圖坐標(biāo)原點(diǎn)—壓縮開始點(diǎn)，吸入終了壓力ps，

陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角（φ1=0）—吸入端面

軸向位置φ10

—內(nèi)壓縮終了（即排氣開始）軸向位置τ1z

—排氣端面

軸向位置排氣過程（φ10≤φ1≤τ1z）時若，內(nèi)壓縮終了壓力pi＝

等于

排氣孔處氣體壓力pd。若，內(nèi)壓縮終了壓力pi

≠排氣孔處氣體壓力pd，則，當(dāng)齒間容積與排氣口連通瞬時（φ1=φ10），

容積內(nèi)氣體定容壓縮（或膨脹）→壓力突↑（或突↓）至pd其它作用a）據(jù)已知齒間容積壓力曲線，可確定其相鄰齒間容積壓力曲線相鄰齒間容積各過程完全一樣，相位相差一角節(jié)距2π/z1

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之后相鄰齒間容積（稱后一齒間容積）進(jìn)行的各過程，

較已知齒間容積進(jìn)行的各過程遲2π/z1角，將已知齒間容積壓

力曲線向左平移2π/z1角，即得后一齒間容積壓力曲線(Ⅱ)。

同理，右平移2π/z1角，即得前一齒間容積壓力曲線(Ⅲ)。

b)根據(jù)壓力分布圖得到，任一轉(zhuǎn)角下各齒間容積內(nèi)的氣體壓力，

以及相鄰齒間容積內(nèi)的壓力差

→為計算氣體泄漏

提供依據(jù)如，轉(zhuǎn)角φl時，各齒間容積壓力值

如點(diǎn)3、點(diǎn)5、點(diǎn)6

此時，相鄰齒間容積的壓力差如線段3-6、3-5

顯然，壓力差值隨轉(zhuǎn)角φl作相應(yīng)變化c)據(jù)壓力分布圖，可確定作用在轉(zhuǎn)子上力和力矩

→為轉(zhuǎn)子力學(xué)計算（強(qiáng)度、剛度及振動等）提供依據(jù)作用在轉(zhuǎn)子上的力及其分布隨轉(zhuǎn)角φl變化，且以2π/z1為周期。

簡化，設(shè)轉(zhuǎn)子無限多齒→

作用在轉(zhuǎn)子上的力及分布就不再隨轉(zhuǎn)角φ1而變化，計算方便；

此時齒間容積壓力曲線Ⅳ所示（兩相鄰齒間容積壓力曲線中分線）

實(shí)際齒數(shù)有限的轉(zhuǎn)子，可將Ⅳ視作整個轉(zhuǎn)子的平均壓力分布曲線。4.容積流量及容積效率(1)理論容積流量qVt單位時間轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過齒間容積之和，取決于壓縮機(jī)幾何尺寸和轉(zhuǎn)速

z1—陽轉(zhuǎn)子齒數(shù)；n—陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；D1—陽轉(zhuǎn)子外徑；λ—轉(zhuǎn)子長徑比，λ=L/D1；(2)實(shí)際容積流量qV指折算到吸氣狀態(tài)的實(shí)際容積流量，考慮容積效率ηv，則(3)容積效率

ηv

=qv/qvt反映壓縮機(jī)幾何尺寸利用

的完善程度；主要與氣體泄漏

有關(guān)：

ηv受型線、噴油與否、壓差、轉(zhuǎn)速、氣體性質(zhì)等多因素影響。

實(shí)際計算，可參照類似機(jī)器的試驗(yàn)數(shù)值選取，

或通過工作過程數(shù)學(xué)模擬計算：

ηv變化范圍：通常ηv＝0.75-0.95

一般轉(zhuǎn)速低、容積流量小、壓力比高、不噴液壓縮機(jī)，ηv較低；

轉(zhuǎn)速高、容積流量大、壓力比低、噴液壓縮機(jī)，ηv較高。

a）干式螺桿壓縮機(jī)容積效率無密封液體→通過泄漏三角形、接觸線、轉(zhuǎn)子齒頂、排氣端面

泄漏均較為嚴(yán)重→ηv通常較低

↑ηv，干式機(jī)轉(zhuǎn)速常很高，陽轉(zhuǎn)子齒頂線速度50-100m/s圖：ηv——壓比ε——轉(zhuǎn)速n

隨①壓比

上升，ηv變化較小

但②轉(zhuǎn)速對ηv影響較大

圖（固定壓比下，吸氣壓力不同時）：

壓比不變，隨③吸氣壓力↑→吸、排氣壓差

明顯↑但，引起ηv↓不大

另，干式機(jī)ηv還與④壓縮介質(zhì)

和⑤機(jī)器容量

有關(guān)：

大相對分子質(zhì)量

氣體(如丙烷)和大容量

壓縮機(jī)ηv較高；

小相對分子質(zhì)量氣體(如氦或氫)和小容量壓縮機(jī)ηv較低。

b）噴油螺桿壓縮機(jī)容積效率噴油最大作用之一：對內(nèi)泄漏通道密封→↓↓內(nèi)部泄漏

→相同尺寸、工況、轉(zhuǎn)速下，噴油機(jī)ηv較高

而，兩種壓縮機(jī)應(yīng)用范圍不同→常并不運(yùn)行在同一工況：

干式機(jī)陽轉(zhuǎn)子齒頂線速度約50-100m/s，噴油機(jī)約10-50m/s；

另外，噴油機(jī)

通常運(yùn)行在高壓比和高壓差

工況。*噴油螺桿空氣壓縮機(jī)

普通動力用

噴油空壓機(jī)，運(yùn)行工況明確，結(jié)構(gòu)設(shè)計相似，

吸氣壓力為大氣壓（真空泵時，吸氣壓力＜大氣壓）噴油螺桿機(jī)ηv影響因素：

容積流量、運(yùn)行工況、轉(zhuǎn)子型線、轉(zhuǎn)子齒頂線速度

（特別是容積流量

影響很明顯）

另，大都采用標(biāo)準(zhǔn)①滾動軸承→可實(shí)現(xiàn)較小間隙

和較高ηv

②容積流量

影響：壓縮機(jī)間隙

與齒間容積

不成正比，

大容積流量壓縮機(jī)內(nèi)部泄漏

所占比較小

→比小容積流量壓縮機(jī)具有更高ηv圖，中型噴油螺桿空壓機(jī)典型效率曲線

內(nèi)壓比為7.5，

額定排氣壓力0.8MPa由圖，不同③排氣壓力下，

ηv曲線較平坦

→該壓縮機(jī)可用于更高壓力場合*噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和工藝壓縮機(jī)

負(fù)荷較大，吸氣、排氣壓力變化范圍很寬。

該類壓縮機(jī)中，大多數(shù)大、中型機(jī)器都采用①滑動軸承：

滑動軸承承載能力高、壽命長

等；

但消耗更多功→總的機(jī)械摩擦損失↑；

另，用滑動軸承，需較大間隙數(shù)值→使ηv↓圖，轉(zhuǎn)子直徑200mm

壓比不變時，

ηv隨②吸氣、排氣壓

改變，

因吸氣壓和③壓比對ηv有如此大影響

→很難確定該類壓縮機(jī)ηv的范圍

③壓比太高時，ηv過低（圖）

→壓比約＞10時，一般采用多級壓縮可在制冷系統(tǒng)充灌工質(zhì)

前，利用其壓縮機(jī)對系統(tǒng)抽真空；

因壓縮機(jī)容積流量＞＞

一般真空泵

→可在很短時間內(nèi)完成；

應(yīng)指出：吸氣壓力極低

時

→

可能在壓縮機(jī)內(nèi)產(chǎn)生氣蝕

→

從而產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲

（特別在氣體大量溶于潤滑油

時更嚴(yán)重；

通?？蓪⑽鼩鈮毫?/p>

稍稍↑）5.軸功率及絕熱效率(1)等熵絕熱壓縮功率

理想氣體

等熵絕熱功率Pad計算：ps—吸氣壓力；pd—排氣壓力；k—等熵指數(shù)；qv—實(shí)際容積流量

非理想氣體

Pad可通過焓差計算：

Pad=qm（hds—hs）

hs—

吸氣狀態(tài)下

氣體比焓

hds—

排氣壓力下、與吸氣狀態(tài)等熵

狀態(tài)下氣體比焓

qm—

質(zhì)量流量(2)絕熱效率ηad

ηad

＝

等熵絕熱

壓縮功率Pad

/

實(shí)際軸功率P依機(jī)型、工況不同有明顯差別：

低壓比、大中容積流量，ηad＝0.75-0.85

高壓比、小容積流量時，ηad＝0.65-0.75a）干式螺桿機(jī)絕熱效率ηad取決于壓縮機(jī)①容積流量

和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計

大容積流量ηad＞80%，小容積可＜70%

ηad受②絕對壓力

影響：圖（尺寸相對比較大干式機(jī)）給定壓比下，ps↑→氣體質(zhì)量流量↑

→壓縮功耗↑（與氣體質(zhì)量流量正比）

→軸承、齒輪、擾動損失、摩擦損失等↑（增長速度較慢）

→初始階段：

ηad隨進(jìn)氣壓力↑而急劇↑

進(jìn)氣壓力增至一定值后：

→ηv持續(xù)↓

→氣體密度↑→擾動損失和摩擦損失↑很快

→ηad曲線↑至峰值后又開始↓

注：ps對ηad的影響還與

壓縮機(jī)設(shè)計、容積流量、

所壓縮的氣體、工況有關(guān)。圖，干式螺桿機(jī)絕熱效率與③壓力比

的關(guān)系：注，因排氣溫度限制，

僅小等熵指數(shù)

氣體，最大壓比才可能＞5

進(jìn)氣為大氣時，壓比最大4.5b）噴油螺桿機(jī)的絕熱效率

*噴油螺桿空氣壓縮機(jī)

普通動力用

噴油空壓機(jī)ηad影響因素：

運(yùn)行工況、轉(zhuǎn)子型線、容積流量、轉(zhuǎn)子齒頂線速度

①容積流量↑，機(jī)械摩擦等損失的影響相對↓→大流量ηad更高圖，②排氣壓力較高

范圍內(nèi)，ηad曲線相對較平坦

→該壓縮機(jī)也可用于更高壓力場合③潤滑油粘度對功耗和密封影響：潤滑油填滿嚙合的轉(zhuǎn)子、

齒頂和端面與掃過的機(jī)殼之間的間隙，

粘度↑→密封（ηv）↑

→轉(zhuǎn)子受剪切作用↑→吸收功↑

→需權(quán)衡確定用油粘度

（空壓機(jī)供油溫度一般50-60℃）

實(shí)驗(yàn)，供油溫度↑10℃，

ηv↓2％，功耗↓1.5％，ηad只↓0.5％。

可認(rèn)為，溫度↑→粘度↓→引起密封和功耗變化相同（均1.5％）

另外，油溫↑―對進(jìn)氣額外加熱

→↓0.5％

ηv

（上述結(jié)論不通用，需具體分析工況、容積流量、油的類型）*噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和工藝壓縮機(jī)

壓縮機(jī)載荷較大，吸、排氣壓力變化范圍均很寬。大多數(shù)大、中型制冷、工藝機(jī)（與空壓機(jī)相比，圖）

①滑動軸承→機(jī)械摩擦損失↑

→ηad↓

②吸氣壓↑→機(jī)械摩擦等損失在總耗中所占比越來越小→

ηad↑

③ηad變化范圍很大

實(shí)驗(yàn)，吸氣壓為大氣壓，

④大型制冷和工藝螺桿壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)子直徑500mm左右，

ηad可達(dá)82％，壓比適當(dāng)提高后，可達(dá)90％

小型機(jī)，轉(zhuǎn)子直徑100mm左右，

ηad可達(dá)72％，壓比適當(dāng)提高后，可達(dá)76％注：制冷和工藝螺桿壓縮機(jī)⑤可有高壓比，

因，螺桿機(jī)無余隙容積

氣體膨脹，

且噴油機(jī)無排氣溫度

限制，

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許時，

可運(yùn)在高壓比下行（此時ηad很低）

c）絕熱指示效率ηi和機(jī)械效率ηm其它形式效率：考察某些特定因素

對壓縮機(jī)影響絕熱指示效率ηi

反映壓縮機(jī)內(nèi)部工作過程完善程度

ηi

=

等熵絕熱理論壓縮功率Pad

/指示功率Pi

指示功率Pi

+機(jī)械摩擦損失功率=壓縮機(jī)軸功率

如，內(nèi)、外壓比不等時，ηi較低，是其熱力過程不完善所致

絕熱指示效率ηi與絕熱效率ηad之間的關(guān)系：

ηad

＝ηiηm

機(jī)械效率ηm

=指示功率Pi/軸功率

一般ηm＝0.90-0.986.排氣溫度

干式

機(jī)排氣溫度主要取決于介質(zhì)物性

和壓比。

噴油（噴液）機(jī)排氣溫度主要取決于噴入的液量和溫度。（1）干式螺桿壓縮機(jī)排氣溫度一般干式機(jī)排氣溫度可按下式計算：Td-排氣溫度（K）

Ts-吸氣溫度（K）

ε0-外壓力比

m-過程指數(shù)*干式機(jī)排氣溫度取決于許多因素：

被壓縮①氣體吸收的功→溫度↑

②對流及輻射傳熱：殼體冷卻套、潤滑系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)

壓縮機(jī)所產(chǎn)生的溫升、

氣體與轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間的溫差、

氣體密度（影響熱傳導(dǎo)率）。

*干式機(jī)冷卻的目的：

干式機(jī)轉(zhuǎn)速通常很高，容積流量

較大

→氣體通過壓縮機(jī)被冷卻的時間很短

→干式機(jī)中冷卻，常是為保持壓縮機(jī)幾何尺寸

和間隙

不變，

而非為了冷卻氣體。

Td＜100℃，轉(zhuǎn)子和機(jī)殼不需專門冷卻裝置，

向空氣散熱即足以保證機(jī)殼尺寸不發(fā)生改變。排氣溫度可達(dá)200℃

Td更高時，因螺桿機(jī)氣缸雙孔形狀，其整個表面膨脹不均勻。

為保證氣缸形狀不發(fā)生改變，常在氣缸周圍布置

冷卻套，用水、油或其它液體冷卻。

冷卻介質(zhì)吸收熱量，取決于氣缸內(nèi)氣體壓力和溫

度，一般為壓縮機(jī)輸入功的

5%-10%排氣溫度一般為240℃-250℃（220℃-230℃）*轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻

冷卻油從轉(zhuǎn)子中心流過

→保證轉(zhuǎn)子尺寸

和形狀

→還防止停機(jī)后

余熱導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫度上升

壓縮機(jī)工作時，壓縮空氣向轉(zhuǎn)子傳熱，部分熱沿轉(zhuǎn)子向溫度較低一端傳遞，被溫度較低的進(jìn)氣帶走，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子熱平衡，使轉(zhuǎn)子溫度保持穩(wěn)定。

壓縮機(jī)停機(jī)時，進(jìn)氣端不再具有冷卻作用→轉(zhuǎn)子實(shí)際溫度要上升

一段時間后才能再降下來，此時不能立即再起動

壓縮機(jī)，須延遲約15min

采用轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻后，這種延遲就不需要了。（2）噴油螺桿壓縮機(jī)的排氣溫度排氣溫度由壓縮機(jī)功耗、氣體比熱容、噴入油量

聯(lián)合作用。*絕熱過程假設(shè)若，供入足量、溫度很低

的油或其它液體，

→甚至可使排氣溫度＜進(jìn)氣溫度

→會誤認(rèn)實(shí)現(xiàn)了等溫壓縮，效率＞絕熱壓縮效率，

實(shí)測：實(shí)際最高效率＜絕熱壓縮效率一點(diǎn)

實(shí)測：噴油壓縮

與絕熱壓縮

較接近

→實(shí)際中，常將效率與絕熱壓縮聯(lián)系起來

一般認(rèn)為，因轉(zhuǎn)速

較高

→壓力升高過程中氣體與噴入潤滑油之間熱交換很不充分

→壓縮結(jié)束時，氣體溫度明顯＞油溫

然后，氣體和油經(jīng)排氣過程

和排氣管道

中流動

→最終實(shí)現(xiàn)熱量平衡，達(dá)到相同的排氣溫度*排氣溫度的確定允許排氣溫越高→所需循環(huán)油量

越少→所需油冷卻器越小。

排溫高→考慮膨脹留的間隙

越大→壓縮機(jī)效率↓；排溫高→導(dǎo)致更多潤滑油處于氣相→↑油氣分離困難；排溫高→會降低油壽命；

特別是礦物油，高溫下，會氧化、碳化或分解。→噴油機(jī)排氣溫度通常由高溫

對油的影響

確定：

空壓機(jī)，額定排溫極限一般為約100℃，有些可達(dá)120℃，

但此溫度下，礦物油壽命很短，

多用合成油，壽命長、適應(yīng)高溫，潤滑特性↑

空壓機(jī)

排氣溫度有一個下限

不得＜?xì)怏w壓縮后水蒸氣分壓所對應(yīng)飽和溫度一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)冷凝水，壓縮機(jī)將停車5-6h，使油與

水充分分離，并排水。否則→油質(zhì)惡化、軸承壽命↓

空壓機(jī)排溫下限值與壓比

及吸氣狀態(tài)水蒸氣原始分壓有關(guān)。

如，100%相對濕度、20℃環(huán)境溫度，壓縮到0.8MPa，

相應(yīng)的飽和溫度約為59℃

考慮工況不穩(wěn)定，為保證該條件下絕對不出現(xiàn)冷凝水，

通?？刂婆艢鉁囟炔坏玫陀?0℃

制冷和工藝螺桿機(jī)，

采用同樣的額定排溫上限，即100℃

即使高級合成油，也很少超過該上限。

大密度氣體（R22、丙烷等）排溫趨于更低，約70-80℃

因，同一壓縮機(jī)常要求能用于壓縮多種氣體，

為能滿足小密度

氣體排溫要求，

設(shè)計時所給的油流量常偏大。

制冷和工藝螺桿機(jī)

進(jìn)氣溫度也有一個下限因：非常低溫度下，須選擇特殊合成潤滑油，

以便既在低溫下保持液態(tài)，又能在較高溫度下保持足夠粘性。另因：進(jìn)氣溫度非常低時，轉(zhuǎn)子平均溫度＞機(jī)殼平均溫度

因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子不僅受噴入的高溫油

影響，

而且受壓縮過程中溫度升高

影響，

機(jī)殼卻被進(jìn)氣充分地冷卻→平均溫度較低

進(jìn)氣中含制冷劑液體時，該現(xiàn)象尤為明顯?！D(zhuǎn)子端面磨損（否則，在轉(zhuǎn)子進(jìn)氣端應(yīng)面留適當(dāng)間隙）7.噴油影響(1)噴油影響噴油→壓力和壓比↑，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效控制排氣溫度，降噪

→冷卻、密封、潤滑、降噪a）冷卻作用

微滴狀

噴油，與壓縮氣體混合，極大的換熱表面

→迅速吸收壓縮熱，冷卻被壓縮介質(zhì)，↓排氣溫度

因，排氣溫度不受壓比影響

→使壓縮機(jī)工作范圍只隨壓縮效率

而定，

不再受最高排溫

限制

另，排溫較低

→不再需機(jī)殼外冷卻水套，

也不需進(jìn)行轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻。

b）潤滑作用干式螺桿機(jī)：兩轉(zhuǎn)子相不接觸，依靠高精度同步齒輪

保持間隙。噴油壓縮機(jī)：

因，大量油，且陰轉(zhuǎn)子只吸收壓縮總耗功的一小部分

→可省同步齒輪，陽轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動

陰轉(zhuǎn)子

另，因噴油與軸承用潤滑油

相同

→不需密封裝置隔開氣體和潤滑油

→

使轉(zhuǎn)子支承軸承之間的距離↓

→

顯著↑轉(zhuǎn)子剛度，↓變形c）密封作用螺桿機(jī)內(nèi)部有多條泄漏通道（均狹長間隙），

噴油極大↑密封→通過的泄漏量大大↓

→相同工況下，噴油機(jī)效率較高，

[比功率油，5.7至6.7kW/（m3/min）干，6.4至7.8kW/（m3/min）]

且允許較高的壓力差，

（干式機(jī)壓差大時，泄