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往复式压缩机基本构成和工作原理
发表于:2021-12-09 10:27 分享至:

  往复式压缩机基本构成和工作原理 基本构成和工作原理 一、总体结构和组成 (1)工作腔部分:气缸、活塞、活塞杆、 活塞环、气阀、密封 填料等; (2)传动部分:曲柄、连杆、 十字头; (3)机身部分:机身、中体、 中间接头、十字头滑道等; (4)辅助部分:润滑冷却系统、 气量调节装置、安全阀、滤清 器、缓冲器 等。 二、机构学原理和构成 (1)活塞压缩机的机构学原理如 图 2-2 所示。 (2)控制气体进出工作腔的气 阀如图 2-3 所示。 三、汽缸基本形式和工作腔 (1)单作用汽缸 对压缩机的汽缸而言,缸内仅在活塞一侧 构成工作腔并进行 压缩循环的结构称为单作用汽缸。 (2)双作用汽缸 在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同 级次压缩循环的结构 称为双作用汽缸。 (3)级差式汽缸 通过活塞与汽缸结构的搭配, 构成两个或两个以上工作腔, 并在各个工作腔内完成两个或两 个以上级次的压缩循环的结构, 称为级差式汽缸。 (4)平衡腔 有些多工作腔汽缸,其中的一个腔室仅与 某个工作腔进气相 通,而不用于气体压缩,起力平衡作用,称为 平衡腔。 (5)工作腔 容积式压缩机中,直接用来处理气体的容 积可变的封闭腔室 称为工作腔,一个压缩机可能有一个工作腔, 也可能有多个工作 腔,同时或轮流工作,执行压缩任务。 (6)工作容积 工作腔内实际用来处理气体的那部分体 积称为工作容积。 (7)余隙容积 工作腔在排气接触以后,其中仍然残存一 部分高压气体,这 部分空间称为余隙容积,余隙容积一般有害。 四、压缩机结构形式 (1)列 压缩机中,把一个连杆对应 的一组汽缸及相应的动静部件称 为一列。一列可能对应一个汽缸, 也可能对应串在一起的多个汽缸。 (2)分类:立式、卧式、角度式。 (3)立式压缩机的汽缸中心线)卧式压缩机的汽缸中心线)角度式压缩机如图,包括 L 型、V 型、W 型、扇形、星型等。 §2.1.2 压缩机的工作过程压缩机的 工作过程 一、级的理论循环 压缩机的循环:活塞往复运动一次,在气缸中进行的吸气、压缩、排气等过程的总和。其中吸、排 气是一般气体的流动过程,压缩过程为热力过程。气体经过一个工作循环也称为一级。 (1)理论循环的基本假设(理论循环的特点) ①工作腔内无余隙容积,缸内气体全部排出; ②气体通过进、排气阀无压力损失、压力波动、热交换,保 持恒定出; ③压缩过程和排气过程气体无泄漏 ; ④气体为理想气体,压缩过程指数为定值,即 n=const ; ⑤压缩过程为等温或绝热过程,Δq =0。 (2)级的理论循环的过程 内止点:活塞运动到达主轴侧的极限位置。 外止点:活塞运动到达远离主轴侧的极限位置。 行程:活塞从一个止点到另一个止点的距离称为“行程”。 图 2-2 中,4-1-2-3-4 表示压缩机的一个理论工作循环。 (3)级的理论循环功 ①说明:理论循环进气量 V1:理论循环中所进的气体量,为活塞 面积与其一个行程的乘积。 V1= Ap×s 2 式中: Ap—活塞面积,m ;s—活塞行程,m。 习惯上称该容积为行程容积,以 Vs 表示,Vs=V1。 ②理论循环指示功 指示功:吸气、压缩、排气过程功之和。在压力指示图 (P-V) 上反映为循环所包围的面积,表示完成该循环所需要 的外功。 正负规定:气体对活塞做功,其值为正,活塞对气体做功,其 值为负(与工程热力学中的规定相反)。 进气过程功: 排气过程功: 压缩过程(活塞对气体做功): 总的过程指示功:(式 2-2,由 P-V 图得): ③理想气体的三种循环指示功 等温过程: 绝热过程: 多变过程: ④三种过程功耗比较 结论:三种循环中,等温过程最省功。 图(a)表示随着多变指数 m 的增长,压缩过程曲线愈加远 离等温曲线,压缩机耗功越多。 图(b)阴影部分表示了不同过程指数时压缩过程中传出或传 入热量的多少。 ⑤压缩过程中,容积、温度与压力的关系 设初始状态为:P1、V1、T1,压缩终了,P2、V2、T2,过程指 数为 n。则: 对于理想气体绝热过程: 对于实际气体: Z1,Z2——实际气体相应于 1、2 状态的压 缩性系数。 二、级的实际循环 (1)实际循环的特点(与理论循环的差别): ①汽缸存在余隙容积; ②进、排排气通道及气阀有阻力损失; ③气体与汽缸各接触面间存在温差,过程指数不恒定; ④汽缸容积不可能绝对密封,存在泄漏; ⑤阀室容积不是无限大,与工作腔相连的部分容积产生压力 脉动; ⑥实际气体与理想气体存在差别; 理想气体: 实际气体: ⑦特殊条件下使用的压缩机:进气或排气系统为固定密封容 积的场合,进气过程中压力回明显下降,排气过程中压力 会明显升高。 (2)实际循环的吸气量 式中:ηV——容积效率; λV——容积系数; λp——压力系数; λT——温度系数; λS——进气系数。 各系数的物理意义: ①容积系数λV:由于气缸存在余隙容积,使气缸工作容积的部 分被膨胀气体占据。 对实际气体,考虑压缩性有: 余隙的组成:气缸端面与活塞端面间隙,气 缸至进、排气阀之 间通道容积以及活塞与第一道活塞环间的容积。 影响:a行程容积一定时,压力比和膨胀指数相同的情况下, 相对余隙越大,容积系数越小; b相对余隙和膨胀指数一定的情况下,排气压力越高, 容积系数越小,当压力比或者余隙容积达到一定数 值时,压缩机的进气量可以为零。 c其他条件相同时,膨胀指数减小过程曲线变得平坦, 气体占据的汽缸容积更大,容积系数越小。 ②压力系数λp:由于进气阻力和阀腔中的压力脉动,使吸气点 a 的压力低于名义进气压力。由此将气缸工作容 积内压力为 Pa 的吸气量折合到名义进气压力 P1 时,则减少ΔV2,可近似认为: ③温度系数λT:它的大小取决于进气过程中加 给气体的热量。 热量来源:一是进气过程中的传热,二是进气过程中压力损失 消耗的功转化为热量加给气体。 (3)级的循环指示功 式中:δS,δ0—