第七章 容积式压缩机12活塞式压缩机动画活塞式压缩机动画滑片式压缩机动画滑片式压缩机动画3罗茨压缩机动画罗茨压缩机动画4制冷剂压焓图(由1到7构成了蒸汽压缩式制冷循环)56789各种压缩机适用范围各种压缩机适用范围1011 容积式压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩容积式压缩机是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机。由于容积式压缩机大多有活塞，故又称机。由于容积式压缩机大多有活塞，故又称“活塞式活塞式”压缩机，压缩机，按其结构的不同又有往复活塞和回转活塞之分，前者简称按其结构的不同又有往复活塞和回转活塞之分，前者简称“往往复式复式”，后者简称，后者简称“回转式回转式”。 n 容积式压缩机 容积式压缩机的特点容积式压缩机的特点机机器器转转速速的的改改变变对对工工作作容容积积的的变变化化规规律律没没直直接接影影响响，故压力与流量关系不大，工作稳定性较好。故压力与流量关系不大，工作稳定性较好。气气体体的的吸吸入入、排排出出与与气气体体性性质质无无关关，故故适适应应性性强强、易易达到较高压力。达到较高压力。机器热效率高（因为泄漏少）。机器热效率高（因为泄漏少）。结构复杂，往复式的易损件较多。结构复杂，往复式的易损件较多。气体脉动大，易引起气柱、管道振动气体脉动大，易引起气柱、管道振动。 12往复压缩机组成部分往复压缩机组成部分 往复压缩机的结构示意图往复压缩机的结构示意图: :见图见图工作腔部分工作腔部分气缸、气缸、气阀气阀（包括（包括吸气阀吸气阀和和排气阀排气阀）、）、活塞活塞传动部分传动部分（利用曲轴连杆机构化旋转为往复直线运动）（利用曲轴连杆机构化旋转为往复直线运动）曲轴曲轴、连杆连杆、十字头十字头、活塞杆活塞杆、十字头销十字头销、曲曲柄销柄销机身部分机身部分支承（连接）气缸与传动部分的零部件支承（连接）气缸与传动部分的零部件辅助部分辅助部分润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、润滑、冷却、调节、安全阀、消音器、滤清器、缓冲器缓冲器4L4L型往复式压缩机结构演示型往复式压缩机结构演示13当活塞从气缸盖处（外止点）开始向下运动时，气缸内的上部容积逐渐增大，压当活塞从气缸盖处（外止点）开始向下运动时，气缸内的上部容积逐渐增大，压力降低，这时外界气体沿进气管冲开进气阀流入气缸中，直到活塞达到最下位置力降低，这时外界气体沿进气管冲开进气阀流入气缸中，直到活塞达到最下位置（内止点），这时进气开始关闭。在反向运动时，亦即当活塞向上运动时，则该（内止点），这时进气开始关闭。在反向运动时，亦即当活塞向上运动时，则该容积缩小，其中气体被压缩，当它的压力达到预先设计好的程度（或稍大于排气容积缩小，其中气体被压缩，当它的压力达到预先设计好的程度（或稍大于排气管的压力），排气阀被打开，气体排入排气管中，直到活塞运动到最上位置（外管的压力），排气阀被打开，气体排入排气管中，直到活塞运动到最上位置（外止点）时，排气阀关闭。当运动机构不停的运动时，上述过程则重复进行。总之，止点）时，排气阀关闭。当运动机构不停的运动时，上述过程则重复进行。总之，曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现进气，压缩，排气的过程，曲轴旋转一周，活塞往复运动一次，气缸内相继实现进气，压缩，排气的过程，即完成一个工作循环，称为一级。即完成一个工作循环，称为一级。往复式往复式压缩机压缩机工作工作过程过程 14往复压缩机级的循环往复压缩机级的循环n 级的理论循环级的理论循环15基本概念：内止点（下止点）活塞运动到主轴侧的极限位置；外止点（上止点）活塞运动到远离主轴侧的极限位置；进程活塞走向外止点；回程活塞走向内止点；行程两止点间距离压容图（压力指示图，示功图）:几个概念16几个概念几个概念行程容积行程容积活塞截面积活塞截面积行程行程规定规定 理论进气量理论进气量 =行程容积行程容积功功功力功力位移位移17指示功指示功( (压缩功压缩功) )为：为：见图见图关系：关系： 见下表见下表18热热力力过过程程过程方程过程方程 理论循环指示功理论循环指示功等等熵熵过过程程等等温温过过程程多多变变过过程程见见:p-V,T-s:p-V,T-s图图19n 级的实际循环2021n 级的实际循环进气量级的实际循环进气量22232425多级压缩多级压缩 多级压缩的概念多级压缩的概念见图见图一、多级压缩的理由一、多级压缩的理由 省功省功省功的原因省功的原因有中间冷却器有中间冷却器. .见图见图 回冷完善的定义回冷完善的定义: :注意注意因冷却不完善使气体温度比原始温度每增因冷却不完善使气体温度比原始温度每增高高33，约使下一级功耗增加，约使下一级功耗增加1 1。理论上，级数越多，越接近等温压缩，越理论上，级数越多，越接近等温压缩，越省功。省功。26降低排气温度降低排气温度 T Td d Td过高，则：过高，则：润滑油失效（变质、粘性下润滑油失效（变质、粘性下降）降）,积炭积炭 。腐蚀、爆炸。腐蚀、爆炸。27降低活塞力降低活塞力因因为为级级间间冷冷却却进进每每级级的的气气量量容容积积每级的活塞截面积每级的活塞截面积每级活塞力每级活塞力例如：例如：见图见图进气压力：进气压力：0.1MPa0.1MPa出口压力：出口压力：0.9MPa0.9MPa设：截面积：设：截面积：提高提高 v 28二、级数的选择二、级数的选择级数多，危害在于：级数多，危害在于：结构复杂结构复杂设备费用多设备费用多摩擦损失、流动损失多摩擦损失、流动损失多中间冷却装置多，动力费用多中间冷却装置多，动力费用多确定级数的原则是：确定级数的原则是：大、中型大、中型省功省功小型移动式小型移动式重量，省功重量，省功排气温度限制排气温度限制结结论论：一一定定的的排排气气温温度度下下，尽尽可可能少级数、少重量。能少级数、少重量。 29三、压比的分配三、压比的分配假设：假设：不考虑气体可压缩性的差异；不考虑气体可压缩性的差异；不考虑压力损失、余隙影响；不考虑压力损失、余隙影响；各级多变压缩指数相等；各级多变压缩指数相等；回冷完善。回冷完善。压比的分配的原则压比的分配的原则多多级级压压缩缩中中，各各级级压压比比相相等等，则则各各级级消消耗耗功相等，而压缩机的总功耗最小。功相等，而压缩机的总功耗最小。压比分配的表达式为：压比分配的表达式为：30注意：有时注意：有时1 1， 2 2， 3 3，。，。， Z Z不等，但不等，但是是, ,仍符合上式。仍符合上式。实际压比分配中，按照：实际压比分配中，按照：实际工艺要求；实际工艺要求；压比受平衡力的限制；压比受平衡力的限制； 1 1取小些，以使取小些，以使v1v1，V Vso1so1 , ,取取即即 Z取小些，使调气量时，不致取小些，使调气量时，不致Z或或Td太大。太大。 破坏等压比分配原则的代价破坏等压比分配原则的代价功耗大功耗大31例7-132往复压缩机的热力性能往复压缩机的热力性能n 容积流量（排气量）容积流量（排气量）33n 功率和效率功率和效率34回转式压缩机回转式压缩机与压缩式压缩机相比，其优点是：n结构简单，易损件少，操作容易；n运动件的动力平衡性能好，机器转速高；n进、排气间歇小，压力脉动小。缺点是：n运动件密封比较困难，难达到高的终了压力；n由于泄漏，热效率一般低于往复式压缩机。35螺杆压缩机 工作过程 原理单螺杆压缩机 原理滑片压缩机 工作原理36往复式压缩机型式选择往复式压缩机型式选择立式压缩机卧式压缩机对动式结构2D2D型往复式压缩机型往复式压缩机H H型往复式压缩机型往复式压缩机37压缩机驱动方式选择压缩机驱动方式选择电动机异步电动机同步电动机内燃机汽油机柴油机汽轮机 需通过减速机构驱动3839L L型空气压缩机型空气压缩机1-1-连杆；连杆；2-2-曲轴；曲轴；3-3-中间冷却中间冷却器；器； 4- 4-活塞杆；活塞杆； 5- 5-气阀；气阀；6-6-气缸；气缸；7-7-活塞；活塞；8-8-活塞环；活塞环；9-9-填料；填料；10-10-十字头；十字头；11-11-平衡平衡重；重；12-12-机身机身404142机身机身43气阀气阀44连杆连杆45曲轴曲轴46活塞活塞4748495051进气压力：进气压力：0.1MPa出口压力：出口压力：0.9MPa 设：截面积：设：截面积：52