2 2 容容积积式式紧缩紧缩机机容积式紧缩机 依托任务腔容积的变化来紧缩气体，任务腔容积的变化是由运动部件的周期运动来实现的。分为：往复式紧缩机和回转式紧缩机。容积式紧缩机的特点机器转速的改动对任务容积的变化规律没直接影响，故压力与流量关系不大，任务稳定性较好；气体的吸入、排出与气体性质无关，故顺应性强、易到达较高压力；机器热效率高由于走漏少；构造复杂，往复式的易损件较多；气体脉动大，易引起气柱、管道振动。 主要主要讲讲解往复式解往复式紧缩紧缩机机2.1 2.1 往复往复紧缩紧缩机根本构成和任机根本构成和任务过务过程程2.2 2.2 往复往复紧缩紧缩机机热热力和力和动动力性能力性能2.3 2.3 往复往复紧缩紧缩机气机气阀阀和密封和密封2.4 2.4 往复往复紧缩紧缩机机调调理和其他附属系理和其他附属系统统2.5 2.5 往复往复紧缩紧缩机机选选型和构造型和构造实实例例2.6 2.6 回回转转式式紧缩紧缩机机2 2 容容积积式式紧缩紧缩机机 2.1 2.1 往复往复紧缩紧缩机根本构成机根本构成和任和任务过务过程程内内 容容 提提 要要往复紧缩机实际循环和实践循环的区别？往复紧缩机实际循环和实践循环的区别？往复紧缩机总体构造？往复紧缩机总体构造？往复紧缩机的任务过程？往复紧缩机的任务过程？为什么要采用多级紧缩？为什么要采用多级紧缩？2.1 往复紧缩机根本构成和任务过程2.1.1 根本构成和任根本构成和任务务原理原理构造表示构造表示图图：立式：立式 L型型 H型型 L型型动动画画 V型型动动画画机构学原理机构学原理图图：有十字：有十字头头、无十字、无十字头头总总体构成：体构成：视频视频任任务务腔部分腔部分 汽缸、气汽缸、气阀阀、活塞、活塞传动传动部分部分 曲曲轴轴、连连杆、十字杆、十字头头、活塞杆、十字、活塞杆、十字头销头销、曲柄、曲柄销销机身部分机身部分 支承支承 衔衔接接 气缸与气缸与传动传动部分部分辅辅助部分助部分 光滑、冷却、光滑、冷却、调调理、平安理、平安阀阀、消音器、消音器、滤滤清器、清器、缓缓冲器冲器 汽缸的根本方式汽缸的根本方式 单作用：活塞只需一个任务面，活塞和汽缸构成一个单作用：活塞只需一个任务面，活塞和汽缸构成一个任务腔。任务腔。 双作用：活塞有两个任务面，活塞和汽缸构成两个任双作用：活塞有两个任务面，活塞和汽缸构成两个任务腔两个务腔两个 任务腔进展一样级次的紧缩任务腔进展一样级次的紧缩 级差式：活塞和汽缸构成两个或两个以上任务腔任级差式：活塞和汽缸构成两个或两个以上任务腔任务腔内进展务腔内进展 不同级别的紧缩不同级别的紧缩 级：完成一次气体紧缩称为一级级：完成一次气体紧缩称为一级 平衡腔：不进展气体的紧缩的容积腔，其中通入适当平衡腔：不进展气体的紧缩的容积腔，其中通入适当压力的气压力的气 体，体， 以使活塞往返行程中的活塞力比较平衡。以使活塞往返行程中的活塞力比较平衡。2.1.1 2.1.1 根本构成和任根本构成和任务务原理原理紧缩机构造方式紧缩机构造方式 列：把一个连杆对应的一组汽缸及相应动静部件称为一列：把一个连杆对应的一组汽缸及相应动静部件称为一列列 几个连杆就是几列；几个连杆就是几列； 一列能够对应一个汽缸，也能够对应串在一同一列能够对应一个汽缸，也能够对应串在一同的几个汽缸。的几个汽缸。根据汽缸中心线与地平面的相应位置，可分为：根据汽缸中心线与地平面的相应位置，可分为： 立式、卧式、角度式立式、卧式、角度式对动式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动两两相向；对动式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动两两相向； 对置式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动不对称。对置式：汽缸分布在曲轴两侧，两侧活塞运动不对称。2.1.1 2.1.1 根本构成和任根本构成和任务务原理原理2.1.2.1 2.1.2.1 级级的的实际实际循循环环指示功：绝热过程绝热过程:代入式2-2可得：2-22-3等温过程等温过程:多变过程多变过程:2.1.2.1 2.1.2.1 级级的的实际实际循循环环2-4代入式2-2可得：代入式2-2可得：2.1.2.1 2.1.2.1 级级的的实际实际循循环环一一 . 级的的实践循践循环的特点：的特点：进、排气、排气阀有有损失失; 进、排气、排气阀阀腔不是无限大，有腔不是无限大，有压力力动摇; 任任务容容积延延续吸气和排气，有吸气和排气，有压力脉力脉动 实践践进气气压力力低低于于名名义值；实践践排排气气压力力高高于于名名义值 进、排气、排气过程由直程由直线变为曲曲线有余隙存在有余隙存在活塞与气缸端面活塞与气缸端面活塞活塞环、气缸、活塞、气缸、活塞间隙隙汽缸与气汽缸与气阀的通道的通道见教材教材P46：图2-40活塞杆与汽缸底座的活塞杆与汽缸底座的间隙在填料以前部分隙在填料以前部分 实践循践循环有一个膨有一个膨胀过程程2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环 过程指数不是定值 由于冷却和热惰性要素，壁面温度根本恒定 吸气吸气过程气体吸收热量 排气排气过程气体放出热量 紧缩紧缩过程为多变过程，紧缩过程指数为变量 吸热紧缩 绝热紧缩 放热紧缩 膨胀膨胀过程为多变过程，膨胀过程指数为变量 放热膨胀 绝热膨胀 吸热膨胀有走漏非理想气体，为实践气体 进气或排气系统为固定密封容积2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环二二 . 实践循践循环级的的进气量气量 容容积系数系数由于余隙容由于余隙容积气体膨气体膨胀使使进气量减少的气量减少的程度程度 压力系数力系数由于由于进气气压力降低使力降低使进气量减少的程气量减少的程度度 温度系数温度系数由于由于进气温度升高使气温度升高使进气量减少的程气量减少的程度度 2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环2-82-72-6吸气系数吸气系数=容容积系数系数压力系数力系数温度系数温度系数 即：即： 实践践进气量：气量：2-92.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环1.容积系数容积系数 理想气体：理想气体： 实践气体：实践气体： 2-10影响影响v的要素的要素(Vs一定一定时)：1 2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环2-11 2 3m进气压力(绝压)105 Pa 恣意k值时 k =1.4时 1.5 m=1+0.5(k-1)m=1.20 1.5-4.0 m=1+0.62(k-1)m=1.25 4.0-10 m=1+0.75(k-1)m=1.30 10-30 m=1+0.88(k-1)m=1.35 30 m=k m=1.40膨胀过程指数膨胀过程指数m确实定确实定2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环2. 压压力系数力系数p吸气终了时，p与封锁形状的弹簧力、进气管道中的压力 动摇有关。普通取：级 其它级3. 温度系数温度系数t2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环 t与冷却好坏、该级的压比有关。普通取：t =0.920.98。(参考图2-12)三三. 实践循环指示功实践循环指示功设设膨膨胀胀过过程程指指数数=紧紧缩缩过过程程指指数数，即即：，且且为为定值；定值； 进气相对压力损失：进气相对压力损失： (根根据据图图2-14取值取值) 排气相对压力损失：排气相对压力损失： 进、排气总压力损失：进、排气总压力损失：2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环2-16级的实践循环指示功：1对于理想气体：2对于实践气体：2-172-18其中：其中：2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环多多级紧缩 一、多一、多级紧缩的理由的理由 省功省功省功的省功的缘由由有中有中间冷却器冷却器.见图 回冷完善的定回冷完善的定义留意留意 因冷却不完善使气体温度比原始温度每增高因冷却不完善使气体温度比原始温度每增高3，约使下一使下一级功耗添加功耗添加1。实际上，上，级数越多，越接近等温数越多，越接近等温紧缩，越省，越省功。功。2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩降低排气温度降低排气温度 T2T2过高，那么：光滑油失效蜕变、粘性下降, 积炭 。腐蚀、爆炸。2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩 降低活塞力降低活塞力由于由于级间级间冷却冷却进进每每级级的气量容的气量容积积每每级级的活的活塞截面塞截面积积每每级级活塞力活塞力例如：例如：见图见图进进气气压压力：力：0.1MPa出口出口压压力：力：0.9MPa提高提高 v 2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩二、二、级数的数的选择级数多，危害在于：数多，危害在于：构造复构造复杂设备费用多用多摩擦摩擦损失、流失、流动损失多失多中中间冷却安装多，冷却安装多，动力力费用多用多确定确定级数的原那么是：数的原那么是：大、中型大、中型省功省功小型挪小型挪动式式分量，省功分量，省功排气温度限制排气温度限制结论：一一定定的的排排气气温温度度下下，尽尽能能够少少级数数、少少分量。分量。 2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩三、压比的分配三、压比的分配假设：假设：不思索气体可紧缩性的差别；不思索气体可紧缩性的差别；不思索压力损失、余隙影响；不思索压力损失、余隙影响；各级多变紧缩指数相等；各级多变紧缩指数相等；回冷完善。回冷完善。压比的分配的原那么压比的分配的原那么多多级级紧紧缩缩中中，各各级级压压比比相相等等，那那么么各各级级耗耗费费功功相相等等，而而紧缩机的总功耗最小。紧缩机的总功耗最小。压比分配的表达式为：压比分配的表达式为：2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩留意：有时1， 2， 3， 、Z不等，但是,仍符合上式。实践压比分配中，按照：实践工艺要求；压比受平衡力的限制； 1取小些，以使 v1，Vs1 ,取即即 Z取小些，使取小些，使调调气量气量时时，不致，不致T2太大。太大。 破坏等破坏等压压比分配原那么的代价比分配原那么的代价: 功耗大功耗大2.1.2.3 2.1.2.3 多多级紧缩级紧缩例题：例题： 第一级进气体积为第一级进气体积为1m3的空气由的空气由0.1MPa两级紧缩到两级紧缩到0.9MPa，假设中间冷，假设中间冷却完善，求：却完善，求：1等紧缩比分配时的绝热紧缩实际耗等紧缩比分配时的绝热紧缩实际耗功功;2一级压比为一级压比为2.5，二级压比为，二级压比为3.6时时 的绝热紧缩实际耗功。的绝热紧缩实际耗功。解： 由于中间冷却完善,所以 所以12两者相差：259416.93-258116.67=1300.26J第1 题：教材p97习题 1第2题： 第一级进气体积为5m3 、温度为20、压力为0.1MPa的空气经活塞式紧缩机两级紧缩至0.9MPa，两级紧缩比相等。求： 1假设中间冷却完善，求绝热紧缩时第二级实际 排气温度； 2假设第一级冷却后空气温度为25，求绝热压 缩 时一 个 循环所 需 求 的实 际耗 功 。作作 业业往复紧缩机机构学原理图有十字头：往复紧缩机机构学原理图无十字头：阀片的开启、封锁由汽缸内外气体压力差与弹簧力控制；阀片的开启、封锁由汽缸内外气体压力差与弹簧力控制；弹簧作用：主要协助阀片封锁，同时减轻阀片与升程限制器的弹簧作用：主要协助阀片封锁，同时减轻阀片与升程限制器的 撞击撞击进气压力：进气压力：0.1MPa出口压力：出口压力：0.9MPa 设：截面积：设：截面积：往复紧缩机总体构造往复紧缩机总体构造复习上节主要内容汽缸的根本方式汽缸的根本方式 单作用单作用 双作用双作用 级差式级差式 平衡腔：不进展气体的紧缩的容积腔，其中通平衡腔：不进展气体的紧缩的容积腔，其中通 入适当压力的气入适当压力的气 体，以使活塞往返体，以使活塞往返行行 程中的活塞力比较平衡。程中的活塞力比较平衡。复习上节主要内容紧缩机构造方式紧缩机构造方式 立式立式 卧式卧式 角度式角度式 几个概念：列、对动式、对置式几个概念：列、对动式、对置式复习上节主要内容复习上节主要内容 紧缩机实际循环：紧缩机实际循环：实际循环指示功实际循环指示功紧缩过程为绝热过程时紧缩过程为绝热过程时指示功指示功紧缩过程为等温过程时紧缩过程为等温过程时指示功指示功复习上节主要内容复习上节主要内容一一 级的的实际循循环和和实践循践循环的比的比较1. 级的的实际循循环特点：特点： 进、排气、排气过程无程无压力力损失，且失，且进、排气、排气压力无力无动摇； 进、排气、排气压力力坚持恒定，持恒定，进、排气、排气压力力为名名义进、排气、排气压力力 进、排气、排气过程无程无热交交换； 进、排气温度、排气温度坚持恒定持恒定 紧缩过程程为绝热或等温或等温过程，程，紧缩过程程指数指数为定定值； 被被紧缩气体全部排出汽缸；气体全部排出汽缸； 为理想气体；理想气体； 无走漏。无走漏。2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环 2.级级的的实实践循践循环环特点：特点：进进、排气有、排气有压压力力损损失，有失，有压压力力动摇动摇； 实实践践进进气气压压力低于名力低于名义值义值；实实践排气践排气压压力高于名力高于名义值义值 进进、排气、排气过过程由直程由直线变为线变为曲曲线线 进进、排气、排气过过程存在程存在热热交交换换 吸气吸气过过程气体吸收程气体吸收热热量；排气量；排气过过程气体放出程气体放出热热量量 紧缩过紧缩过程程为为多多变过变过程，程，紧缩过紧缩过程指数程指数为变为变量；量； 壁壁面面温温度度根根本本恒恒定定：吸吸热热紧紧缩缩 绝绝热热紧紧缩缩 放放热热紧缩紧缩 存在余隙容存在余隙容积积 实实践循践循环环有一个膨有一个膨胀过胀过程，且膨程，且膨胀过胀过程程为为多多变过变过程程 非理想气体，非理想气体，为实为实践气体践气体 有走漏有走漏2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环实践气体形状方程：实践气体过程方程：2.1.2.2 2.1.2.2 级级的的实实践循践循环环