《容積式壓縮機(jī)》PPT課件.ppt

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1、過(guò)程流體機(jī)械,在現(xiàn)代產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,使用各種流體機(jī)械,其目的在于增加流體能量,克服流動(dòng)阻力,達(dá)到沿管路輸送的目的 。,是煉油、化工、流體管輸?shù)男呐K、動(dòng)力和關(guān)鍵設(shè)備。,流體機(jī)械的分類,按能量轉(zhuǎn)換分類,軸功,流體的能量,,工作機(jī),,原動(dòng)機(jī),(壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)),(汽輪機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、水輪機(jī)),,流體機(jī)械的分類,按流體介質(zhì)分類,工作機(jī),,提高流體壓力,,氣體,壓縮機(jī),,液體,泵,對(duì)多種介質(zhì)進(jìn)行分離,,分離機(jī),,流體機(jī)械的分類,按流體機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類,,往復(fù)式結(jié)構(gòu)的流體機(jī)械,旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)的流體機(jī)械,往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵,單級(jí)升壓高,回轉(zhuǎn)式、葉輪式壓縮機(jī)和泵、分離機(jī),流量大,流體機(jī)械的分類,按作用原理分類

2、,往復(fù)式壓縮機(jī),離心式壓縮機(jī),離心泵,基本原理,流體機(jī)械的用途,石油化工,連續(xù)生產(chǎn)的進(jìn)出料、儀表、鍋爐,油氣儲(chǔ)運(yùn),為油氣管輸提供動(dòng)力,流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì),1、創(chuàng)造新的機(jī)型,2、流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律的研究與應(yīng)用,3、高速轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究與應(yīng)用,4、新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展,5、流體機(jī)械的自動(dòng)控制,6、流體機(jī)械的故障診斷,7、實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),學(xué)習(xí)方法與目的,1、掌握基本工作原理、結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行性能與調(diào)節(jié)控制的基本方法 2、重視實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn) 3、獨(dú)立完成作業(yè),養(yǎng)成良好學(xué)風(fēng),方法:,目的:,能夠初步選用各種流體機(jī)械,參考書,1、化工機(jī)器 上、下冊(cè) 潘永密 李斯特 主編 化學(xué)工業(yè)出

3、版社 2、化工機(jī)器 高慎琴 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 3、過(guò)程流體機(jī)械 姜培正 主編 化學(xué)工業(yè)出版社,2 容積式壓縮機(jī),依靠改變工作腔來(lái)提高氣體壓力的壓縮機(jī),活塞式壓縮機(jī),往復(fù)式,回轉(zhuǎn)式,2.1往復(fù)式壓縮機(jī)的組成,往復(fù)壓縮機(jī)的組成,工作腔部分,傳動(dòng)部分,機(jī)身部分,輔助設(shè)備,氣閥,氣缸,活塞,連桿,曲軸,十字頭,潤(rùn)滑,冷卻,調(diào)節(jié),管路,氣閥,,活塞與活塞環(huán),,曲軸,,十字頭,,十字頭,,2. 2 活塞壓縮機(jī)的工作循環(huán),級(jí):被壓縮氣體進(jìn)入工作腔內(nèi)完成一次氣體壓縮稱為一級(jí),級(jí)由膨脹、吸氣、壓縮、排氣等過(guò)程組成,完成一次膨脹、吸氣、壓縮、排氣過(guò)程稱為一個(gè)循環(huán),2.2.1 理論工作循環(huán),假設(shè)氣體在工作腔內(nèi)的

4、循環(huán)滿足以下條件:,1.進(jìn)排氣無(wú)壓力損失,且進(jìn)排氣壓力無(wú)波動(dòng),保持恒定,2.工作腔內(nèi)無(wú)余隙容積,缸內(nèi)的氣體被全部排出,3.工作腔與外界無(wú)熱交換,4.氣體壓縮過(guò)程指數(shù)為定數(shù),5.氣體無(wú)泄漏,活塞式壓氣機(jī)級(jí)的理論循環(huán),內(nèi)止點(diǎn),外止點(diǎn),示功圖,活塞式壓氣機(jī)級(jí)的理論循環(huán),,,,,,,,1、V是氣缸內(nèi)氣體的容積而不是比容v,注意:,理論循環(huán)吸、排氣過(guò)程V變, v不變,只有壓縮過(guò)程是真正的熱力過(guò)程,2、壓縮機(jī)的排氣壓力pd取決于背壓,即排氣閥后面系統(tǒng)中的壓力。,理論循環(huán)的進(jìn)氣量,,,,,,Ap活塞面積,m2,S活塞行程,m,Vh每轉(zhuǎn)的理論吸氣量,即行程容積,m3,i同級(jí)的氣缸數(shù),活塞面積Ap,雙作用活塞,

5、單作用活塞,A活塞的蓋側(cè)端面積,a活塞桿面積,級(jí)差式活塞,,壓縮過(guò)程中V、T、p的關(guān)系,m 多變過(guò)程指數(shù)。絕熱過(guò)程m=k 等溫過(guò)程m=1,對(duì)于理想氣體,壓縮過(guò)程中V、T、p的關(guān)系,kT 溫度絕熱指數(shù)。,對(duì)于實(shí)際氣體,Zs 、Zd實(shí)際氣體的始、終態(tài)壓縮性系數(shù),理論循環(huán)的指示功,指示功,m 多變過(guò)程指數(shù),完成循環(huán)所消耗的外功,技術(shù)功,,壓縮過(guò)程曲線12的方程,積分可得Wi,公式(43.7)(43.10),理論循環(huán)的指示功,壓縮過(guò)程愈接近等溫過(guò)程愈省功,,,,p1,p2,,,,,,,,p2,p1,,,,m=1,m=1,m=k,m=k,m

6、d,,1、余隙容積,,3,4,2、進(jìn)排氣有壓力損失,,D,B,,3、氣體與壁面有溫差,過(guò)程指數(shù)變化,,,,5、泄漏,4、壓力脈動(dòng)的影響,C,A,,未排盡的氣體,吸熱,mk,放熱,m

7、、排氣壓力、排氣溫度、確定汽缸直徑、計(jì)算級(jí)的功率、效率,2.3.1 排氣量計(jì)算,排氣量的定義:,(1)實(shí)際容積排量(實(shí)際排氣量):經(jīng)壓縮在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置排出的容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)吸氣位置的溫度、壓力、全組分(如濕度)狀態(tài)的容積值,只表明機(jī)器的大小,標(biāo)準(zhǔn)吸排氣位置:某種機(jī)型有代表性的位置,實(shí)際氣體要考慮壓縮性指數(shù),(2)標(biāo)準(zhǔn)容積排量(標(biāo)準(zhǔn)排氣量):標(biāo)準(zhǔn)排氣位置的實(shí)際容積流量換算到標(biāo)準(zhǔn)工況(1.0135105Pa,0)的容積。也稱供氣量,表明壓縮機(jī)所提供的有效氣體量,活塞壓縮機(jī)的吸氣量,理論循環(huán)吸氣量為Vh,實(shí)際循環(huán)吸氣量Vs

8、,,,Vc,,,DV,,Vs,未排盡的氣體,容積系數(shù)v,V的影響因素:, 相對(duì)余隙容積 , =Vc /Vh ,其大小取決于氣閥在氣缸上的排列方式。 取值范圍: 壓力20105 Pa 0.070.12 壓力(20 105 321 105 ) 0.120.16,容積系數(shù)v,V的影響因素:, 壓力比, =pd/ps,當(dāng)相對(duì)余隙容積相同時(shí), 越大,V越大,V越小。,容積系數(shù)v,V的影響因素:,m膨脹過(guò)程指數(shù), m小 近等溫 膨脹線平坦 V大 m大 近絕熱 膨脹線陡 V小 取值見表4-4.1,例題,,有一單級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮比為6,進(jìn)氣溫度為25C,余隙膨脹指數(shù)為1.25,相對(duì)余隙容

9、積為0.1。求:1、該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù);2、V=0的壓縮比,1、,解:,0.1,p2/p1=6,m=1.25,已知,例題,,有一單級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮比為6,進(jìn)氣溫度為25C,余隙膨脹指數(shù)為1.25,相對(duì)余隙容積為0.1。求:1、該壓縮機(jī)的理論容積系數(shù);2、V=0的壓縮比,2、,解:,V0,即,得 : p2/p1=6,,壓力系數(shù)p,,,,,V2,p 主要影響因素是氣閥彈簧力。 低壓級(jí): p 0.950.98 高壓級(jí): p 0.981,,溫度系數(shù)T,T其大小取決于進(jìn)氣過(guò)程中加給氣體的熱量,其值與氣體冷卻及該級(jí)的壓力比有關(guān)。,活塞壓縮機(jī)的排氣量,,排氣量Vd等于吸氣量Vs減去氣體的外漏量Vl,

10、泄漏的影響用泄漏系數(shù)l表示,泄漏系數(shù)l,有油潤(rùn)滑壓縮機(jī),無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī),影響泄漏系數(shù)l的因素很復(fù)雜,也有計(jì)算方法但很不準(zhǔn)確,按經(jīng)驗(yàn)選?。?實(shí)際排氣量的計(jì)算,Vh氣缸的行程容積,,n壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),rpm,式中:排氣系數(shù),=vpTl,影響排氣量的因素,Vh 機(jī)器排氣量的大小 設(shè)計(jì)、改造時(shí)可取,機(jī)器確定后不可改變,1、n:轉(zhuǎn)數(shù) 電網(wǎng)電壓波動(dòng) n波動(dòng) Q波動(dòng) 轉(zhuǎn)數(shù)改造 n Q 但功耗增加,影響排氣量的因素,2、v是中的主要部分,影響很大,應(yīng)盡量減小,3、冷卻 T m ,4、密封 l ,實(shí)測(cè)排氣量,Qs、ps、Ts、Zs為進(jìn)口狀態(tài)時(shí)的參數(shù),式中:Qd、pd、Td、Zd為實(shí)

11、測(cè)狀態(tài)時(shí)的參數(shù),2.3.2 氣缸行程容積和缸徑的計(jì)算,氣缸行程容積:,氣缸直徑的計(jì)算,單作用筒形活塞:,雙作用盤形活塞:,雙作用級(jí)差式:,式中:S行程 i同名氣缸數(shù) d活塞桿直徑,2.3.3 排氣溫度和排氣壓力,排氣溫度:在標(biāo)準(zhǔn)排氣位置測(cè)得的氣體溫度,Ts m 則Td ,壓縮機(jī)的排氣溫度受操作條件的限制,單級(jí)壓比不可太高,排氣溫度也是判斷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常的重要參數(shù),排氣壓力,銘牌上的排氣壓力:,實(shí)際排氣壓力:,排氣壓力是供求關(guān)系的反映,標(biāo)準(zhǔn)或合同中規(guī)定的能力,取決于系統(tǒng)壓力 “背壓”,供求 壓力上升 供求 壓力下降 供=求 壓力保持穩(wěn)定,2.3.4 功率和效率,指示

12、功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間的指示功,理論指示功率,實(shí)測(cè)法確定指示功率,解析法確定指示功率,理論指示功率,,根據(jù)壓縮過(guò)程不同而不同:,理論等溫指示功率Nis,理論絕熱指示功率Nad,V1 實(shí)際排氣量Vd折合到吸氣狀態(tài)的容積,m3,n 轉(zhuǎn)數(shù),rpm,實(shí)測(cè)法確定指示功率,,繪制指示圖: 示功器 計(jì)算機(jī)等采集數(shù)據(jù),A 實(shí)測(cè)指示圖面積, cm2,n 轉(zhuǎn)數(shù),rpm,mp 壓力坐標(biāo)比例尺, Pa/cm,mv 容積坐標(biāo)比例尺, m3/cm,雙作用: 兩邊指示圖功率之和,多缸: 各缸指示功率之和,解析法確定指示功率,,等面積法簡(jiǎn)化指示圖,理想氣體級(jí)的指示功率Ni,v 容積系數(shù),Vh 氣缸行程容積,m 3,n 轉(zhuǎn)數(shù),rpm,

13、ps、pd 平均實(shí)際吸、排氣壓力,Pa,m 當(dāng)量過(guò)程指數(shù),解析法確定指示功率,,實(shí)際氣體級(jí)的指示功率Ni,Zs、Zd 名義吸、排氣狀態(tài)的壓縮性系數(shù),kT 溫度絕熱指數(shù),v 實(shí)際氣體容積系數(shù) 公式(4-4.5),影響指示功率的因素,,1、阻力損失的影響,改善氣閥,降低阻力損失是降低功耗的重要途徑,ps v Ni 但 ps v 會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量流量從而使得單位質(zhì)量氣體功耗,壓力比是主要因素, Ni,影響指示功率的因素,,2、等溫壓縮最省功,尤其對(duì)多級(jí)壓縮中間冷卻, ts 3C 功耗1%,3、氣缸冷卻時(shí) m Ni,4、介質(zhì)絕熱指數(shù)k小,功耗小 小,阻力損失小,功耗小,軸功率和驅(qū)動(dòng)功率,,

14、軸功率,,軸功率:壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸所需要的功率,機(jī)械效率,m由統(tǒng)計(jì)值選取,Nc傳熱、泄漏損失功率,舊規(guī)定,機(jī)械效率m的統(tǒng)計(jì)值,,帶十字頭大中型壓縮機(jī),m=0.900.96,無(wú)十字頭小型壓縮機(jī),m=0.850.92,微型壓縮機(jī),m=0.820.92,高壓循環(huán)壓縮機(jī) (填料摩擦損失較大),m=0.800.85,摩托壓縮機(jī),m=0.920.96,驅(qū)動(dòng)機(jī)功率,,驅(qū)動(dòng)功率N0與軸功率之間相差傳動(dòng)功耗,用傳動(dòng)效率c反映傳動(dòng)損失的相對(duì)大小,皮帶傳動(dòng) c=0.960.99,齒輪傳動(dòng) c=0.970.99,N驅(qū)=(1.051.15)N0,熱效率與比功率,,效率是壓縮機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),為了比較方便,取理

15、論循環(huán)的功率作為衡量實(shí)際壓縮循環(huán)的基礎(chǔ),基準(zhǔn)不同,有不同效率,指示效率,,指示效率(理論效率):理論壓縮循環(huán)功率與實(shí)際壓縮循環(huán)指示功率之比,等溫指示效率i-is,絕熱指示效率i-ad,軸效率,,軸效率(總效率):理論壓縮循環(huán)功率與軸功率之比,等溫軸效率is,絕熱軸效率ad,0.650.75,is常用于評(píng)價(jià)冷卻較好的水冷式壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,不僅反映循環(huán)效率,還反映了機(jī)械摩擦損失,0.850.97,絕大多數(shù)壓縮機(jī)采用ad評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)性,比功率,,比功率q:?jiǎn)挝慌艢饬克牡妮S功率,Q<10m3/min q 5.46.3,反映同類型壓縮機(jī),在相同進(jìn)、排氣條件及相同冷卻條件下能量消耗的先進(jìn)性。是動(dòng)

16、力用空壓機(jī)的重要指標(biāo),Q 10100m3/min q 5.05.3,2.4 多級(jí)壓縮,將氣體的壓縮過(guò)程分在若干級(jí)中進(jìn)行,,并在每級(jí)壓縮后將氣體導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。,多級(jí)壓縮的定義:,為什么要多級(jí)壓縮?,,1、節(jié)省壓縮指示功,2、降低排氣溫度,3、提高容積系數(shù),4、降低活塞力,減輕機(jī)器重量,2.4.1 多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn),等壓比原則:,多級(jí)壓縮中,當(dāng)各級(jí)壓力比相等,且各級(jí)吸入溫度相同時(shí),總指示功最小。,2.4.2 各級(jí)壓縮比分配原則,若總壓比t,分z級(jí)進(jìn)行壓縮,則根據(jù)等壓比原則,每級(jí)壓比為:,最佳壓力比:等溫指示效率最高時(shí),實(shí)際指示功率最小,即最省功。此時(shí)的壓力比稱為最佳壓力比0,2.4

17、.3 最佳壓力比0和級(jí)數(shù)的選擇,最佳壓力比:等溫指示效率i-is最高時(shí),實(shí)際指示功率最小,即最省功。此時(shí)的壓力比稱為最佳壓力比0,最佳壓力比0,對(duì)i-is求極值,0大 0 大 ,級(jí)數(shù)少 m大 0 小 ,級(jí)數(shù)多,最佳級(jí)數(shù),得:,將結(jié)果圓整成整數(shù),省功的等壓比分配及最佳壓比0 并不是唯一的原則,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,1、首先要根據(jù)排氣溫度考慮各級(jí)壓力比和級(jí)數(shù),2、實(shí)際壓比與理論有偏差:各級(jí)壓力損失不同;熱交換情況不同,所以m不同;高壓級(jí)要考慮壓縮性系數(shù)等,3、氣缸直徑計(jì)算值要圓整成系列尺寸,行程容積變化,各級(jí)壓力比要發(fā)生變化,變化規(guī)律要滿足連續(xù)性原理,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,4、其它考慮,為

18、了提高第一級(jí)的容積系數(shù),使氣缸尺寸不致過(guò)大,第一級(jí)壓比低510%,低壓級(jí)相對(duì)損失較高壓級(jí)大,故低壓級(jí)壓比稍大,高壓級(jí)稍小,背壓波動(dòng)加在末級(jí),為防止末級(jí)壓比過(guò)高,末級(jí)壓比留有余量,為使各級(jí)活塞力盡可能均衡,也要調(diào)整壓力比,實(shí)際級(jí)數(shù)選擇及壓力比分配,實(shí)際運(yùn)行中,各級(jí)壓比隨背壓變化自動(dòng)調(diào)整??偽鼩饬坑梢患?jí)入口條件決定,末級(jí)排氣壓力由系統(tǒng)背壓決定。中間各級(jí)間壓力變化的規(guī)律服從連續(xù)性原理和狀態(tài)方程。,多級(jí)壓縮機(jī)排氣量與單級(jí)的區(qū)別 泄漏系數(shù)、凝析系數(shù)、凈化(抽氣)系數(shù),2.4.4 多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量和各級(jí)行程容積,多級(jí)壓縮機(jī)末級(jí)的排氣量Q也稱輸氣量,是單位時(shí)間內(nèi)由最末級(jí)排出的氣體量換算到一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)(p、

19、T和組分)的容積值,多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量,多級(jí)排氣量Q由三部分組成:,Qd:末級(jí)排出氣量 (末級(jí)狀態(tài)),Q:凝結(jié)的水汽 (換算成一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)),Qc:化工流程中抽出或加入的氣量(換算成一級(jí)進(jìn)氣狀態(tài)),多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量,多級(jí)排氣量Q:,若將Qd換算成任一級(jí)(第i級(jí))的吸氣量,則(A)式變?yōu)椋?,,,泄漏系數(shù)li,多級(jí)壓縮機(jī)的泄漏由兩部分組成:,外泄漏,內(nèi)泄漏,不直接影響排氣量,影響i,間接影響排氣量,i級(jí)泄漏系數(shù)li要考慮i級(jí)及以后各級(jí)的外泄漏,以保證設(shè)計(jì)所需的最后一級(jí)排出氣量的要求。,li可按經(jīng)驗(yàn)取li =0.900.98。,凝析系數(shù),被壓縮介質(zhì)中含水汽,或易凝析組分。這部分氣體的分壓隨總壓的

20、提高而提高,經(jīng)冷卻后,若分壓大于飽和蒸汽壓,就會(huì)凝析,分離排出,以后各級(jí)吸氣量減少。影響氣缸尺寸。其影響用表示。,凝析不影響排氣量:換算到一級(jí)吸入狀態(tài)(全組分),即把析出的凝液換算成一級(jí)吸入狀態(tài)的氣加進(jìn)去。,什么條件凝析自學(xué),已知凝析系數(shù),就可算出凝液在一級(jí)吸入狀態(tài)下的容積Q,最后一級(jí)的凝析系數(shù),Q0壓縮機(jī)末級(jí)測(cè)得的排氣量(一級(jí)吸入狀態(tài)),凈化系數(shù),化工工藝中,有時(shí)要凈化處理,凈化后氣量減少,影響氣缸行程容積,抽去的氣體用Qc表示。在第i級(jí)前的抽氣量用Qci表示,因抽氣而產(chǎn)生的各級(jí)吸氣量變化用凈化系數(shù)ci表示,ci1加氣,各級(jí)氣缸的行程容積Vhi,一級(jí)氣缸:,排氣系數(shù),,多級(jí)壓縮機(jī)的排氣量由一

21、級(jí)決定,當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)n一定時(shí),排氣量大小取決于一級(jí)缸的行程容積Vh1及排氣系數(shù),供氣量與排氣量的關(guān)系,排氣量,表征壓縮機(jī)的幾何尺寸(一級(jí)氣缸尺寸)大小與運(yùn)行狀態(tài),供氣量,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(1.0135105Pa,0 C )的干氣容積排量 QN,設(shè)計(jì)性計(jì)算:根據(jù)工藝要求,為新壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)選型提供熱力參數(shù)。,2.4.5 多級(jí)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算,已知:壓縮機(jī)壓縮介質(zhì)成分、特性;進(jìn)氣參數(shù)(ps1、Ts1、1);排氣量Q及中間抽氣量大?。慌艢鈮毫d及壓縮機(jī)的操作特點(diǎn)等,設(shè)計(jì)內(nèi)容:確定結(jié)構(gòu)方案、S;求取各級(jí)氣體參數(shù)psi、 pdi、 Tsi 、Tdi;確定各級(jí)Vh及主要尺寸d、D ;計(jì)算Ni,N 選電機(jī);求最大

22、活塞力。,1、根據(jù)t=pd/ps1,工藝要求,選級(jí)數(shù),根據(jù)排氣量Q、級(jí)數(shù)、用途,選各缸結(jié)構(gòu)型式與氣缸布置方案,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,2、初步確定各級(jí)壓力比,考慮其他因素,估算排氣溫度,3、計(jì)算與確定各級(jí)vi、pi、Ti、li、i、ci值,并初步確定各級(jí)氣缸的行程容積Vhi0,4、計(jì)算各級(jí)氣缸Vhi。初選活塞桿直徑d,計(jì)算各級(jí)氣缸徑Di,并圓整,缸徑圓整后Vhi發(fā)生變化,引起級(jí)間壓力變化、壓比變化、溫度變化。,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,以兩級(jí)壓縮為例:,總壓比不變, 一級(jí)D1 D2不變 ps2 一級(jí)D1 D2不變 ps2 一級(jí)D1不變 D2 ps2

23、 一級(jí)D1不變 D2 ps2 ,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,原(4)求得:,由于缸徑圓整前后的變化量不大,級(jí)間壓力變化不大,可視vi、pi、Ti、li、i、ci、Zsi為定值;ps1、Ts1是給定條件,Zs1也不變;Tsi由冷卻條件決定,也不變。因此圓整后的行程容積Vhi與排氣量Vd、級(jí)間壓力psi有關(guān),修正后:,A、B 兩式相除得:,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,因 近似不變,由 可得:,將D式代入C式得修正后的i級(jí)名義吸氣壓力為:,I第i級(jí)吸氣壓力修正系數(shù),6、計(jì)算各級(jí)平均實(shí)際吸、排氣壓力,并核算各級(jí)排氣溫度。,多級(jí)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性熱力計(jì)算步驟,7、計(jì)算指示功率、軸功率、并選

24、定驅(qū)動(dòng)機(jī)。,8、計(jì)算最大活塞力。,例45 設(shè)計(jì)一臺(tái)乙烯壓縮機(jī) (自學(xué)),5、按圓整后的缸徑修正各級(jí)間名義壓力 (式4-5.24 4-5.25),復(fù)算性計(jì)算:按額定工況設(shè)計(jì)的壓縮機(jī),結(jié)構(gòu)尺寸已定,當(dāng)生產(chǎn)中遇到工況有較大變化時(shí),級(jí)間壓力、排氣溫度、功率、排氣量發(fā)生變化,為掌握變化程度應(yīng)進(jìn)行核算,關(guān)鍵在找出級(jí)間壓力,2.4.5 多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,理論依據(jù):穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性原理,前一級(jí)排出的氣體必須被后一級(jí)吸入。,有一z級(jí)壓縮機(jī),忽略泄漏造成的各級(jí)吸氣量差別,多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,=,工程中為了簡(jiǎn)化,假定p1T1l1 =piTili,=,多級(jí)壓縮機(jī)的復(fù)算性熱力計(jì)算,各級(jí)氣缸行程容積Vi

25、、一級(jí)進(jìn)氣參數(shù)Ts1、ps1已知 求各級(jí)級(jí)間壓力ps2、ps3、psi,,=,但vi、I是psi的函數(shù),不能直接求出,需用迭代法求解。,迭代求解級(jí)間壓力psi,1、根據(jù)氣缸工作容積之比初步估計(jì)各級(jí)名義吸氣壓力psi,,=,2、根據(jù) p(1)si 計(jì)算各級(jí)vi、I、求出ci,迭代求解級(jí)間壓力psi,=,3、檢驗(yàn)計(jì)算精度,若猜算正確,,實(shí)際上, c(1)i 不相等,取精度,若不滿足精度要求,說(shuō)明p(1)si 精度不夠,重新取值計(jì)算,迭代求解級(jí)間壓力psi,4、重新確定初值重復(fù)以上步驟,i:級(jí)次,k:重復(fù)次數(shù)。一般三次猜算已能滿足精度,5、各級(jí)壓力比確定后,排氣量、排氣溫度、功率等參數(shù)計(jì)算方法同設(shè)計(jì)

26、性計(jì)算。,=,2. 5 變工況工作及排氣量調(diào)節(jié),變工況工作,壓縮機(jī)在偏離原設(shè)計(jì)的條件下工作,稱為變工況工作,其熱力性能要發(fā)生變化。,最常見的變工況條件有:吸氣壓力變化,排氣壓力變化,被壓縮介質(zhì)成分變化,吸氣壓力變化,標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)到高原使用,吸氣壓力降低,Pd不變,單級(jí)壓縮機(jī), v Q ,海拔4500m以下每上升1000m,大氣壓1012% v 23%,多級(jí) t,各級(jí)壓力比變化,間接影響v1 Q ,各級(jí) ,,兩者要看 影響的大小,但總的說(shuō)單位質(zhì)量氣體消耗的功率是增加的,,,排氣壓力變化,ps不變, 若 pd 則 v Q 單級(jí)明顯,多級(jí)間接, Ni ,介質(zhì)改變或混合氣成分改變,介質(zhì)或

27、成分改變,將引起氣體絕熱指數(shù)k變化,而k直接影響膨脹和壓縮過(guò)程指數(shù),從而影響排氣量、功率和溫度,k大者示功圖面積大,Ni ,k大者CD線陡, v 排氣量 ,k ,Td ,: 阻力損失 功耗大, ,導(dǎo)熱率 T 排氣量,排氣量調(diào)節(jié),排氣量調(diào)節(jié):機(jī)器的排氣量一般是按最大用氣量選用。因此,排氣量的調(diào)節(jié),一般是指調(diào)節(jié)到低于額定的排氣量,排氣量調(diào)節(jié)可分為連續(xù)調(diào)節(jié)、間歇調(diào)節(jié)、和分級(jí)調(diào)節(jié)(如100、75、50、25、0等檔次),排氣量調(diào)節(jié)的理論依據(jù):,排氣量調(diào)節(jié)方式的一般要求:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)性好,排氣量調(diào)節(jié)的方法,轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié),切斷進(jìn)氣,旁路調(diào)節(jié),頂開吸氣閥調(diào)節(jié),補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn):,可

28、連續(xù)調(diào)節(jié)氣量,功耗小,各級(jí)壓力比不變,不需專門的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),缺點(diǎn):,受原動(dòng)機(jī)性能限制,調(diào)節(jié)范圍有限,轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低,可能會(huì)使氣閥工作不正常,切斷進(jìn)氣調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn):,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、適用于中、小型壓縮機(jī),功耗小,僅為額定功率的23,缺點(diǎn):,切斷進(jìn)氣后導(dǎo)致壓力比增大,排氣溫度升高,進(jìn)氣壓力降低,使作用在活塞上的壓力差增加,氣缸內(nèi)出現(xiàn)真空,利用閥門關(guān)閉進(jìn)氣管路,由此使容積流量為0,屬間歇調(diào)節(jié),,,,旁路調(diào)節(jié),將壓縮機(jī)排氣管與進(jìn)氣管用旁路連通,使已排出氣體全部或部分引回一級(jí)入口,達(dá)到調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn):,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)的緊急性較好,大型機(jī)組啟動(dòng)時(shí)常用,缺點(diǎn):,浪費(fèi)能量,不經(jīng)濟(jì).一般用于短期、不常調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)不大的場(chǎng)合

29、,頂開吸氣閥調(diào)節(jié),原理:增加氣缸的外泄漏,即減小泄漏系數(shù)l來(lái)調(diào)節(jié)氣量。,根據(jù)頂開吸氣閥的程度不同,有完全頂開吸氣閥和部分行程頂開吸氣閥兩種方式。,完全頂開吸氣閥調(diào)節(jié),工作 壓力調(diào)節(jié)器開頂部小活塞進(jìn)氣壓閥叉閥片打開 屬于間歇調(diào)節(jié),也可50(雙作用氣缸),恢復(fù) 壓力調(diào)節(jié)器關(guān)頂部小活塞卸氣彈簧使閥叉升起 閥片恢復(fù)正常,部分行程頂開吸氣閥調(diào)節(jié),原理與完全頂開吸氣閥完全相同,用彈簧、電磁液壓等使吸氣閥著壓縮的部分行程中頂開,其余行程正常工作。,優(yōu)點(diǎn):,調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便,省功,缺點(diǎn):,閥片頻繁受閥叉沖擊,壽命降低,一般只用于低轉(zhuǎn)數(shù)壓縮機(jī),,,,補(bǔ)充余隙容積調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn):,調(diào)節(jié)方法經(jīng)濟(jì),不影響閥片壽命,缺點(diǎn):

30、,結(jié)構(gòu)笨重,常用于工藝用大型壓縮機(jī),連通補(bǔ)充容積的調(diào)節(jié)方式可以是分級(jí)的或連續(xù)的,補(bǔ)充容積可以是固定的或連續(xù)變化的,,,,排氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng),一般不常調(diào)節(jié)的場(chǎng)合,調(diào)節(jié)系統(tǒng)常用手動(dòng)操作,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)依靠人控制。如果調(diào)節(jié)比較頻繁,通常采用自動(dòng)調(diào)節(jié)。,自動(dòng)調(diào)節(jié),需要有以下職能的機(jī)構(gòu):,主令機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)器,適時(shí)發(fā)出需要調(diào)節(jié)的命令,傳遞機(jī)構(gòu)在壓縮機(jī)裝置中通常利用氣體,有時(shí)也利用液體 和電磁等,執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括伺服器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),2.6 活塞式壓縮機(jī)機(jī)件的受力分析,活塞式壓縮機(jī)機(jī)件受力分類:,壓縮氣體產(chǎn)生的氣體力,往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力,相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力,由以上力產(chǎn)生的力距,活塞組件受力分析,活塞組件包括活

31、塞、活塞桿和活塞環(huán),氣體力:P=pA 缸內(nèi)壓力與活塞面積之積 p是變化的,P是變化的,摩擦力:Ff 全部往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力,方向 沿氣缸中心線 + - 使活塞桿受拉為正,受壓為負(fù),慣性力:I=ma 往復(fù)運(yùn)動(dòng)有加速度 為計(jì)算方便把全部往復(fù)慣性力(活塞組件、十子頭組件及連桿的一部分)合在一起,認(rèn)為該力全部作用在活塞組件上,十子頭銷和連桿受力,十字頭銷受力: C 點(diǎn),活塞桿傳來(lái)的綜合活塞力 Pt,十字頭滑道上反力 N 垂直于滑道,由連桿傳來(lái)的連桿力 Pc 沿連桿方向,連桿擺角,連桿受力: 兩端鉸支,二力桿件,受拉壓作用,曲軸受力,力Pc 傳到曲柄銷分解為T、R,Ir作用于曲柄

32、銷中心 方向與曲柄平行,離心向外,A、B 軸承支撐反力,三個(gè)力矩,T對(duì)曲軸中心 周期變化 方向與曲軸轉(zhuǎn)向相反(+),方向與曲軸轉(zhuǎn)向相反(+),方向與曲軸轉(zhuǎn)向相同(-),,,曲軸受力,由剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)方程,一轉(zhuǎn)中阻力矩耗功與Md 輸入功平衡,機(jī)器勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩不平衡,造成瞬時(shí)加速與減速(角加速度),機(jī)體受力分析,1、通過(guò)氣缸蓋傳給機(jī)體的氣體力P,2、十字頭加給滑道的側(cè)向力N,3、曲軸傳到主軸承的 Pc 和 Ir,4、往復(fù)運(yùn)動(dòng)件傳給機(jī)體的 Ff 、 曲軸傳遞的Mf (與曲軸轉(zhuǎn)向相同),機(jī)體受力分析,連桿力Pc可分解為沿氣缸中心線與垂直中心線的兩個(gè)分力,沿氣缸中心線的分力為:,P與Ff在機(jī)體內(nèi)平衡

33、 I是自由力未在機(jī)體內(nèi)平衡,作用在主軸中心的Pcsin與十子頭滑道的N大小相等方向相反,距離為:,傾覆力矩,傾覆力矩在數(shù)值上等于阻力矩,阻力矩加給曲軸,傾覆力矩加給機(jī)身。是自由力矩。,機(jī)體受力分析,不平衡力矩Mf、NL傳給基礎(chǔ),不平衡力I、Ir質(zhì)量力G傳給基礎(chǔ),基礎(chǔ)受力,1、機(jī)器的重力,2、未平衡的I、Ir,3、未平衡的NL與Mf ,與曲軸轉(zhuǎn)向相同,4、驅(qū)動(dòng)機(jī)傳給基礎(chǔ)的反力矩-Md , 與曲軸轉(zhuǎn)向相反,基礎(chǔ)傳給土壤的力:G I Ir,基礎(chǔ)傳給土壤的力矩: Md-(NL+Mf),小結(jié),I 、Ir是自由力,還要產(chǎn)生自由力矩 造成機(jī)器振動(dòng),慣性力平衡,動(dòng)力計(jì)算,,兩大問題,造成機(jī)器曲軸旋轉(zhuǎn)不等速,

34、導(dǎo)致壓縮機(jī)工作不穩(wěn)定,2.7 慣性力和慣性力矩的平衡,平衡慣性力需知道慣性力的大小及其變化規(guī)律,,1、加速度是多大?,2、不平衡質(zhì)量是多少?,曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,活塞位移 外止點(diǎn) x=0 內(nèi)止點(diǎn) x=S=2r,曲柄轉(zhuǎn)角 外止點(diǎn) =0 順曲柄轉(zhuǎn)向度量,某瞬時(shí)活塞的位移:,該瞬時(shí)活塞的加速度:,活塞相對(duì)位移、相對(duì)速度、相對(duì)加速度曲線,,,質(zhì)量轉(zhuǎn)化,把活塞壓縮機(jī)中運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量按它們的運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn),從而將它們的運(yùn)動(dòng)按質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算。,方法:將壓縮機(jī)中運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為兩類,一類質(zhì)量集中在十子頭銷中心C處,且只作往復(fù)運(yùn)動(dòng);另一類質(zhì)量集中在曲柄中心D處,且只作繞曲軸中心O點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)

35、運(yùn)動(dòng)。,質(zhì)量轉(zhuǎn)化,,,往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量:活塞組件、十子頭組件、及部分連桿質(zhì)量,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量:部分連桿質(zhì)量、集中于D點(diǎn)的曲軸質(zhì)量,連桿質(zhì)量轉(zhuǎn)化,采用質(zhì)量靜代換法轉(zhuǎn)化:(總質(zhì)量不變、質(zhì)心不變),總質(zhì)量,參與往復(fù)運(yùn)動(dòng),參與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),曲軸質(zhì)量轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化原則:轉(zhuǎn)化前后旋轉(zhuǎn)慣性力不變,將曲軸質(zhì)量分成三部分:,1、與OO對(duì)稱的部分,不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力,2、與DD對(duì)稱部分,,集中在D-D,距 O-O r,3、曲軸上不對(duì)稱質(zhì)量,,距 O-O ,曲軸繞O-O旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力為:,等效旋轉(zhuǎn)質(zhì)量:,重疊時(shí)減去,參與慣性運(yùn)動(dòng)的總質(zhì)量,往復(fù)運(yùn)動(dòng)總轉(zhuǎn)化質(zhì)量:,產(chǎn)生不平衡旋轉(zhuǎn)慣性力的總轉(zhuǎn)化質(zhì)量:,慣性力計(jì)算,往復(fù)慣性力

36、(以列記):,方向沿氣缸中心,有,幅值小,幅值大,旋轉(zhuǎn)慣性力:,大小不變,方向沿曲柄向外指,方向變化,,,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡,方向 沿曲柄向外指,方向隨變化,辦法 在曲柄銷對(duì)面加平衡質(zhì)量,使得,,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,往復(fù)慣性力的平衡,無(wú)法在機(jī)內(nèi)平衡,,設(shè)想在曲柄對(duì)面加平衡質(zhì)量使之產(chǎn)生慣性力,將此力分解:,垂直方向:,平衡了I,水平方向:,多余慣性力,此方法常用于臥式單列壓縮機(jī),以平衡3050的I ,目的是改變力的方向,使水平方向的振動(dòng)有所減小。,單列壓縮機(jī)慣性力的平衡,小結(jié):,對(duì)于單列壓縮機(jī),Ir可用平衡質(zhì)量平衡,I可改變方向,I不能被平衡,由此導(dǎo)致了多列式壓縮機(jī)的發(fā)

37、展,直列式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,將兩列的慣性力分別轉(zhuǎn)化到系統(tǒng)的質(zhì)心平面Y-Y上,則得合力與合力矩如下:,一階往復(fù)慣性合力:,二階往復(fù)慣性合力:,一階往復(fù)慣性力矩:,二階往復(fù)慣性力矩:,旋轉(zhuǎn)慣性合力:,旋轉(zhuǎn)慣性力矩:,,,直列式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,小結(jié):,對(duì)曲柄錯(cuò)角180,氣缸中心線夾角0的直列式壓縮機(jī),若,則,,可用平衡質(zhì)量解決,,How?,低壓級(jí)大活塞用鋁材制作或用鋼板焊接空心活塞 高壓級(jí)小活塞制成實(shí)心鑄鐵活塞,對(duì)稱平衡式多列壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,對(duì)稱平衡式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):氣缸水平置于主軸兩側(cè),相鄰曲柄夾角為180。,其特征是每一相對(duì)列的兩組運(yùn)動(dòng)組件作對(duì)稱

38、于主軸中心線的相向運(yùn)動(dòng)。相對(duì)列的位移、速度、加速度值相等,方向相反。只要相對(duì)列的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相等,即,則一階、二階往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力均能互相抵消,而僅剩余未平衡的慣性力矩。,由于該類壓縮機(jī)氣缸處于機(jī)身兩側(cè),列間距可做得很小,故此力矩的數(shù)值不是很大。,V型壓縮機(jī)慣性力和慣性力矩的平衡,當(dāng)V型壓縮機(jī)兩列夾角為90 ,且左右兩列往復(fù)質(zhì)量相等時(shí),,可以推導(dǎo)出,二階往復(fù)慣性力的合力始終處于水平方向,其值隨兩倍主軸轉(zhuǎn)速變化。無(wú)法簡(jiǎn)單予以平衡。,一階慣性力的合力I1為定值,且始終處于曲柄方向,因此可用在曲軸相反方向裝平衡重的方法予以平衡,V型壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性力可用增加平衡重的方法予以平衡。因此V型壓縮機(jī)的平

39、衡質(zhì)量要按照一階往復(fù)慣性力與旋轉(zhuǎn)慣性力的合力計(jì)算。,2.8 飛輪矩的確定,根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)在一轉(zhuǎn)中能量的變化關(guān)系:,主要取決于原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及傳動(dòng)方式,與壓縮機(jī)本身無(wú)關(guān)。P325 表4-10.4,,切向力隨轉(zhuǎn)角變化圖,,飛輪矩的確定,為達(dá)到允許的 值所必需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:,飛輪:希望重量輕又能獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J值,常采用直徑大而薄的飛輪。可把輪緣簡(jiǎn)化為薄圓環(huán),此時(shí),飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可寫成:,工程上常用MD2來(lái)表示飛輪的調(diào)節(jié)能力,稱為飛輪矩。因此必需的飛輪矩為:,2.9 活塞式壓縮機(jī)的分類、型號(hào)與選型,活塞式壓縮機(jī)的分類,壓縮機(jī)可從不同角度分類,見p238表4-1.1,活塞式壓縮機(jī)的分類,按排氣壓力

40、分:,低壓壓縮機(jī) 0.31 MPa,中壓壓縮機(jī) 110 MPa,高壓壓縮機(jī) 10100 MPa,超高壓壓縮機(jī) 100MPa,活塞式壓縮機(jī)的分類,按達(dá)到排氣壓力所需的級(jí)數(shù)分:,單級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力,兩級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)兩級(jí)壓縮達(dá)到排氣壓力,多級(jí)壓縮機(jī) 氣體經(jīng)過(guò)三級(jí)或三級(jí)以上壓縮達(dá)到排氣壓力,活塞式壓縮機(jī)的分類,按氣缸中心線相對(duì)地平面位置或彼此間的關(guān)系分:,立式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面垂直,臥式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面平行 其中按曲拐的相對(duì)位置又可分為:直列臥式、對(duì)動(dòng)式和對(duì)置式,角度式壓縮機(jī) 氣缸中心線與地平面成一角度 按氣缸排列所呈的形狀可分為:L型、W型、V型、扇型、

41、星型,活塞式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)分析,(1)立式壓縮機(jī),中心線與地面垂直,國(guó)內(nèi)牌號(hào)為Z型。 優(yōu)點(diǎn): 汽缸立式布置,重力不在缸壁上,汽缸與活塞、活塞桿與填料的磨損均勻而且較小,活塞工作條件改善,使用壽命延長(zhǎng),密封效果較好;往復(fù)力作用在基礎(chǔ)上,受力情況好,震動(dòng)小,基礎(chǔ)可小;機(jī)身受力主要是拉、壓力,機(jī)身形狀簡(jiǎn)單,重量輕;占地面積小,廠房可??;汽缸與活塞拆裝方便。,1、直列式壓縮機(jī)分為立式(Z型)和臥式(P型),立式壓縮機(jī)的缺點(diǎn),汽缸列間距小,加工要求高;安裝調(diào)整較困難;因受列間距的限制,氣閥與級(jí)間管道不易布置,汽缸不易變型改造;當(dāng)作成級(jí)差式活塞而多級(jí)串聯(lián)時(shí),機(jī)組高度大,為拆裝活塞,廠房要求高度大;大型立

42、式壓縮機(jī)機(jī)身太高,操作維修不方便。,(2) 直列臥式壓縮機(jī):汽缸中心線水平布置,國(guó)內(nèi)牌號(hào)為P。,優(yōu)點(diǎn):高度小,操作管理和維修方便;可做成多級(jí)串聯(lián),減少級(jí)數(shù),減少運(yùn)動(dòng)部件和填料數(shù)量,機(jī)身和曲軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單;曲軸、連桿等拆裝方便;大型壓縮機(jī)的廠房高度可較低。,缺點(diǎn):慣性力平衡度差,所以轉(zhuǎn)速不高,機(jī)器尺寸、重量較大,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)尺寸、重量都較大;多級(jí)串聯(lián)時(shí),汽缸與活塞安裝麻煩;汽缸水平布置,活塞和十字頭重量作用在汽缸壁及滑道上磨損較重。,因臥式壓縮機(jī)的嚴(yán)重缺點(diǎn),在大、中型的壓縮機(jī)已被淘汰,但在小型高壓壓縮機(jī)中仍有采用,發(fā)揮其結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)動(dòng)部件和避免高壓填料等優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)壓縮機(jī)中,因壓力高,壓力比小,

43、汽缸重而機(jī)身小,所以常采用臥式壓縮機(jī)。,2、對(duì)置式壓縮機(jī),汽缸中心線夾角180度,水平放置。分為對(duì)稱平衡型和對(duì)置型。,(1)對(duì)稱平衡型壓縮機(jī) 相鄰兩列曲柄錯(cuò)角180度,這種壓縮機(jī)除了具有臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn),還具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要是慣性力容易做到完全平衡。機(jī)器轉(zhuǎn)速可以提高,機(jī)器和基礎(chǔ)尺寸、重量可以減?。幌噜弮闪谢钊ψ饔孟喾?,使軸頸受力得到改善,可減輕主軸頸和主軸瓦的磨損;可作成多列結(jié)構(gòu),串聯(lián)汽缸少、安裝方便。,缺點(diǎn):運(yùn)動(dòng)部件多;填料盒數(shù)量多且受高壓力作用;機(jī)身和曲軸結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,(2)對(duì)置型壓縮機(jī),相鄰兩列曲柄錯(cuò)角不等于180。對(duì)置型壓縮機(jī)具有臥式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn);而且汽缸可做成奇數(shù)排列,切向力較為

44、均衡,但慣性平衡差;主軸承數(shù)多,機(jī)身、曲軸的剛度較好,但主軸和機(jī)身的制造精度相應(yīng)要求較高。,3角度式壓縮機(jī),按汽缸數(shù)及中心線位置的不同,有L型、V型、W型和扇型(S型)等。 V型壓縮機(jī)的 同一曲柄銷上裝有兩列的連桿,兩列汽缸中心線夾角為45 、60 、75 、90等。一般單級(jí)壓縮機(jī)用=90 的結(jié)構(gòu),慣性力平衡最好。,W型壓縮機(jī)的三列連桿裝在一個(gè)曲柄上,相鄰兩汽缸中心線交角45 、60 、75 等,一般單級(jí)壓縮機(jī)用=60 者慣性力平衡最好。 S型壓縮機(jī)的四列連桿裝在一個(gè)曲柄銷上,相鄰兩汽缸中心線交角45 、60 等,當(dāng)=45 時(shí),慣性力平衡最好。,角度式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn):各列一階往復(fù)慣性力的合

45、力可用裝平衡質(zhì)量的辦法達(dá)到大部分或完全平衡。 角度式壓縮機(jī)可用較高轉(zhuǎn)速;汽缸成角度布置,使汽閥容易布置與安裝,汽閥流通面積可增大。中間冷卻器、分離器等輔助裝置及級(jí)間管道可直接裝在機(jī)器上,使布置緊湊;幾列連桿在同一曲柄銷上,減少曲柄數(shù)目,曲柄短,機(jī)器軸向尺寸小,因此,主軸頸可用滾動(dòng)軸承。,通用壓縮機(jī)的系列及型號(hào),活塞壓縮機(jī)的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用維修和管理均有重要作用。國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)有以下四類系列。,1.微型空氣壓縮機(jī)系列: 排氣量在3m3/min 以下,排氣壓力在 1MPa以下的壓縮機(jī)。,,,2動(dòng)力用移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)系列 : 這類壓縮機(jī)的排氣量在310 m3/mi

46、n 之間,排氣壓力在 0.7MPa 。 這種壓縮機(jī)采用風(fēng)冷V型結(jié)構(gòu),體積小,重量 輕,操作維修簡(jiǎn)單。,3.動(dòng)力用固定式空氣壓縮機(jī)系列: 這類壓縮機(jī)的排氣量在310 m3/min 之間,排氣壓力在0.8MPa。這種壓縮機(jī)一般采用風(fēng)冷L型結(jié)構(gòu). 4.中、小型制冷壓縮機(jī)系列: 結(jié)構(gòu)上常采用單級(jí)單作用結(jié)構(gòu),石油化工用壓縮機(jī)的特點(diǎn),石油化工用壓縮機(jī)的特點(diǎn):,石油化工廠內(nèi)有許多氣體與空氣的混合,在一定的比例下會(huì)發(fā)生爆炸,因此必須注意氣體的爆炸極限,采用良好的密封措施; 不少氣體對(duì)人體有毒,所以必須采取嚴(yán)格的密封和良好的通風(fēng)措施; 不飽和組分在低溫高壓下會(huì)液化而凝成液體析出,稀釋與污染汽缸潤(rùn)滑油,使

47、機(jī)件加快磨損; 當(dāng)CO 、CO2、Cl2含有水分時(shí),會(huì)產(chǎn)生酸腐蝕,所以要去除水分。,活塞式壓縮機(jī)的型號(hào)編制,(JBT2589-1999)規(guī)定了如下壓縮機(jī)型號(hào)的編制方法,功率,額定排氣壓力,單位105Pa,額定排氣量,單位m3/min,結(jié)構(gòu)代號(hào),用拼音表示,機(jī)器特征,用拼音表示,列數(shù),,,,,,,,,,,,機(jī)型的選擇,(1)滿足使用條件;,符合以下要求:,(2)有較高的經(jīng)濟(jì)性;,(3)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠及便于操作維修;,(4)動(dòng)力平衡性好: 慣性力平衡,切向力較平衡,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。,2活塞式壓縮機(jī)的選用原則,(1)選擇壓縮機(jī)生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)中要求的氣量相適應(yīng),并力求機(jī)組效率高,占有廠房面積小,運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、

48、維修方便; (2)考慮備用機(jī)組,即采用適當(dāng)?shù)谋WC系數(shù); (3)為使壓縮機(jī)操作、維護(hù)方便,應(yīng)力求選用同一型號(hào)的壓縮機(jī); (4)應(yīng)當(dāng)充分利用庫(kù)存和調(diào)用設(shè)備,以免積壓浪費(fèi); (5)當(dāng)選用常壓進(jìn)氣的空氣壓縮機(jī)在高原地區(qū)使用時(shí),因大氣壓力降低,將影響壓縮機(jī)的排氣量。,2.10 壓縮機(jī)的主要易損件,氣閥,活塞環(huán),填料函,,氣閥,活塞式壓縮機(jī)的氣閥多為“自動(dòng)氣閥”,靠閥片兩邊的壓差和彈簧實(shí)現(xiàn)啟閉。,結(jié)構(gòu):,閥座 具有同心圓環(huán)或孔狀通道,閥片 運(yùn)動(dòng)啟閉元件,彈簧 配合氣流推力,控制閥片啟閉,升程限制器 也叫閥蓋,限制閥片升啟高度,也是彈簧座,其它 連接螺栓、螺母、鎖緊件(如開口銷等),氣閥,,氣閥的工作原理,

49、a-b 氣缸工作腔與閥腔之間壓力差p大于彈簧力及閥片和部分彈簧質(zhì)量,閥片開啟,氣體進(jìn)入缸內(nèi),閥片在氣流推力作用下,繼續(xù)上升,直到碰到升程限制器,b-c 閥片撞擊升程限制器,產(chǎn)生反彈力,若反彈力與彈簧力之和大于氣流力,則閥片會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,c-d 正常情況下,反彈現(xiàn)象較輕微,閥片在氣流推力的作用下再次貼到升程限制器上。,d-e 氣流推力大于彈簧力,使閥片停留在升程限制器上。,e-f 活塞接近止點(diǎn)位置時(shí),活塞速度降低,氣流推力減小,當(dāng)氣流推力不足以克服彈簧力時(shí),閥片開始離開升程限制器,向閥座方向運(yùn)動(dòng)。,,閥片受力分析圖,,氣閥的工作原理,對(duì)氣閥工作的要求:,1、及時(shí)開啟、及時(shí)關(guān)閉,閥片動(dòng)作要與活塞

50、動(dòng)作匹配,2、氣閥全開時(shí)要穩(wěn)定,不要大幅度跳動(dòng)。防止顫振,降低閥片壽命,3、氣閥的流通阻力要小,4、工作可靠,閥片和彈簧等易損件壽命要長(zhǎng);氣閥余隙容積小,v;氣閥關(guān)閉時(shí)要嚴(yán)密l 。,,,彈簧力過(guò)弱,,彈簧力過(guò)強(qiáng),,氣閥的壽命,氣閥的壽命主要取決于閥片和彈簧的壽命,閥片: 小能量多次撞擊,易疲勞損壞,彈簧: 變形量大變形速度快,動(dòng)應(yīng)力很大,很多情況是先彈簧損壞后導(dǎo)致閥片損壞,提高氣閥壽命的方法:,,1、控制閥片升程,減少閥片傾側(cè)運(yùn)動(dòng),2、正確選材,保證制造質(zhì)量,3、增大彈簧的自振頻率,4、改進(jìn)結(jié)構(gòu):裝橡皮墊,氣墊閥,活塞環(huán),活塞環(huán),用于密封壓縮機(jī)與活塞之間的間隙,根據(jù)活塞環(huán)的材料及使用條件,分為

51、:,有油潤(rùn)滑的金屬活塞環(huán),無(wú)油潤(rùn)滑的非金屬活塞環(huán),,活塞環(huán)的密封原理,原理:依靠微小間隙使氣體受到阻塞和節(jié)流,實(shí)現(xiàn)密封,活塞環(huán)工作及泄漏通道,活塞環(huán),活塞環(huán)的切口形式,無(wú)油潤(rùn)滑的活塞密封,非接觸式活塞密封,接觸式活塞密封,,非接觸式活塞密封,非接觸式活塞密封:是指活塞與氣缸不接觸,保持較小的間隙值,典型的密封形式是迷宮式密封,填料函,填料函是用來(lái)密封氣缸與活塞桿之間間隙的部件。 密封原理與活塞環(huán)類似,也是靠阻塞和節(jié)流實(shí)現(xiàn)密封,特點(diǎn): 壓差大、靠填料內(nèi)緣與活塞桿密封,填料的整體組合稱為填料函,填料函,填料函,三、六瓣平面填料,錐面填料,往復(fù)壓縮機(jī)的特點(diǎn),1、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸確定后,工作腔的容積變化

52、規(guī)律也就確定了,因此機(jī)器轉(zhuǎn)速的改變對(duì)工作腔容積變化規(guī)律不發(fā)生直接的影響,故機(jī)器壓力與流量關(guān)系不大,工作穩(wěn)定性好。,2、氣體的吸入和排出是靠工作腔容積變化,與氣體性質(zhì)關(guān)系不大,因此機(jī)器適應(yīng)性強(qiáng)并容易達(dá)到較高的壓力,3、機(jī)器的熱效率較高,4、往復(fù)慣性力大,轉(zhuǎn)數(shù)不能太高,機(jī)器較笨重;結(jié)構(gòu)復(fù)雜,易損件多;氣體的吸入與排出是間隙的,容易造成氣流壓力波動(dòng),引起振動(dòng)。,本章小結(jié),壓縮機(jī)的工作原理,壓縮機(jī)的熱力計(jì)算,排氣量的調(diào)節(jié)方法,機(jī)件的受力分析,理論工作循環(huán)、實(shí)際工作循環(huán)、pV圖、容積系數(shù)、多級(jí)壓縮,進(jìn)氣量、排氣量的概念、狀態(tài)方程、連續(xù)性方程,理論依據(jù):,往復(fù)慣性力(一階、二階)、回轉(zhuǎn)慣性力的性質(zhì)及平衡方法,壓縮機(jī)的組成;氣閥、密封、填料的工作原理,

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