往复式及离心式压缩机
28页1、,模块一 流体流动与输送机械的操作与使用,教学单元:往复式与离心式压缩机,南京化工职业技术学院 化学工程系 季锦林,1、往复式压缩机的基本结构和工作原理往复压缩机的结构、工作原理与往复泵的比较相近。但因为气体的密度小、可压缩,故压缩机的吸入和排出活门必须更加灵巧精密;往复压缩机主要部件有活塞、汽缸、吸气阀和排气阀。为移除压缩放出的热量以降低气体的温度,必须附设冷却装置。,往复压缩机,2、往复压缩机的工作过程 实际压缩循环 实际压缩循环指的是压缩机有余隙时的工作循环。所谓余隙是指排气终了时,活塞与汽缸端盖之间留有的空隙。 一个实际压缩循环有气体压缩、排气、余隙气体膨胀和吸气四个过程。 见压缩机实际工作循环。,往复压缩机,p,v,p2,p1,v3,v4,v1,1,4,3,2,0,压缩,排气,余隙气体膨胀,吸气,2,2,2、往复压缩机的工作过程 压缩过程中气体温度变化和功耗等温压缩过程的功耗最小,见图中1-2-3-4围成的面积;而绝热压缩功耗最大,见图中1-2 -3-4围成的面积。实际压缩过程采用冷却装置,使其功耗接近于等温过程,其功耗介于等温和绝热两者之间,见图中1-2-3-4围成的面积。
2、这种介于等温和绝热两者之间的压缩过程称为多变压缩。多变压缩功耗介于等温与绝热压缩功耗之间。,往复压缩机,式中 T1,T2分别为吸入、排出气体的温度,K;p1,p2分别为吸入、排出气体的压强,kPa;V1-V4每一次压缩循环的吸气量,m3;m多变压缩指数,压缩机的冷却效果越好, m值越接近于1。,多变压缩的排气温度和一个压缩循环的功耗W可由下两式确定,往复压缩机,以上两式说明:压缩功耗与吸入的气量成正比;压缩比增大,排气温度升高,功耗增大。, 余隙系数和容积系数余隙体积V3与活塞推进一次所扫过体积V1-V3(理论吸入气体体积)之比的百分率,称为余隙系数,以 表示。其表达式为,一般大、中型压缩机低压汽缸的余隙系数值约在8%以下,高压汽缸的余隙系数值可达12%左右。,压缩机一次循环实际吸入的气体体积V1-V4与理论吸入的气体体积V1-V3之比,称为容积系数,用0表示。其表达式为,对于多变压缩过程, V4 与V3之间的关系为,将其关系代入容积系数的表达式,整理后得容积系数与余隙系数之间关系为,上式说明:当压缩比一定时,余隙系数增大,容积系数减小。当余隙系数一定时,压缩比增大,容积系数减小,当压
3、缩比增大到一定程度时,容积系数为零,此时所对应的压缩比称为最大压缩比。,理论吸气量,m3/min;A活塞的截面积, m2;S活塞冲程,m; nr活塞每分钟往复的次数, 1/min。,式中,3、往复压缩机的主要性能参数 排气量 压缩机在单位时间内排出的气体体积换算为吸入状态下的数值,又称为压缩机的生产能力或输气量。没有余隙情况下的吸气量称为理论吸气量。单动往复压缩机的理论吸气量为,式中 Vmin实际排气量, m3/min;d 排气系数。,往复压缩机的实际吸气量为, 轴功率与效率 单级压缩机绝热压缩理论功率Na为,式中 Na绝热压缩理论功率, kW。,实际轴功率N为,式中 N轴功率,kW;a绝热总效率, 一般a =0.70.9,设计完善的压缩机a 0.8。,4、多级压缩实际生产中压缩比可以很大,但压缩比太大,使得容积系数减小;轴功率增大;排气温度太高,引起汽缸内润滑油碳化或油雾爆炸等问题。 因此当压缩比大于8时,必须采用多级压缩。,采用多级压缩可以提高容积系数,降低排气温度,减小消耗的轴功率。多级压缩的级数多为2至6级,每级压缩比约为3至5。,5、往复压缩机的类型与选用 往复压缩机的类型
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