第二章 容积式压缩机.ppt

第二章第二章 容积式压缩机容积式压缩机是是依依靠靠工工作作腔腔容容积积的的变变化化来来压压缩缩气气体体，，因因而而它它具具有有容容积积可可周周期期变变化化的的工作腔容容积积式式压压缩缩机机可可分分为为往往复复式式和和回回转转式式两两大大类类型型，，前前者者的的运运动动部部件件进进行行往往复复运运动动，，后后者者的的运运动动部部件件做做单单方方向向回回转转运运动动本本章章重重点点介介绍绍往往复复式式压压缩缩机机（（活活塞塞压压缩缩机机）），，简简单单介介绍绍回回转转式式压压缩缩机机，，前前者者的的绝绝大大数数基基本本理论同样适用于后者理论同样适用于后者 Ø容积式压缩机的工作原理：容积式压缩机的工作原理：ØPositive-displacement compressors: Reciprocating compressors Rotary positive-displacement compressorsl Reciprocating compressors are positive-displacement machines in which the compressing and displacing element is a piston having a reciprocating motion within a cylinderl Rotary positive-displacement compressors are machines in which compression and displacement is effected by the positive action of rotating elements.Rotary positive-displacement compressors include:Sliding-vane compressorsLiquid piston compressorsTwo-impeller straight-lobe compressorsHelical-, or,spiral-lobe compressors Ø容积式压缩机的主要特点：容积式压缩机的主要特点： l 压压缩缩机机的的气气体体吸吸入入和和排排出出是是间间歇歇的的，，容容易易引引起起气气柱柱及及管道振动管道振动 l工工作作腔腔的的容容积积变变化化规规律律只只取取决决于于机机构构的的尺尺寸寸，，机机器器压压力力与流动量关系不大，工作的稳定性较好与流动量关系不大，工作的稳定性较好l气气体体的的吸吸入入和和排排出出是是靠靠工工作作腔腔容容积积变变化化，，与与气气体体性性质质关系不大，故机器适应性强并容易达到较高的压力关系不大，故机器适应性强并容易达到较高的压力l 机器的热效率较高机器的热效率较高l 结构比较复杂结构比较复杂，尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多，尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多2.1 往复式压缩机基本结构和往复式压缩机基本结构和 工作过程工作过程2.1.1 基本结构和工作过程基本结构和工作过程一、总体结构一、总体结构二、压缩机结构部件大致可分为如下三大部分：二、压缩机结构部件大致可分为如下三大部分： （（1）工作腔部分）工作腔部分 工作腔部分是直接处理气体的部分，包括工作腔部分是直接处理气体的部分，包括汽缸、活塞、气阀等汽缸、活塞、气阀等，构成有，构成有进、出道的封闭空间。

活塞杆穿出工作腔端板的部位设有填料，用以密进、出道的封闭空间活塞杆穿出工作腔端板的部位设有填料，用以密封间隙，活塞上设置的活塞环也是起密封作用的封间隙，活塞上设置的活塞环也是起密封作用的2）传动部分）传动部分 传传动动部部分分把把电电动动机机的的旋旋转转运运动动化化转转化化为为活活塞塞的的往往复复运运动动，，包包括括曲曲轴轴、、连连杆、十字头等杆、十字头等，往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接3）机身部分）机身部分 机身部分是用来支撑（或连接）气缸部分与传动部分的零件，机身部分是用来支撑（或连接）气缸部分与传动部分的零件，包括机包括机身（或称曲轴箱）、中体、中间接筒等身（或称曲轴箱）、中体、中间接筒等，其上还可能安装有其他附属，其上还可能安装有其他附属设备4）辅助设备：）辅助设备：润滑系统，冷却系统，调节系统润滑系统，冷却系统，调节系统三、活塞压缩机的机构学原理三、活塞压缩机的机构学原理 四、气阀（进、排气阀）主要结构（图四、气阀（进、排气阀）主要结构（图2-3）：）： l 阀座（板）阀座（板）l 弹簧弹簧l 升程限制器升程限制器l 阀片阀片 五、气缸基本形式和工作腔五、气缸基本形式和工作腔l单作用汽缸单作用汽缸 l双作用汽缸双作用汽缸 l级差式汽缸级差式汽缸 u平衡腔平衡腔 六、压缩机的结构形式（图六、压缩机的结构形式（图2-5）） l 往复式压缩机级往复式压缩机级l 往复式压缩机列（多列）往复式压缩机列（多列）单列或多列活塞压缩机根据汽缸中心线与地平面的相对位置，可概括为单列或多列活塞压缩机根据汽缸中心线与地平面的相对位置，可概括为立式、卧式、角度式立式、卧式、角度式三类三类2.1.2 压缩机级的工作过程压缩机级的工作过程 一、级的理论循环一、级的理论循环 (1) 级的理论循环级的理论循环假设假设：： l气缸没有余隙容积，被压缩气体能全部气缸没有余隙容积，被压缩气体能全部排出汽缸排出汽缸 l进排气过程无压力损失、压力波动、进排气过程无压力损失、压力波动、热交换，吸、排气压力为定值热交换，吸、排气压力为定值 l压缩过程和排气过程无气体泄漏压缩过程和排气过程无气体泄漏 l 所压缩过程的气体为理想气体，其过所压缩过程的气体为理想气体，其过程指数为定值程指数为定值 l 压缩过程为等温或绝热过程压缩过程为等温或绝热过程 (2) 理论循环理论循环级的进气量级的进气量 l进气量进气量 Vs l 行程容积或扫气容积行程容积或扫气容积 Vs 理论循环中，级所吸进的气量为活塞迎风面积理论循环中，级所吸进的气量为活塞迎风面积Ap与其行程与其行程s的乘积，即的乘积，即活塞一个行程所扫过的容积活塞一个行程所扫过的容积 (3) 理论循环理论循环指示功指示功 l等熵压缩循环指示功等熵压缩循环指示功 l等温压循环指示式功等温压循环指示式功 二、级的实际循环二、级的实际循环 (1) 实际循环与理论循环的差别实际循环与理论循环的差别 l 汽缸有余隙容积汽缸有余隙容积 l 进、排气通道及气阀有阻力进、排气通道及气阀有阻力   l 气体与汽缸各接触壁面间存在温差气体与汽缸各接触壁面间存在温差 l 汽缸容积不可能绝对密封汽缸容积不可能绝对密封 l 阀室容积不是无极限大阀室容积不是无极限大 l 实际气体性质不同于理想气体实际气体性质不同于理想气体 l 在特殊的条件下使用压缩机在特殊的条件下使用压缩机 (2) 实际循环指示图实际循环指示图 (3) 实际循环级的进气量实际循环级的进气量 l余隙容积中高压气体的膨胀占去了活塞的一部分行程，使吸进的气体减少了余隙容积中高压气体的膨胀占去了活塞的一部分行程，使吸进的气体减少了ΔV1 l其其次次由由于于进进气气过过程程中中存存在在阻阻力力，，使使吸吸气气终终了了时时汽汽缸缸内内压压力力pa低低于于名名义义值值，，若若把气体由压力把气体由压力Pa折合到名义值，则容积又减少了折合到名义值，则容积又减少了ΔV2 l另外由于热交换的影响使吸入终了温度另外由于热交换的影响使吸入终了温度Ta高于名义值，若把气体温度高于名义值，若把气体温度Ta再折再折合到名义值合到名义值,则容积又减少了则容积又减少了ΔV3 实际循环级的进气量实际循环级的进气量 VS3：：令折算到令折算到进口压力和温度进口压力和温度的实际吸入容积的实际吸入容积 吸气系数（充气系数）：吸气系数（充气系数）：实际循环级的进气量实际循环级的进气量 VS3与行程容积与行程容积Vs的比的比值称为值称为λs。

容积系数容积系数 压力系数压力系数 温度系数温度系数 Ø吸气系数吸气系数Ø吸气系数吸气系数①①容积系数容积系数：： 根据根据气体状态方程气体状态方程和和过程方程过程方程可推导得到容积系数的计算式可推导得到容积系数的计算式 理想气体理想气体实际气体实际气体Ø结构和运动参数对容积系数与进气量的影响结构和运动参数对容积系数与进气量的影响l其其他他条条件件相相同同时时，，膨膨胀胀指指数数减减小小过过程程曲曲线线变变得得平平坦坦，，气气体体膨膨胀胀占占据据的的汽汽缸缸体体积积更更大大膨膨胀胀指指数数的的大大小小取取决决于于膨膨胀胀过过程程中中传传给给气气体体热热量量的的多多少少，，传传给给的的热热量量越越多多，，膨膨胀胀指指数数越越小小，，反反之之则则越越大大一一般般膨膨胀胀指指数数比比压压缩缩指指数数小小，，主主要要是是因因为为膨膨胀胀过过程程中中单单位位容容积积气气体体接接触触到到的的汽汽缸缸面面积积大大于于压压缩缩过过程程，，膨膨胀胀过过程程中中气气体体主主要要接接触触的的汽汽缸缸接接近近缸缸盖盖的的部部位位及及活活塞塞表表面面温温度度都都很很高高，，故故膨膨胀胀过过程程传传给给气气体体的的热热量量要要比比压压缩缩过过程程传传出出的的热热量量多多，，过过程程指数变小。

指数变小 l相相对对余余隙隙容容积积和和膨膨胀胀指指数数一一定定是是时时，，排排气气压压力力越越高高，，相相应应余余隙隙容容积积内内的的气气体体膨膨胀胀至至吸吸气气压压力力所所占占据据的的汽汽缸缸体体积积也也越越大大，，压压缩缩机机的的容容积积系系数数就就越越小小，，当当压压力力比比高高到到一一定定数数值值后后，，膨膨胀胀的的气气体体就就占占据据整整个个汽汽缸缸，，压压缩缩机机进气量为零进气量为零l行行程程容容积积一一定定时时，，压压力力比比和和膨膨胀胀系系数数相相同同的的情情况况下下，，相相对对余余隙隙越越大大，，容容积积系系数数就就减减小小，，相相对对余余隙隙大大到到一一定定程程度度时时，，高高压压力力气气体体膨膨胀胀占占据据了了整整个汽缸容积，此时汽缸就不能吸入新的气体了个汽缸容积，此时汽缸就不能吸入新的气体了②②压力系数：压力系数： 有两个因素影响有两个因素影响l进气阀关闭状态的进气阀关闭状态的弹簧力弹簧力，进气阀弹簧越硬，为克服弹簧力开启发片，进气阀弹簧越硬，为克服弹簧力开启发片所需要的压差就越大，就越小所需要的压差就越大，就越小l另另一一个个是是进进气气导导管管中中的的压压力力波波动动，，吸吸气气结结束束时时，，如如果果气气流流刚刚好好处处于于波波峰峰，，实实际际上上对对缸缸内内的的气气体体起起到到了了增增压压的的作作用用，，甚甚至至造造成成pa高高于于p1,即即 >1 的的情情况；反之。

若处于波谷，则使吸气结束时汽缸内的压力比正常状态还要低况；反之若处于波谷，则使吸气结束时汽缸内的压力比正常状态还要低 设设计计计计算算中中，，压压力力系系数数一一般般根根据据经经验验选选取取，，气气阀阀弹弹簧簧力力设设计计正正确确时时，，对对于于进进气气压压力力等等于于或或者者接接近近大大气气压压力力的的第第一一级级，，压压力力系系数数约约为为0.95~0.98，，其其余余各各级级因因为为弹簧力相对气体压力要小得多，故取弹簧力相对气体压力要小得多，故取0.98~1.0.③ ③ 温度系数温度系数 其大小取决于其大小取决于进气过程中传给气体的热量进气过程中传给气体的热量 l其其一一为为进进气气过过程程中中自自通通道道、、缸缸壁壁和和活活塞塞传传给给的的热热量量，，这这部部分分热热量量与与壁壁面面和和气气体体的的温温差差、、活活塞塞平平均均速速度度以以及及气气体体密密度度有有关关，，而而壁壁面面得得温温度度主主要要取取决决于于压压力力比比的的大大小小和和汽汽缸缸的的冷冷却却情情况况，，以以及及气气阀的结构形成式和布置等阀的结构形成式和布置等 l其其二二为为进进气气过过程程中中由由于于压压力力损损伤伤所所消消耗耗的的功功，，它它也也变变热量而加给气体。

热量而加给气体 Ø温度系数选取：温度系数选取： I 区区范范围围适适用用于于双双原原子子气气体体；；大大气气量量、、或或汽汽缸缸冷冷却却良良好好、、或或进进气气压压力力损损失失小小、、或或高高速速压压缩缩机可取较高值；小气量、转低速或冷式压缩机较低值；机可取较高值；小气量、转低速或冷式压缩机较低值； II 区区使使用用于于汽汽缸缸不不冷冷却却的的制制冷冷压压缩缩机机，，对对于于直直流流式式（（进进气气阀阀布布置置在在活活塞塞顶顶上上））应应取取较较大大值值，，一般形式取较小值一般形式取较小值 III 区区适用于进气温度低于适用于进气温度低于-25°时的制冷压缩机等时的制冷压缩机等 （（4）实际循环指示功）实际循环指示功 Ø实际循环进行简化实际循环进行简化 用固定的进、排气压损失代替了动态变化的进、排压力损失，并认为压缩用固定的进、排气压损失代替了动态变化的进、排压力损失，并认为压缩指数指数n和膨胀指数和膨胀指数m均为定值则简化的实际循环指示功均为定值则简化的实际循环指示功:Ø假设压缩和膨胀过程指数相等，则实际循环指示功可积分为假设压缩和膨胀过程指数相等，则实际循环指示功可积分为 Ø实际循环指示功实际循环指示功 l对于理想气体（实际压缩循环）对于理想气体（实际压缩循环）l对于实际气体（实际压缩循环）对于实际气体（实际压缩循环）过程指数对低压级可取过程指数对低压级可取n=（（0.95~0.99））k，中、高压级可取，中、高压级可取n=k 三、多级压缩三、多级压缩 所所谓谓多多级级压压缩缩，，是是将将气气体体的的压压缩缩过过程程分分在在若若干干级级中中进进行行，，并并在在每每级级压压缩之后将气体导入中间冷器进行冷却缩之后将气体导入中间冷器进行冷却 (1) 多级压缩的理由多级压缩的理由 l节省压缩气体的指示功节省压缩气体的指示功 l降低排气温度降低排气温度 l提高容积系数提高容积系数 l 降低活塞上的气体力降低活塞上的气体力 (2) 级数选择的原则级数选择的原则 l对于大中型压缩机，一般应以最省力为原则，而不吝惜级增多。

对于大中型压缩机，一般应以最省力为原则，而不吝惜级增多 l对对于于小小型型移移动动式式压压缩缩机机，，虽虽然然也也应应注注意意节节省省功功的的消消耗耗，，但但往往往往重重量量是是主主要要矛矛盾盾，，因因此此级级数数选选择择多多取取决决于于每每一一级级所所允允许许的的排排气气温温度度在在排排气气温度允许范围内，尽量选用较少的级数，以减轻重量温度允许范围内，尽量选用较少的级数，以减轻重量l对于一些特殊气体压缩机，在温度太高时化学性质会受到影响，因此对于一些特殊气体压缩机，在温度太高时化学性质会受到影响，因此级数的选择也取决于每一级所允许的温度级数的选择也取决于每一级所允许的温度 (3) 级数的选取级数的选取①①单级的最佳压力比单级的最佳压力比 l级级的的等等温温指指示示效效率率：：对对独独立立的的某某一一级级或或单单级级而而言言，，把把级级的的理理论论等等温温循循环环指示功与实际循环指示功之比定义为级的等温指示效率指示功与实际循环指示功之比定义为级的等温指示效率 l单级的最佳压力比单级的最佳压力比总的进气压损失在总的进气压损失在10%~20%、过程指数在、过程指数在1.2~1.7时，级的最佳压比约时，级的最佳压比约2~4，实际多级压缩机的单级压力比多在，实际多级压缩机的单级压力比多在3左右左右 ②②多级压缩机的最佳级数多级压缩机的最佳级数 多多级级压压缩缩机机如如果果从从省省功功角角度度考考虑虑，，应应使使整整个个机机器器的的等等温温指指示示效效率率最最高高。

根根据据不不同同排排气气压压力力时时，，不不同同级级数数压压缩缩机机的的等等温温指指示示效效率率计计算算曲曲线线来来确确定定多级压缩机的最佳级数多级压缩机的最佳级数 ③ ③ 按等压力比分配总压力比，等温指示效率最高，确定多按等压力比分配总压力比，等温指示效率最高，确定多级压缩机级数级压缩机级数 z为为压压缩缩机机级级数数对对于于实实际际气气体体，，各各级级功功耗耗相相等等时时，，等等温温指指示示效效率率最最高高，，故按各级功耗相等的原则分配压力比故按各级功耗相等的原则分配压力比 压缩机设计时，压力比的分配不能只考虑最省工这一原则，还要考虑压缩机设计时，压力比的分配不能只考虑最省工这一原则，还要考虑其他一些因素，而在等压比分配原则基础上有所调整其他一些因素，而在等压比分配原则基础上有所调整：l为为提提高高压压缩缩机机的的总总体体积积容容积积效效率率，，一一般般第第一一级级的的压压力力比比要要选选得得小小一一些些，，其他级低约其他级低约5%-10%；； l如如果果第第一一级级的的进进气气温温度度很很低低，，有有时时为为了了控控制制整整个个压压缩缩机机的的排排温温，，还还故意把一级压比取得比其他级高故意把一级压比取得比其他级高5%--10%；； l压压缩缩机机排排气气压压力力变变化化时时，，末末级级压压力力比比所所受受影影响响较较大大，，如如果果排排气气背背压压提提高高，，末末级级比比和和排排温温首首先先升升高高，，所所以以有有时时为为控控制制末末级级排排温温，，最最后后一一级级的的压压力力比比也取得比其他级底也取得比其他级底5%—15%；； l有时考虑到活塞力平衡的需要，某些级次的压力比克当做适当调整。

有时考虑到活塞力平衡的需要，某些级次的压力比克当做适当调整 ④④基于压缩机终压与级数经验关系基于压缩机终压与级数经验关系2.2 往复压缩机热力和动力性能往复压缩机热力和动力性能2.2.1 压缩机的热力性能和计算压缩机的热力性能和计算活塞压缩机的热力性能是指活塞压缩机的热力性能是指排气压力排气压力、、排气量排气量、、排气温度排气温度以及以及功率功率和和效率效率 一、排气压力和进、排气系统一、排气压力和进、排气系统 l排气压力排气压力 l额定排气压力额定排气压力 l背压背压 l 进、排气的系统进、排气的系统 压缩机的进、排气系统决定了压缩机的工作状态和工作方式，各种压压缩机的进、排气系统决定了压缩机的工作状态和工作方式，各种压缩机的进、排气系统大致可分成四类缩机的进、排气系统大致可分成四类 二、二、 排气温度和压缩终了温度排气温度和压缩终了温度(1)压缩机的排气温度压缩机的排气温度：：(2) 是在该级工作腔排气法兰接管处测得的气体温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的气体温度 (2) 压缩终了温度：压缩终了温度： 是工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时的温度是工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时的温度 (3) 关于排气温度的限制关于排气温度的限制 l气缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油粘度降低及润滑性能恶化气缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油粘度降低及润滑性能恶化 l排排气气温温度度高高，，润润滑滑油油中中轻轻质质馏馏分分容容易易挥挥发发，，它它一一方方面面导导致致气气体体中中含含油油量量增加，另一方面形成积碳现象增加，另一方面形成积碳现象 l氮、氢气压缩机考虑到润滑油的润滑性能，排气温度多限制在氮、氢气压缩机考虑到润滑油的润滑性能，排气温度多限制在160℃℃以下以下 l压压缩缩氯氯气气时时，，排排气气温温度度限限制制在在100℃℃以以下下，，而而干干燥燥的的氯氯气气排排气气温温度度不不得超过得超过130℃℃。

l对对于于石石油油裂裂解解气气，，气气体体温温度度高高时时能能聚聚合合成成乳乳白白色色胶胶状状物物，，胶胶状状物物能能阻阻塞塞通通道道，，使使活活塞塞环环胶胶着着于于环环槽槽内内，，并并使使气气阀阀阀阀片片因因黏黏着着作作用用而而启启闭闭不不及及时时，，有有次次导导致致阀阀片片加速损坏，所以石油气压缩机的排气温度一般不超过加速损坏，所以石油气压缩机的排气温度一般不超过100℃℃l乙乙炔炔是是一一种种不不饱饱和和烃烃碳碳氢氢化化合合物物，，炔炔压压缩缩机机的的排排气气温温度度不不得得超超过过100℃℃乙乙炔炔在在高温高压时，也能爆炸分解成炭黑和氢，一般高压时限制排气温度高温高压时，也能爆炸分解成炭黑和氢，一般高压时限制排气温度80~100℃℃l对于气缸无油润滑压缩机，如果是用自润滑材料做密封元件，则允许的排气温度对于气缸无油润滑压缩机，如果是用自润滑材料做密封元件，则允许的排气温度取决于自润滑材料的性质取决于自润滑材料的性质 三、排气量和供气量三、排气量和供气量(1) 定义定义也也称称容容积流流量量或或输气气量量，，是是指指在在所所要要求求的的排排气气压力力下下，，压缩机机最最后后一一级单位位时间内排出的气体容内排出的气体容积，，折算到第一折算到第一级进口口压力和温度力和温度时的容的容积值。

 ①① 排气量：排气量： = 容积流量容积流量 = 输气量输气量 =l如如果果被被压压缩缩气气体体含含有有水水蒸蒸气气，，随随着着气气体体压压力力的的提提高高，，水水蒸蒸气气的的分分压压力力也也提提高高，，经经过过冷冷却却器器后后，，若若分分压压力力大大于于冷冷却却后后气气体体温温度度所所对对应应的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压，，便便有有水水蒸蒸气气从从气气体体中中凝凝析析出出来来，，并并被被气气液液分分离离器器从从气气体体中中分分离离掉掉这这部部分分被被分分离离掉掉的的水水分分也也应换算成一级进气口状态的水蒸气容积而计入排气量应换算成一级进气口状态的水蒸气容积而计入排气量 l化化工工厂厂中中被被压压缩缩的的多多组组分分气气体体，，压压缩缩到到一一定定压压力力后后进进行行洗洗涤涤，，以以便便把把它它们们清清洗洗掉掉，，排排气气量量中中包包含含这这部部分分被被洗洗涤涤掉掉的的气气体体，，并并换换算算到到一一级级进进口口若若途途中中有有气气体体添添加进压缩机，计算排气量时则因扣除这部分气体的容积加进压缩机，计算排气量时则因扣除这部分气体的容积 l对于实际气体，若是根据压缩机对于实际气体，若是根据压缩机出口高压下测得的体积进行换算出口高压下测得的体积进行换算，换算时还应考虑，换算时还应考虑气体气体可压缩性可压缩性的影响。

的影响②② 供供气气量量：： 也也称称标准准容容积流流量量，，是是指指压缩机机单位位时间内内排排出出的的气气体体容容积折算到基准状折算到基准状态时的干气体容的干气体容积值供气量用符号供气量用符号表示表示 l 级间如果有冷凝水析出，则被分离掉的的冷凝水级间如果有冷凝水析出，则被分离掉的的冷凝水不计入供气量不计入供气量 l级间如果进行抽气洗涤净化，则被洗涤掉的组分级间如果进行抽气洗涤净化，则被洗涤掉的组分不计入供气量不计入供气量 l级间如果被压缩介质在达到压缩机出口之前被抽走并用于工艺流程，级间如果被压缩介质在达到压缩机出口之前被抽走并用于工艺流程，则这部分被抽调的气体也应换算成干气体，则这部分被抽调的气体也应换算成干气体，计入供气量计入供气量 可见，供气量是用户真正获得的干气体的量，且是整个压缩机装置可见，供气量是用户真正获得的干气体的量，且是整个压缩机装置排出的，而不是仅在最后一级出口处得到的，中间级也能供气排出的，而不是仅在最后一级出口处得到的，中间级也能供气③③ 理理论容容积流量流量 是是单位位时间内所形成的内所形成的压缩机工作容机工作容积之和，即等于每之和，即等于每转总工作容工作容积或或排气量乘以排气量乘以转速，速，l若中途加入其它气体并由机组出口排出，则这部分气体计入供气量。

若中途加入其它气体并由机组出口排出，则这部分气体计入供气量 （（2）） 排气量的计算排气量的计算①① 根据实测值换算根据实测值换算: 按照排气量的定义，当实际测得末级排出气量时，按照排气量的定义，当实际测得末级排出气量时， 排气量排气量：中途清除掉的气体：中途清除掉的气体换算到第一算到第一级进口状口状态的容的容积值，若，若为中途加入的气体，中途加入的气体，则应这算后以算后以负值带入，入，m³/min中途分离掉的水分换算到第一级进口状态的容积值，：中途分离掉的水分换算到第一级进口状态的容积值，m³/min l每分钟分离出的水质量，每分钟分离出的水质量，kg/min l为 时的的饱和蒸汽和蒸汽压和和该压力下的水蒸气密度力下的水蒸气密度 ②② 根据根据值理理论计算算 排气量应该等于压缩机每一转吸进的气体扣除中途泄露到机器外部的排气量应该等于压缩机每一转吸进的气体扣除中途泄露到机器外部的气体再乘以转速气体再乘以转速 第一级气缸的行程容积，第一级气缸的行程容积，m³ 第一级气缸的容积系数、压力系数、温度系数第一级气缸的容积系数、压力系数、温度系数 第一级的泄露系数，表示在压缩机实际排出气量占一级吸入气量的百分比第一级的泄露系数，表示在压缩机实际排出气量占一级吸入气量的百分比 四、压缩机热力分析和计算四、压缩机热力分析和计算（（1）） 冷却析水问题冷却析水问题 l湿气体湿气体 水分从气体中析出水分从气体中析出 l一级排气被冷却后有一级排气被冷却后有水分析出条件水分析出条件 l析水系数析水系数 ①①现假设一级进口吸入现假设一级进口吸入1m³上述湿气体，则其中干气体所占的体积为上述湿气体，则其中干气体所占的体积为 ②②该湿气体经压缩并冷却后若有水分析出，则析出后的湿饱和气体的容积该湿气体经压缩并冷却后若有水分析出，则析出后的湿饱和气体的容积（二级进口压力和温度状态，即二级吸入的湿气体容积（二级进口压力和温度状态，即二级吸入的湿气体容积） ③③换算到一算到一级进口状口状态，其与原始的湿气体容，其与原始的湿气体容积（（1m³）的比）的比值为第二级的析水系数第二级的析水系数 ④④多级压缩机任意第多级压缩机任意第i级的析水系数级的析水系数 （） 压缩机第压缩机第i级吸入的析出水分后的湿饱和气体体积折算至第一级进级吸入的析出水分后的湿饱和气体体积折算至第一级进口压力和温度状态下的数值，与一级实际吸入容积之比口压力和温度状态下的数值，与一级实际吸入容积之比 当压力较高时当压力较高时 ⑤⑤则由实测值换算的压缩机排气量可表示为式则由实测值换算的压缩机排气量可表示为式 （（2）各级泄漏问题）各级泄漏问题Ø压缩机中的泄漏分两种类型压缩机中的泄漏分两种类型 l外泄漏外泄漏 l内泄漏内泄漏 Ø多多级压缩机第机第i级泄漏系数泄漏系数 l压压缩缩机机末末级级排排出出的的气气体体体体积积（（暂暂不不考考虑虑析析水水和和中中间间抽抽气气））折折算算至至第第i级级进进口口压压力力和和温温度度下下的的数数值值，，与与该该级级实实际际吸吸入入的的气气体体体体积积之之比比，，称称为第为第i级的泄漏系数。

级的泄漏系数l为为确确保保一一定定的的排排气气量量，，第第一一级级吸吸进进的的气气体体量量就就要要考考虑虑到到第第一一级级及及其其后后各各级级的的外外泄泄漏漏对对于于第第一一级级之之后后各各级级，，设设计计时时则则应应考考虑虑本本级级全全部部内、外泄漏以及其后各级外泄漏内、外泄漏以及其后各级外泄漏 l泄泄漏漏系系数数与与气气缸缸的的排排列列方方式式、、汽汽缸缸与与活活塞塞杆杆的的直直径径、、曲曲轴轴转转速速、、气气体体压压力力的的高高低低以以及及气气体体的的性性质质有有关关有有油油润润滑滑压压缩缩机机一一般般取取0.90~0.98，，无无油油润润滑滑压压缩缩机机一一般般取取0.85~0.95，，高高转转速速压压缩缩机机取取上上限限，，低低转转速速压压缩缩机机取取下下限限高高压级或压缩氢气等密度较小的气体，泄露系数宜取下限压级或压缩氢气等密度较小的气体，泄露系数宜取下限（（3）） 级间抽气问题级间抽气问题l抽气抽气 l多级压缩机第多级压缩机第i级抽气系数级抽气系数 压压缩缩机机第第i级级吸吸入入的的经经抽抽气气或或补补气气的的气气体体体体积积（（暂暂不不考考虑虑中中间间析析水水和和泄泄漏漏））折折算算至至第第一一级级进进口口压压力力和和温温度度状状体体的的数数值值，，与与一一级级实实际际吸吸入入容积之比，称为第容积之比，称为第i级的抽气系数级的抽气系数 l某一某一级前的抽气或前的抽气或补气影响到气影响到该级和其后所有和其后所有级的的以及工作腔容以及工作腔容积 （（4）） 工作容积计算工作容积计算所示的多级压缩机系统热力参数关系，按照前一级排出气体经级间所示的多级压缩机系统热力参数关系，按照前一级排出气体经级间冷却后，刚好要为下一级所吸进的原则，压缩机任意第冷却后，刚好要为下一级所吸进的原则，压缩机任意第i级工作容积级工作容积可用下式计算可用下式计算 五、功率和效率五、功率和效率（（1）） 指示功率及其影响因素指示功率及其影响因素l整个压缩机的指示功为各级指示功之和，单位时间被消耗的指示功称为指示功率，压整个压缩机的指示功为各级指示功之和，单位时间被消耗的指示功称为指示功率，压缩机的指示功率为缩机的指示功率为 l对压缩机的级而言，级单位体积排气量所消耗的指示功对压缩机的级而言，级单位体积排气量所消耗的指示功 l吸吸气气预预热热、、吸吸排排气气压压力力损损失失、、泄泄露露的的增增大大都都会会导导致致单单位位排排气气量量消消耗耗的的指指示示功功增增加加。

所所以以理理论论上上讲讲，，设设法法减减小小这这些些系系数数值值，，通通过过改改善善冷冷却却、、减减小小过过程程指指数数等等都都会会减减小小单单位位体体积积排排气气量量消消耗耗的指示功的指示功 （（2）） 轴功率和机械效率轴功率和机械效率Ø轴功轴功Ø轴功率轴功率 Ø机械效率机械效率 ⅰ. 中、大型中、大型压缩机，机，=0.86~0.92ⅱⅱ. 小型压缩机，小型压缩机， =0.85~0.90 ⅲⅲ. 微型压缩机微型压缩机 =0.82~0.90 Ø热效率热效率l等温指示效率等温指示效率ηi-is 压缩机的等温指示效率，压缩机装置的等温指示效率压缩机的等温指示效率，压缩机装置的等温指示效率 l等温轴效率等温轴效率ηis l绝热指示效率绝热指示效率 l绝热轴效率绝热轴效率ηad Ø比功率比功率2.2.2 压缩机的动力性能和计算压缩机的动力性能和计算一、压缩机中的作用力一、压缩机中的作用力 其中的作用力主要有三类：其中的作用力主要有三类： l气体力气体力 l往复和不平衡旋转质量造成的惯性力往复和不平衡旋转质量造成的惯性力 l摩擦力摩擦力 (1) 机构运动学关系机构运动学关系l外止点外止点A l内止点内止点B l活塞行程活塞行程s l曲柄半径曲柄半径 r l连杆长度连杆长度 l l“曲柄连杆比曲柄连杆比”（简称连杆比）（简称连杆比）: 定义曲轴半径与连杆长度的比值定义曲轴半径与连杆长度的比值l规定外止点是活塞运动的起始位置规定外止点是活塞运动的起始位置 l曲轴转角曲轴转角θ l连杆的摆角连杆的摆角β: 规定在规定在0°＜＜θ＜＜180°范围内范围内β为正值，为正值， 在在180°＜＜θ＜＜360°范围内范围内β为负值为负值 ① ① 任意转角位置活塞的位移任意转角位置活塞的位移 x sinβ=rsinθ/l cosβ= ② ② 任意转角位置活塞的速度任意转角位置活塞的速度 v ③ ③ 任意转角位置活塞的加速度任意转角位置活塞的加速度 α 简化后的计算式简化后的计算式 :(2) 机构运动质量等效机构运动质量等效(简化）简化）把压缩机中所有运动零件的质量都简化成两类：把压缩机中所有运动零件的质量都简化成两类： l一类质量集中在活塞销或十字头销中心点一类质量集中在活塞销或十字头销中心点A处，只做处，只做往复运动往复运动 l另一类质量集中在曲柄销中心点另一类质量集中在曲柄销中心点B处，只绕曲轴中心处，只绕曲轴中心O做做旋转运动旋转运动。

① ① 活塞、活塞杆和十字活塞、活塞杆和十字头部件都属往复运部件都属往复运动，，简单地地认为其其质量集中在量集中在 质点点A 上，上，质量量总和用和用② ② 连杆质量简化连杆质量简化 l大大头质量量为与曲柄与曲柄销一起做旋一起做旋转运运动 l连杆总质量连杆总质量l小头质量为小头质量为与活塞一起做往复运动与活塞一起做往复运动③ ③ 曲拐部分质量简化曲拐部分质量简化 l质量质量l质量质量l转化质量转化质量整个整个压缩机运机运动机构机构转化在往复运化在往复运动部分的部分的总质量量 和转化在旋转运和转化在旋转运动部分的总质量动部分的总质量(3)　各种作用力的计算　各种作用力的计算①① 气体力气体力Fg Fg=f(Φ)②② 惯性力惯性力 (Inertia forces) l一阶往复惯性力一阶往复惯性力 l二阶往复惯性力二阶往复惯性力 旋转惯性力旋转惯性力 ③③ 摩擦力摩擦力(Frictional forces) 压缩机各接触面机各接触面间的摩擦力取决于彼此的摩擦力取决于彼此间的正的正压力及摩擦系数，且随力及摩擦系数，且随曲曲轴转角角变化，化，难以精确以精确计算。

考算考虑到其数到其数值较气体力和气体力和惯性力小的性力小的多，故多，故为简单起起见将其作将其作为定定值处理l旋旋转摩擦力摩擦力l往复摩擦力往复摩擦力④④ 综合活塞力综合活塞力 压缩机中的压缩机中的气体力气体力、、往复惯性力往复惯性力、、往往复摩擦力复摩擦力都是沿气缸中心线方向作用都是沿气缸中心线方向作用的，将它们的代数和称为列的综合活的，将它们的代数和称为列的综合活塞力塞力 ⑤⑤最大活塞力最大活塞力 当当压缩机在止点位置机在止点位置满负荷停荷停车时，， ，即为最大气体力，即为最大气体力（习惯上称为最大活塞力）（习惯上称为最大活塞力） （（4）） 作用力分析作用力分析①① 侧向力和连杆力侧向力和连杆力 l连杆力连杆力 l侧向力侧向力 ② ② 切向力和法向力切向力和法向力( Tangential force and the force in the direction of the crank) l垂直于曲柄方向的切向力垂直于曲柄方向的切向力l沿曲柄反向的法向力沿曲柄反向的法向力大小大小l切切向向力力及及法法向向力力的的大大小小和和方方向向随随曲曲轴轴转转角角变变化化，，规规定定逆逆曲曲轴轴旋旋转转方向的切向力为正方向的切向力为正 方向：方向：l由曲轴中心向外指向的法向力为正由曲轴中心向外指向的法向力为正 l切向力切向力对主主轴旋旋转中心的力矩就是阻力矩中心的力矩就是阻力矩 ③ ③ 阻力矩和倾覆力矩阻力矩和倾覆力矩( Opposite moment and overturning moment) l 阻力矩阻力矩 连杆杆力力 沿沿连连杆杆传传至至曲曲柄柄销销中中心心点点，，作作用用在在曲曲柄柄销销上上，，并并对对曲曲轴轴旋旋转转中中心心构成力矩这就是曲轴旋转所受到的阻力矩构成力矩这就是曲轴旋转所受到的阻力矩 ,其其方向与曲轴旋转方向相反方向与曲轴旋转方向相反。

l 倾覆力矩倾覆力矩 连杆杆力力 的的另另一一个个作作用用是是使使曲曲轴的的主主轴颈向向主主轴承承上上作作用用一一个个力力，，该该力力在在垂垂直直方方向向的的分分力力在在数数值值上上等等于于侧侧向向力力，，但但方方向向却却与与侧侧向向力力相相反反，，其其与与侧侧向向力力也也构成一个力矩构成一个力矩 (5) 各力对压缩机的作用各力对压缩机的作用①① 气体力气体力 气气体体力力只只使使汽汽缸缸、、中中体体和和机机身身有有关关部部分分，，以以及及它它们们之之间间的的连连接接螺螺钉钉等承受拉伸或压缩载荷，故称为内力等承受拉伸或压缩载荷，故称为内力 ②② 惯性力惯性力 往往复复惯性性力力未未被被平平衡衡，，它它能能通通过过主主轴轴承承及及机机体体传传到到机机器器外外面面来来，，故故惯惯性性力力称称为外力，或称为自由力为外力，或称为自由力 旋转惯性力也作用在主轴承上，它也是自由力，也能引起机器的振动旋转惯性力也作用在主轴承上，它也是自由力，也能引起机器的振动 ③③ 侧向力及倾覆力矩侧向力及倾覆力矩 故倾覆力矩会传到机器外部，且由于其周期性变化会造成机器振动故倾覆力矩会传到机器外部，且由于其周期性变化会造成机器振动。

在活塞式压缩机中，在活塞式压缩机中，气体力属于内力气体力属于内力，一般不传到机器外边来一般不传到机器外边来往复惯性力和往复惯性力和回转惯性力是自由力回转惯性力是自由力，能传到机器外边来，并可能导致机器振动能传到机器外边来，并可能导致机器振动倾覆力矩属倾覆力矩属自由力矩，也能传至机器以外，自由力矩，也能传至机器以外，但当压缩机和原动机置于同一底座上时或者压但当压缩机和原动机置于同一底座上时或者压缩机与原动机机身连成整体时，传给基础的力矩是驱动机作用给底座的反力矩缩机与原动机机身连成整体时，传给基础的力矩是驱动机作用给底座的反力矩与倾覆力矩之差与倾覆力矩之差 二、飞轮矩二、飞轮矩(flywheel)计算及分析计算及分析(1) 设置飞轮的原因设置飞轮的原因l阻力矩阻力矩(opposite moment)是随曲轴转角周期变化的是随曲轴转角周期变化的 l驱动机的驱动机的驱动力矩驱动力矩(applied moment)一般是一个不变的数值一般是一个不变的数值 :驱动力矩与压缩机总阻力矩之差驱动力矩与压缩机总阻力矩之差(The difference between two moments) J: 压缩机中全部旋转质量的惯性矩压缩机中全部旋转质量的惯性矩(Moment of inertia) :压缩机主机主轴的角加速度的角加速度(angular acceleration)l用旋用旋转不均匀度不均匀度表示主轴中角转速变化的幅度表示主轴中角转速变化的幅度 转转速速波波动动会会在在运运动动部部件件上上产产生生附附加加的的动动载载荷荷，，使使联联轴轴器器负负荷荷加加重重而而寿寿命命降降低低，，还还会会使使电电动动机机乃乃至至工工厂厂的的电电流流产产生生波波动动，，因因而而需需要要加加以以限限制制。

用用设设置置飞飞轮轮的的办办法法来来提提高高J，可降低角速度的变化，即减小主轴的旋转不均匀度可降低角速度的变化，即减小主轴的旋转不均匀度 (2) 飞轮矩的计算飞轮矩的计算l机器的转动惯量包括曲轴、联轴器、飞轮（或带轮）等的转动惯量机器的转动惯量包括曲轴、联轴器、飞轮（或带轮）等的转动惯量 l由于在以上各种转动惯量中飞轮是专门设置的，其转动惯量最大由于在以上各种转动惯量中飞轮是专门设置的，其转动惯量最大 l在工程设计中常常只取飞轮（包括刚性连接时电动机转子）的转动惯量进行计算在工程设计中常常只取飞轮（包括刚性连接时电动机转子）的转动惯量进行计算 l习惯用用飞轮矩矩 表示飞轮的转动惯量表示飞轮的转动惯量 D:飞轮轮缘截面质心所形成园的直径，飞轮轮缘截面质心所形成园的直径，m G: 转化到直径转化到直径D上的上的飞轮重量飞轮重量, NL: 压缩机机一一转中能量的中能量的变化化值，，N.mn: 压缩机转速，压缩机转速，r/min Ø压缩机一转中能量的变化值压缩机一转中能量的变化值 L的确定的确定l 总切向力图总切向力图① ① 确定某列为基准列：通常是以压缩机轴的非驱动侧的第一列为基准列，以该确定某列为基准列：通常是以压缩机轴的非驱动侧的第一列为基准列，以该 列在外止点（列在外止点（ ）时的切向力坐标为始点；）时的切向力坐标为始点；② ② 求出其它各列的超前角求出其它各列的超前角 （（ ）） 画出各列的切向力图画出各列的切向力图 （（ 曲柄夹角，曲柄夹角， 气缸中心线夹角）气缸中心线夹角）③ ③ 画出各列的切向力图进行叠加，得到总的切向力图画出各列的切向力图进行叠加，得到总的切向力图④ ④ 将横坐标下移将横坐标下移 ，得到总的切向力图，得到总的切向力图⑤ ⑤ 平均切向力平均切向力可由图中的总切向力可由图中的总切向力 曲线积分得到曲线积分得到 l 主轴一转中的能量变化值主轴一转中的能量变化值 L可通过对可通过对总切向力曲线进行分段积分总切向力曲线进行分段积分得到得到 。

LminLmaxl 根据根据“幅度面积矢量图幅度面积矢量图”来确定来确定 L 将将总切切向向力力曲曲线 与与驱驱动动力力 所所围围的的各各块块面面积积 定定义义成成矢矢量量，，下下面面的的为为负负值值，，上上方方为为正正值值，，则则顺顺次次首首尾尾相相连连画画出出的的个个面面积积矢矢量量关关系系称称为为“幅幅度度面面积积矢矢量量图图”幅幅度度面面积积矢矢量量图图总总是是封封闭闭的的，，最最高高和和最最低低点点的的差差值值与与r的的乘积就是乘积就是L 值 （（3）） 压缩机结构方案对飞轮矩的影响压缩机结构方案对飞轮矩的影响使总切向力曲线更均匀使总切向力曲线更均匀 l采用双作用汽缸使向盖和向轴行程所消耗的功相近时，切向力均匀采用双作用汽缸使向盖和向轴行程所消耗的功相近时，切向力均匀 l曲曲柄柄错错角角或或汽汽缸缸夹夹角角的的合合理理配配置置影影响响各各列列切切向向力力叠叠加加，，进进而而影影响响总总切向力的均匀性切向力的均匀性l采用多列压缩机可使总切向力更均匀，如六列的双采用多列压缩机可使总切向力更均匀，如六列的双W型压缩机型压缩机 l各列曲轴的错角的超前或迟后，也影响切向力的均匀性各列曲轴的错角的超前或迟后，也影响切向力的均匀性三、惯性力及其力矩的平衡三、惯性力及其力矩的平衡（（1）旋转惯性力的平衡）旋转惯性力的平衡在曲柄的对面加上一个平衡质量在曲柄的对面加上一个平衡质量m0 (2) 单列往复式压缩机往复惯性力的平衡单列往复式压缩机往复惯性力的平衡在曲柄的对面加上一个平衡质量的方法不能将往复惯性力简单平衡掉在曲柄的对面加上一个平衡质量的方法不能将往复惯性力简单平衡掉(3) 多列压缩机惯性力及惯性力矩的平衡多列压缩机惯性力及惯性力矩的平衡l合理配置各列曲拐间的错角，使同一时刻各列惯性力能全部或部分抵消合理配置各列曲拐间的错角，使同一时刻各列惯性力能全部或部分抵消l在同一曲拐上布置几列气缸，合理配置各列气缸中性线间的夹角，使整个压在同一曲拐上布置几列气缸，合理配置各列气缸中性线间的夹角，使整个压 缩机的合成惯性力为一个大小不变而方向始终沿曲柄外指。

缩机的合成惯性力为一个大小不变而方向始终沿曲柄外指① ① 平衡方法平衡方法② ② 任意列曲柄转角与基准列曲柄转角关系：任意列曲柄转角与基准列曲柄转角关系：l任任选选一一列列为为基基准准列列，，通通常常是是以以压压缩缩机机轴轴的的非非驱驱动动侧侧的的第第一一列列为为基基准准列列，，以基准列在外止点作为曲柄旋转的起点，即以基准列在外止点作为曲柄旋转的起点，即l当当 ，同一曲轴上任意，同一曲轴上任意I 列的曲柄转角列的曲柄转角 （以本（以本I 列外止点为起列外止点为起始点顺曲轴旋转方向上的曲柄转角）始点顺曲轴旋转方向上的曲柄转角）（曲柄夹角，（曲柄夹角， 气缸中心线夹角）气缸中心线夹角）l当基准列某一时刻曲柄转角为当基准列某一时刻曲柄转角为 ，， 曲轴上任意曲轴上任意i 列的曲柄转角列的曲柄转角 基准列气缸中心线基准列气缸中心线i 列列③ ③ 多列压缩机惯性力及惯性力矩的平衡情况分析多列压缩机惯性力及惯性力矩的平衡情况分析l 立式或一般卧式压缩机立式或一般卧式压缩机 两列立式压缩机汽缸平行地排列在主轴一侧图中的两列压缩机，曲柄错角δ=180° 第第I 列列第第II列列一阶往复惯性合力一阶往复惯性合力 二阶往复惯性合力二阶往复惯性合力 离心合力离心合力 一阶往复惯性力合力矩一阶往复惯性力合力矩 二阶往复惯性力合力矩二阶往复惯性力合力矩 离心合力矩离心合力矩 l 对动式压缩机对动式压缩机 一阶往复惯性合力一阶往复惯性合力 二阶往复惯性合力二阶往复惯性合力 离心合力离心合力 一阶往复惯性力合力矩一阶往复惯性力合力矩 二阶往复惯性力合力矩二阶往复惯性力合力矩 离心合力矩离心合力矩 2.3 往复压缩机气阀和密封往复压缩机气阀和密封一一 、、 气阀组件及工作过程气阀组件及工作过程⑴⑴ 气阀基本组成气阀基本组成①① 阀座阀座 ②② 启闭元件启闭元件 ③③ 弹簧弹簧 ④④ 升程限制器升程限制器 2.3.1 往复压缩机气阀往复压缩机气阀⑵⑵ 气阀工作过程气阀工作过程（阀片的运动规律曲线）（阀片的运动规律曲线） (3) 阀片颤动现象阀片颤动现象 在在气气阀阀维维持持开开启启的的d-e阶阶段段，，如如果果弹弹簧簧力力过过强强，，最最大大压压差差造造成成的的气气流流推推力力也也不不足足以以克克服服弹弹簧簧力力，，则则阀阀片片便便不不能能一一直直贴贴在在升升程程限限制制器器上上，，而是在阀座与升程限制器间来回跳动，称为颤动现象。

而是在阀座与升程限制器间来回跳动，称为颤动现象 l阀片的反复撞击导致气阀和弹簧寿命缩短阀片的反复撞击导致气阀和弹簧寿命缩短 l导致气阀时间截面减小，阻力损失增加导致气阀时间截面减小，阻力损失增加颤动的害处：颤动的害处：(4) 滞后关闭的现象滞后关闭的现象 如如果果弹弹簧簧力力过过弱弱，，则则阀阀片片停停留留在在升升程程限限制制器器上上的的时时间间延延长长，，阀阀片片将将在在活活塞塞更更接接近近止止点点的的位位置置、、气气流流达达到到更更低低一一些些的的速速度度时时才才开开始始回回落落，，以以至至于于活活塞塞到到达达止止点点位位置置时时阀阀片片来来不不及及落落到到阀阀座座上上，，出出现现滞滞后后关关闭闭的现象滞后关闭的害处滞后关闭的害处: l因活塞已开始进入压缩行程，故使一部分吸入的气体又从进气阀回窜出去，因活塞已开始进入压缩行程，故使一部分吸入的气体又从进气阀回窜出去，造成排气量减少；造成排气量减少；l阀阀片片将将在在弹弹簧簧力力和和窜窜出出气气流流推推力力的的共共同同作作用用下下撞撞向向阀阀座座，，造造成成严严重重的的敲击，致使阀片应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，导致气阀提前损坏；敲击，致使阀片应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，导致气阀提前损坏；l强烈的敲击还会产生更大的噪声强烈的敲击还会产生更大的噪声二、气阀结构二、气阀结构（（1）进、排气阀基本结构）进、排气阀基本结构（（2）环状阀和网状阀）环状阀和网状阀（（3）气阀弹簧）气阀弹簧2.3.2 往复式压缩机工作腔密封往复式压缩机工作腔密封在压缩机的工作腔部位：在压缩机的工作腔部位：活塞与汽缸之间活塞与汽缸之间及及活塞杆与缸座孔之间活塞杆与缸座孔之间 一、密封的原理和方式一、密封的原理和方式（（1）） 流体通过间隙的泄漏流体通过间隙的泄漏工作腔部位的间隙均为环形间隙，流体通过四周均匀的环形间隙的单位时间工作腔部位的间隙均为环形间隙，流体通过四周均匀的环形间隙的单位时间泄漏量泄漏量 环形单边间隙值环形单边间隙值 长度方向间隙两侧泄漏压差长度方向间隙两侧泄漏压差 流体动力黏性系数流体动力黏性系数 d 环形间隙直径环形间隙直径 l 间隙长度间隙长度 （（2）） 密封的基本方式密封的基本方式: 节流和阻塞节流和阻塞 所所谓谓节节流流密密封封，，就就是是在在气气体体泄泄漏漏间间隙隙的的长长度度方方向向制制造造一一些些小小室室，，泄泄漏漏气气体体每每进进入入一一个个小小室室即即进进行行一一次次膨膨胀胀并并造造成成压压力力下下降降和和容容积积增增大大，，而而容容积积增增大大了了的的气气体体流流过过截截面面不不变变的的间间隙隙就就要要有有更更大大的的流流速速，，也也即即要要求求有有更更大大的的压压力力差差，，这这样样每每个个小室的压力降便越来越大，气体则不能通畅的泄漏，从而达到密封的目的。

小室的压力降便越来越大，气体则不能通畅的泄漏，从而达到密封的目的 l节流密封节流密封l阻塞密封（阻塞密封（2-51)所所谓谓阻阻塞塞密密封封，，即即采采用用适适当当的的弹弹性性材材料料元元件件堵堵住住泄泄漏漏通通道道，，密密封封元元件件在在气气体体压压力力作作用用下下紧紧贴贴汽汽缸缸镜镜面面或或活活塞塞杆杆外外周周而而阻阻断断气气体体通通道道理理论论上上讲讲，，这这种种手手段段可可实实现现完完全全没没有有泄泄漏漏，，但但密密封封元元件件以以所所密密封封的的全全部部压压力力差差压压向向密密封封表表面面，，故故极极易易磨损因此现在已很少单独使用因此现在已很少单独使用二、活塞部位的密封二、活塞部位的密封 （（1）） 活塞环密封（图活塞环密封（图2-52））所所以以活活塞塞环环通通常常不不是是一一道道，，而而是是需需要要两两道道或或更更多多道道同同时时使使用用，，使使气气体体每每经经过过一一道道活活塞塞环环便便产产生生一一次次节节流流作作用用，，从从而而达达到到减减少少泄泄漏漏的的目目的的所所以以活活塞塞环环密密封封原原理理是是反复节流为主，阻塞效应为辅反复节流为主，阻塞效应为辅（（2）活塞环结构和切口形式（图）活塞环结构和切口形式（图2-54））（（3）迷宫密封（图）迷宫密封（图2-57) 三、活塞杆部位的密封三、活塞杆部位的密封 （（1）） 填料结构形式（图填料结构形式（图2-58））平平面面填填料料，，它它由由两两块块平平面面填填料料构构成成一一组组密密封封元元件件，，最最典典型型的的是是朝朝向向汽汽缸缸一一侧侧的的一一块块由由三三瓣瓣组组成成，，背背离离汽汽缸缸侧侧的的一一块块由由六六瓣瓣组组成成，，每每一一块块外外缘缘绕绕有有螺螺旋旋弹弹簧簧，，把把它它们们缚缚于活塞杆上。

于活塞杆上 （（2）填料函结构）填料函结构 四、密封元件的材料四、密封元件的材料l金属金属 用于气缸有油润滑的压缩机用于气缸有油润滑的压缩机 灰铸铁，球墨铸铁，合金铸铁，铜合金材料灰铸铁，球墨铸铁，合金铸铁，铜合金材料 l非金属非金属 用于气缸无有或少油润滑的压缩机用于气缸无有或少油润滑的压缩机填充聚四氟乙烯（填充聚四氟乙烯（PTFE），环氧树脂（），环氧树脂（-75C），酚醛树脂，），酚醛树脂， 尼龙尼龙 l复合材料复合材料2．．4 往复压缩机调节和其他附属系统往复压缩机调节和其他附属系统 2.4.1 压缩机的容积流量调节压缩机的容积流量调节 一、调节方式一、调节方式 l驱动机构调节驱动机构调节 l气体管路调节气体管路调节 l气阀进行调节气阀进行调节 l汽缸余隙调节汽缸余隙调节 l活塞调节活塞调节l综合调节综合调节（（1）从驱动机构调节）从驱动机构调节 l单机停转调节单机停转调节 l多机分机停转多机分机停转 l变转速调节变转速调节（（2）从气体管路调节）从气体管路调节 l进气节流调节进气节流调节 l 截断进气口调节截断进气口调节 l进排气管连通调节进排气管连通调节 （（3）从气阀进行调节）从气阀进行调节 l全行程压开进气阀全行程压开进气阀l部分行程压开进气阀部分行程压开进气阀（（4）汽缸余隙调节）汽缸余隙调节 l全行程连通固定补助余隙容积全行程连通固定补助余隙容积l全行程连通可变补助余隙容积全行程连通可变补助余隙容积l部分行程连通补助余隙容积部分行程连通补助余隙容积2.4.2 压缩机润滑与润滑设备压缩机润滑与润滑设备 一、汽缸的润滑一、汽缸的润滑 l飞溅润滑飞溅润滑l喷雾润滑喷雾润滑l压力润滑压力润滑二、传动机构润滑二、传动机构润滑 l飞溅润滑飞溅润滑 l压力润滑压力润滑 三、润滑油的选择三、润滑油的选择 l对对于于空空气气压压缩缩机机，，出出来来要要求求必必要要的的润润滑滑油油黏黏度度外外，，还还要要考考虑虑高高温温积积炭炭、、气气体体管管路路锈锈蚀蚀、、缸缸壁壁凝凝结结水水、、高高压压密密封封等等问问题题，，而而选选择择不不同同特特性性的的润润滑滑油油 l对对于于制制冷冷压压缩缩机机（（冷冷冻冻机机）），，在在大大型型制制冷冷装装置置中中，，制制冷冷剂剂和和由由难难于于互互溶溶的润滑由润滑性较好的润滑由润滑性较好 l而对于小型制冷装置，则希望油与制冷剂的互溶性要好而对于小型制冷装置，则希望油与制冷剂的互溶性要好 l对特殊气体压缩机。

主要考虑气体性质与润滑油的相互影响，以及材对特殊气体压缩机主要考虑气体性质与润滑油的相互影响，以及材料的腐蚀与防护等料的腐蚀与防护等 2.4.3 压缩机冷却和冷却设备压缩机冷却和冷却设备 （（1）） 压缩机装置种需要冷却的部位压缩机装置种需要冷却的部位 l 级间冷却级间冷却 l 后冷却后冷却 l 润滑油冷却润滑油冷却 l 汽缸冷却汽缸冷却 （（2）冷却方式及系统）冷却方式及系统 l 风冷系统风冷系统 l 水冷系统水冷系统 （３）冷却设备（３）冷却设备 2.4.4　气体管路和管系设备　气体管路和管系设备 （１）管路设计（１）管路设计 l管道布置尽可能短，管道截面和走向的变化要尽量平缓，以减少管道的阻力管道布置尽可能短，管道截面和走向的变化要尽量平缓，以减少管道的阻力损失 l管道设计要尽力控制管道的振动，以确保设备安全可靠管道设计要尽力控制管道的振动，以确保设备安全可靠 l管道的热膨胀有必要的补偿管道的热膨胀有必要的补偿 （２）缓冲器（２）缓冲器 （３）液气分离器（３）液气分离器 （４）滤清器（机组进口过滤器）（４）滤清器（机组进口过滤器） （５）安全阀（５）安全阀 （６）消声器（６）消声器 2.5　往复式压缩机选型和结构实例　往复式压缩机选型和结构实例 ２２.５５.１　结构形式选择及分析１　结构形式选择及分析 l立式压缩机立式压缩机 l卧式压缩机卧式压缩机 l角度式压缩机角度式压缩机 二、有无十字头问题二、有无十字头问题 三、列数和级在列中的配置三、列数和级在列中的配置 一、结构形式分析一、结构形式分析四、方案选取的一般原则四、方案选取的一般原则 2.5.2　结构参数选择及影响　结构参数选择及影响（１）活塞行程与一级缸径比（１）活塞行程与一级缸径比 （２）活塞平均速度（２）活塞平均速度 （３）转速（３）转速 2.5.3 压缩机的驱动机选择压缩机的驱动机选择l 电动机电动机 l 内燃机内燃机 l 汽轮机汽轮机 2.5.4 多级压缩机选型（设计）热力学计算多级压缩机选型（设计）热力学计算l已知条件：容积流量已知条件：容积流量 进气参数进气参数 排气压力排气压力 气体性质气体性质l确定：确定：① ① 压缩机的级数，压比压缩机的级数，压比② ② 各级气缸行程容积各级气缸行程容积 ，气缸直径及主要尺寸，气缸直径及主要尺寸③ ③ 各级排气温度，选择冷却设备各级排气温度，选择冷却设备④ ④ 压缩机功率压缩机功率⑤ ⑤ 选择电机选择电机l步骤：步骤：（（1）压缩机结构形式与方案选择）压缩机结构形式与方案选择，， 首先计算总比压，选择级数，根据容积流量、级数、压缩机用途等选择合理的首先计算总比压，选择级数，根据容积流量、级数、压缩机用途等选择合理的 压缩机结构形式、各级气缸配置。

压缩机结构形式、各级气缸配置2）确定级数和各个级的压力比和各个级的名义压力）确定级数和各个级的压力比和各个级的名义压力（（3）计算和确定各个系数）计算和确定各个系数（（4）计算各级气缸的行程容积和直径）计算各级气缸的行程容积和直径（（5）气缸圆整，并计算各级气缸园整后气缸的行程容积）气缸圆整，并计算各级气缸园整后气缸的行程容积 气缸园整后，各级气缸的行程容积发生变化气缸园整后，各级气缸的行程容积发生变化l 圆整气缸后，调整相对余隙容积，保持压比不比，使压缩机容积流量不变圆整气缸后，调整相对余隙容积，保持压比不比，使压缩机容积流量不变l 中间压力发生变化，压缩机容积流量发生变化中间压力发生变化，压缩机容积流量发生变化l 保持各个级的压比不变，即各个级的压力与园整前一样，但各个级的气缸保持各个级的压比不变，即各个级的压力与园整前一样，但各个级的气缸 的余隙容积发生变化的余隙容积发生变化（（6）复算各级的实际压力和压力比）复算各级的实际压力和压力比（（7）计算各级的排气温度）计算各级的排气温度（（8）计算各级的指示功率和轴功率）计算各级的指示功率和轴功率（（9）确定压缩机所需要的驱动机的总功率，选择电机）确定压缩机所需要的驱动机的总功率，选择电机查图表查图表求实际压力求实际压力2.5.5 压缩机复算性热力学计算压缩机复算性热力学计算l 当压缩机级数当压缩机级数,各级行程容积已定各级行程容积已定,由于由于吸气压力吸气压力或或排气压力改变排气压力改变,或或 者者由由于于其其中中某某一一级级接接入入补补助助容容积积,则则压压缩缩机机各各级级的的热热力力参参数数,容容积积流流量量 功率消耗都将发生变化功率消耗都将发生变化.l欲求这些变化后的数值欲求这些变化后的数值,关键是求出级间压力关键是求出级间压力l知道级间压力知道级间压力,知道压力比知道压力比,便可以求出各级排气温度便可以求出各级排气温度,容积流量及容积流量及 消耗功率消耗功率.Ø复算性热力学计算具体步骤如下复算性热力学计算具体步骤如下:（（1）计算各级行程容积）计算各级行程容积当当压压缩缩机机有有抽抽气气时时,复复算算过过程程按按照照被被抽抽气气的的级级分分段段进进行行计计算算,对对每每一一段段λc=1.在在求取求取 时时,可先按照等压力比分配确定可先按照等压力比分配确定.（（3）复算级间压力和压力比）复算级间压力和压力比. 按照前一级排出的气体要为后一级所吸进按照前一级排出的气体要为后一级所吸进 的原则的原则,可知级间压力为可知级间压力为:（（2）确定与容积流量有关的系数）确定与容积流量有关的系数. 这些系数主要包括除容积系数外其他与容积流量有关的系数这些系数主要包括除容积系数外其他与容积流量有关的系数为了计算简便为了计算简便,假定假定 与压力和温度变化无关与压力和温度变化无关①① 引入设想容积，令：引入设想容积，令： ② ② 假设级间压力与设想容积成反比，则级间压力简化为假设级间压力与设想容积成反比，则级间压力简化为③ ③ 可得任意级的压力比可得任意级的压力比 在各级的进气量中选出最大值在各级的进气量中选出最大值Vmax和最小值和最小值Vmin,当当Vmax/Vmin>0.97-0.98,则复算精度足够精确则复算精度足够精确.否则需要重新确定各级压力否则需要重新确定各级压力.第一步第一步：：④ ④ 任意级的容积系数：任意级的容积系数：⑤ ⑤ 任意级的容积流量任意级的容积流量：： ⑥⑥ 判断结果判断结果 ？：？：第二步：若不满足，则重新复算第二步：若不满足，则重新复算① ① 任意级间压力任意级间压力② ② 求取容积系数求取容积系数③ ③ 计算各级容积流量计算各级容积流量④ ④ 判断判断 ？？ If answer is Yes, the results calculated above are true.2.6 回转式压缩机回转式压缩机l许许多多回回转转式式机机器器运运动动件件密密封封比比较较困困难难，，因因此此回回转转压压缩缩机机很很难难达达到到很很高高的终了压力；的终了压力；l由于泄露的原因，其热效率一般低于往复式压缩机。

由于泄露的原因，其热效率一般低于往复式压缩机 Ø回转式压缩机的主要优点回转式压缩机的主要优点l 结果简单，易损件少，操作容易；结果简单，易损件少，操作容易；l 运动件的动力平衡性能好，机器转速高，机组尺寸小，重量轻；运动件的动力平衡性能好，机器转速高，机组尺寸小，重量轻；l 机器的进气、排气间歇小，压力脉动小机器的进气、排气间歇小，压力脉动小Ø回转式压缩机的主要缺点回转式压缩机的主要缺点l 螺杆压缩机螺杆压缩机l 滑片压缩机滑片压缩机l 液环压缩机（真空泵）液环压缩机（真空泵）l 罗茨鼓风机罗茨鼓风机 Ø回转式压缩机的种类回转式压缩机的种类2.6.1螺杆压缩机螺杆压缩机 （一）（一） 基本结构基本结构（二）工作过程（二）工作过程（三）特点（三）特点①①可靠性高可靠性高 零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔可大零部件少，没有易损件，因而它运转可靠，寿命长，大修间隔可大4万～万～8万小万小 时②②操作维护方便操作维护方便 自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转自动化程度高，操作人员不必经过长时间的专业培训，可实现无人值守运转 ③③动力平衡好动力平衡好 没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合 用做移动式压缩机，体积小，重量轻，占地面积小。

用做移动式压缩机，体积小，重量轻，占地面积小④④适应性强适应性强 具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的工作范围内具有强制输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的工作范围内 能保持较高的能保持较高的 效率，在压缩机结构不做任何改变的情况下，适用于多种工质效率，在压缩机结构不做任何改变的情况下，适用于多种工质⑤⑤多相混输多相混输 转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气转子齿面间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气 体、易聚合气体等体、易聚合气体等2）螺杆压缩机的缺点）螺杆压缩机的缺点（（1）螺杆压缩机的优点）螺杆压缩机的优点①① 造价高造价高 由于螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需要利用特制的刀具在价格昂贵的专由于螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需要利用特制的刀具在价格昂贵的专 用设备上进行加工；另外，对螺杆压缩机汽缸的加工精度也有较高的要求用设备上进行加工；另外，对螺杆压缩机汽缸的加工精度也有较高的要求②②不能用于高压场合不能用于高压场合 由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制，螺杆压缩机只能适用于中 、低压范围，排气压力一般不能超过、低压范围，排气压力一般不能超过3MPa。

③③不能用于微型场合不能用于微型场合 螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一般只有容积流量大于0.2m3 /min 时，螺杆时，螺杆压缩机才具有优越的性能压缩机才具有优越的性能（四）应用范围（四）应用范围①① 喷油螺杆空气压缩机喷油螺杆空气压缩机 主要用于空气动力领域，常压吸气，一般在主要用于空气动力领域，常压吸气，一般在0.7～～1.3MPa排气，少排气，少 数用于驱动大型风钻的两级压缩机排气压力可达数用于驱动大型风钻的两级压缩机排气压力可达2.5MPa，螺杆压缩机目前的容积流量范，螺杆压缩机目前的容积流量范 围约为围约为0.2～～100m^3/min ②② 喷油螺杆制冷压缩机喷油螺杆制冷压缩机 均采用工作腔喷油润滑，单级有较大的压力比及宽广的容积流量均采用工作腔喷油润滑，单级有较大的压力比及宽广的容积流量 范围 ③③ 喷油螺杆工艺压缩机喷油螺杆工艺压缩机 用来压缩各种工艺流程中的气体，如用来压缩各种工艺流程中的气体，如CO2、、CL2、、N2、石油气等石油气等 ④④ 干式螺杆压缩机干式螺杆压缩机 用来作为空气压缩机或工艺压缩机，压缩过程中没有液体内冷却和润用来作为空气压缩机或工艺压缩机，压缩过程中没有液体内冷却和润 滑，以保证气体纯度。

滑，以保证气体纯度 ⑤⑤ 喷水螺杆压缩机喷水螺杆压缩机 为降低干式螺杆压缩机的排气温度，提高单级压比，发展了向压缩为降低干式螺杆压缩机的排气温度，提高单级压比，发展了向压缩 腔腔 喷水的无油螺杆压缩机喷水的无油螺杆压缩机 ⑥⑥ 其他螺杆机械其他螺杆机械 螺杆压缩机可作为油、气、水多相流混输泵使用，也可作为真空泵使用，螺杆压缩机可作为油、气、水多相流混输泵使用，也可作为真空泵使用， 还可以作为膨胀机用于高压气体的动力回收等还可以作为膨胀机用于高压气体的动力回收等 （五）冷却和调节问题（五）冷却和调节问题 2.6.3 滑片压缩机滑片压缩机(一）基本结构和工作原理一）基本结构和工作原理 （二）典型用途（二）典型用途 2.6.4 液环压缩机（真空泵）液环压缩机（真空泵） （一）基本结构和工作原理（一）基本结构和工作原理 （二）基本用途（二）基本用途 2.6.5 罗茨鼓风机罗茨鼓风机 （一）基本结构形式（一）基本结构形式 （二）工作原理（二）工作原理 （三）典型结构及使用选型（三）典型结构及使用选型 。