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容积式压缩机原理 0 绪论绪论 容积式压缩机容积式压缩机 ? 压缩机压缩机————压缩气体以提高气体压力的机械；（压气机、 气泵） ? 压缩机—鼓风机压缩机—鼓风机（MPap2 . 0≤∆）—通风机—通风机（MPap02. 0≤∆） ? 容积式容积式（通过减少容积提高压力）——动力式——动力式（速度式） mRTpV = 0)(212 12 22 1=−+∫ccdp ρ喷射式轴流离心 透平式速度式单齿罗茨滚动转子涡旋滑片单螺杆双螺杆回转式膜片式活塞式 往复式容积式压缩机1容积式压缩机原理2容积式压缩机原理容积式压缩机使用场合容积式压缩机使用场合 ? 制冷、空调与热泵制冷、空调与热泵 制冷系统的“心脏”“心脏”，决定系统制冷能力、经济性、可靠性、 成本等的关键因素 3容积式压缩机原理 York 的 PLCH 型活塞式冷水机组（R410A，100～1100kW，－25C°） ，其典 型应用包括： ? 牛奶，啤酒，葡萄酒生产； ? 室内溜冰场； ? 屠宰场，肉联厂； ? 制药、化工工艺； ? 中央空调； ? 超市食物冷冻、冷藏 容积式制冷压缩机的制冷量范围： 0.1～1,500 kW （离心式制冷量范围：350～） kW? 石油化工石油化工 石油、化工行业中必不可少的关键设备关键设备，典型应用包括： ? 炼油：催化裂化（裂解气、空气） 、重整（烃） 、脱硫（氢） 、加氢； ? 化肥：合成氨（氮、氢、空气、循环气、氨气） ；合成尿素（二氧化 碳） ； ? 气体分离(空气分离：制氧、制氮等)； ? 其它：合成纤维（乙炔、空气、二氧化碳） ；合成橡胶（丙稀） ；聚乙 烯（乙烯、氧、合成气） ；合成甲醇（氮、氢、氧、二氧化碳） ? 空气动力空气动力 最广泛使用最广泛使用的动力源，典型应用： ? 机车制动（大型卡车、火车的制动） ； ? 仪表控制（控制仪表的执行机构） ； ? 风力机械； ? 内燃机启动增压，燃料电池中空气增压 4容积式压缩机原理 ? 气体输送气体输送 天然气管道输送、煤气管道输送；天然气加气站；瓶装气（氧、 氮、二氧化碳、乙炔、甲烷等） 5容积式压缩机原理 ARIEL 的天然气往复压缩机 重要概念、术语重要概念、术语 ? 容积式压缩机容积式压缩机（positive displacement compressor） 6容积式压缩机原理 通过减少容积来提高气体压力的机械。

? 往复压缩机往复压缩机：（reciprocating compressor） ? 回转压缩机回转压缩机：（rotary compressor） ? 压力压力（pressure） 单位面积上作用的力单位: Pa，，kPaMPa ? 大气压力大气压力（atmospheric pressure）：大气层对地球表面的压 力， 可根据海拔高度及温度推算大气压力值 其中，标准大气压 （力）标准大气压 （力）： @北纬，温度 15Paatm51001325. 11×=°45C°，大气层作用于海平面上 压力 ? 表压力表压力（gauge pressure）：用压力表测得的压力，是容器 中气体压力与大气压力之差 ? 绝对压力绝对压力（absolute pressure）：表压力与当地大气压力之 和 ? 进气压力进气压力（suction pressure）： 既可以指压缩机的进气压力， 也可以指级的进气压力；压缩机/级的进气压力在第一级/该级工作腔 进气法兰接管处测得；进气压力可以是变值（如抽真空） ? 排气压力排气压力（discharge pressure）：既可以指压缩机的排气压 力，也可以指级的排气压力；压缩机/级的排气压力在最末级/该级工 作腔排气法兰接管处测得；压缩机的排气压力由排气管网决定：排入 管网的流量与用户耗气量达到平衡； 级的排气压力由相邻两级的流量 供求平衡决定；排气压力可以是变值（如气体充瓶） 。

? 压力比压力比（pressure ratio）：压缩机末级排气接管处压力（压 缩机的名义排气压力）与第一级进气接管处压力（压缩机的名义吸气 压力）之比，即压缩机的（名义）压力比压缩机的（名义）压力比，也叫总压力比总压力比各级排气 压力与其吸气压力之比称为级的（名义）压力比级的（名义）压力比某级压缩终了时工 作腔内的压力与该级进气终了压力之比， 活塞压缩机中称为该级实际 压力比实际 压力比，回转压缩机中称为内压力比内压力比 ? 温度温度（temperature） 7容积式压缩机原理 ? 进气温度进气温度（suction temperature）：压缩机第一级吸入气体 的温度在第一级吸气法兰接管处测量多级压缩机各级的吸入气体 温度称为该级的进气温度 ? 排气温度排气温度（discharge temperature）：：压缩机末级排出气体 的温度在末级排气法兰接管处测量多级压缩机各级的排出气体温 度称为该级的排气温度由于压缩气体（R22、乙烯、乙炔高温分解， 氯气电化、氧化腐蚀） 、润滑油（粘度降低、积炭） 、密封材料（膨胀 变形、氧化）要求，排气温度一般都有所限制排气温度一般都有所限制。

? 压缩终了温度压缩终了温度：：工作腔内气体完成压缩过程，开始排气时 的温度 ? 流量流量（flow rate） ? 工作腔工作腔：容积式压缩机中用来压缩气体的腔室压缩机的 工作腔一般因为存在余隙容积而没有完全利用 ? 工作容积工作容积：工作腔中实际用来处理气体的那部分容积 ? 余隙容积余隙容积：是指排气过程结束后仍残留有高压气体的那部 分空间 ? 排量排量：：压缩机一转中所形成的总工作容积的大小排量能 真正反映压缩机的大小，在微型制冷、空调中广泛应用单位：， 3m3cm? 理论容积流量理论容积流量：：压缩机单位时间内形成的工作容积之 和，等于每转工作容积与转速之积单位：, , Vthqmin/3mhm/3sm/3? 容积流量容积流量：：压缩机单位时间排出的气体，折算到进口 状态进口 状态（第一级进气接管处的压力、温度T）时的容积值；应计入级间分 离掉的水分，同时增加/减去中间抽气/补气容积过去称为排气量排气量， 输气量输气量；单位：, , 压缩机铭牌上的容积流量， 是在特定进、排气条件及冷却条件下测得的，称为公称容积流量公称容积流量，或 名义容积流量名义容积流量 Vqmin1ph/31s/3mmm/3? 标准容积流量标准容积流量：：压缩机单位时间排出的气体折算到标 准状态标 准状态（两种标准状态定义：化工行业@1,0VNqatmC°;空气动力@1,15atmC°）8容积式压缩机原理时的容积值， 不能计入级间分离掉的水分及中间抽气量。

也称供气量供气量， 常用单位：， min/3mhm/3Vη? 功率功率（power） ? 等温功率等温功率：压缩机按第一级进口温度，等温压缩到排气压 力时的理论循环指示功率 ? 绝热功率绝热功率： 压缩机各级绝热压缩时的理论循环指示功率之 和 ? 轴功率轴功率：压缩机主轴上的功率 ? 比功率比功率：单位容积流量所消耗的轴功率用来评价相同气 体、相同进排气条件下相同气 体、相同进排气条件下压缩机性能的一个指标 ? 效率效率 ? 容积效率容积效率：压缩机的（实际）容积流量与第一级工作腔 的理论容积流量之比 ? 等温效率等温效率： 压缩机的理论循环等温功率与实际循环轴功率 之比也叫全等温效率全等温效率，或压缩机装置等温效率压缩机装置等温效率，因为它反映了压缩 机中各种损失的总量（包括级间冷却不完善损失级间冷却不完善损失） ? 绝热效率绝热效率： 压缩机各级绝热压缩时的理论循环指示功率之 和与轴功率之比绝热效率反映了进排气压力损失、多变过程与绝热 过程差别，但不考虑级间冷却不完善的因素单级压缩机或者无级间 冷却的压缩机采用绝热效率较合适， 但多级压缩机采用绝热效率可能 带来错误的评价。

但相同级数的压缩机绝热效率可以反映其经济性 ? 性能系数性能系数（COP） ：在一定蒸发温度及冷凝温度下，消耗 压缩机单位轴功率获得的制冷量 ? 能效比能效比（EER） ：在一定蒸发温度及冷凝温度下，消耗压 缩机单位电功率获得的制冷量 9容积式压缩机原理? 海拔对容积流量的影响海拔对容积流量的影响 一台中型风冷往复压缩机用于海拔 3000m 时，所选的容积流量要比在海平面上 使用时大 1.57 倍 mRTpV =，进气压力从 1.013×降低到 0.701×，使进气质量流量 降低，同时压力比增加也会进一步降低流量 Pa510Pa510? 压缩机的分类、编号方法压缩机的分类、编号方法 ? 分类分类 ? 按工作原理分类 容积式 动力式 ? 按排气压力大小分 风机 压缩机 通风机 鼓风机 低压压缩机 中压压缩机 高压压缩机 超高压压缩机 0.02 0.2 1.0 10 100 (单位：MPa) ? 按压缩机级数分 单级，两级，多级 （动力式压缩机中“段”是每进行一次冷却的多个 压缩级的合称） ? 按容积流量分 微型 （100） 单位：m min/3? 按工作腔中运动件结构特征分 活塞，隔膜，滚动转子，滑片，单螺杆，双螺杆，液环，涡旋，罗茨 ? 编号编号 ? 动力、化工类（JB2589－1986） V－0.6/7-1 LGYD10/8-2 ? 制冷类（中型往复制冷 GB10874－1989 ；小型往复制冷 GB10871－ 1989；全封闭往复制冷 GB10079－1988）等 10容积式压缩机原理 ? 各种压缩机的初步比较各种压缩机的初步比较 比较内容 往复式 回转式 离心式 轴流式 排气压力/MPa 0.2~32 700 0.2~1 4.5 0.2~15 70 0.2~0.8 容积流量 min/3m0.1~400 0.01 0.1~500 10~3000 200~10000 流量稳定性 变化较小 变化小 流量随排气 压力变化大 流量随排气 压力变化大 绝热效率 较高 一般 一般 较高 结构复杂性 复杂 较简单 简单 简单 可靠性 一般 高 高 高 寿命 一般 较长 长 长 加工要求 一般 大多很高 高 高 工作腔润滑 有、无 有、无 无 无 带液工作适应性 差 好 不可 不可 11。