2.容积式压缩机(2.2节)

§2.2往复压缩机热力性能和动力性能内容提要往复压缩机热力分析？往复压缩机排气量和供气量概念？往复压缩机排气量的计算？往复压缩机功率和效率？§2.2.1压缩机的热力性能和计算•热力性能：排气压力、排气温度、排气量、功率和效率2.2.1.1排气压力、进排气系统①吸气压力—第1级吸入管道处。②排气压力—末级排出管道处。自动阀进排气系统见图2-21③额定吸、排气压力—铭牌上压力由进排气系统决定ｐｓ、ｐｄ§2.2往复压缩机热力性能和动力性能§2.2.1压缩机的热力性能和计算2.2.1.2排气温度和压缩终了温度–压缩机的排气温度末级工作腔排气法兰接管处所测得的气体温度–某级的排气温度Td该级工作腔排气法兰接管处所测得的气体温度–压缩终了温度Td`完成压缩过程，开始排气时的温度1nndaTT1nndsTT（2-26）（2-25）2.2.1.3排气量和供气量（）一、几个概念①排气量（容积流量或输气量）•定义：单位时间内，压缩机最后一级排出气体体积换算为第1级进口状态时的容积。•注释：排气量是压缩机的吸入量减掉各级泄漏到压缩机之外的剩余气量，包括分离掉的冷凝水、洗涤掉的组分和抽气容积，如中途有气体添加进压缩机，计算时应扣除该部分气体容积。Vq§2.2.1压缩机的热力性能和计算smm/min/33或②供气量（标准容积流量）•定义：单位时间内，压缩机整个装置排出气体体积换算为标准状态（1atm，0℃）时的干气体容积。•注释：供气量是用户从整个压缩机系统中真正获得的干气体量，包括中间加入和抽出的，不包含分离掉的冷凝水和洗涤掉的组分。③理论容积流量hVqhnVSqVVNq§2.2.1压缩机的热力性能和计算二、排气量计算：1.通过测量最后一级流量计算VcVdsdssdVdVqqZZTTppqq1111s11wmppqssaVqVd—末级排出气体量；qVφ—分离水分，折算为第一级进口状态qVc—中间清除掉的气体，折算为第一级进口状态。若是中间加入气体，应带入负值。§2.2.1压缩机的热力性能和计算（2-27）（2-28）2.通过吸入量减去泄漏量计算其中：-容积效率11111VSVptlSVqnVnV实际吸入量泄漏量§2.2.1压缩机的热力性能和计算1V（2-29）2.2.1.4压缩机热力分析和计算①析水系数λφ定义：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状态下的数值，与第一级实际吸入的容积之比。注释：表示某级前因水蒸气凝析造成的气体体积损失的程度。§2.2.1压缩机的热力性能和计算空气相对湿度φ:第一级排气冷却后有水分析出的条件：§2.2.1压缩机的热力性能和计算每平方米空气中所含的水蒸汽量同温度下每平方米空气中所含的饱和水蒸汽量水蒸汽分压同温度下饱和水蒸汽压2121ssasaspppp（2-30）假设第一级吸入1m3相对湿度为φ的湿空气，则第一级进口干气体体积：第二级进口干气体体积：第二级进口总体积：11111ssasppVp22112222221ssasssssppVpTVpVVpT第二级进口干气体分压第二级进口干气体体积第二级进口总压第二级进口总体积122121sssspTVVpT§2.2.1压缩机的热力性能和计算（2-31）（2-33）1221112221212212122112221sssssasssssssasssssassasssaspTppppTpVVpTppppTppppTppT111ssaisppp1122221321122221ssasssasssasssaspppVppppppppp折算到第一级进口状态与第一级进口的湿气体体积（1m）之比为第二级的析水系数111ssasiisisaispppppp任意第i级的析水系数：§2.2.1压缩机的热力性能和计算（2-35）（2-34）当压力较高时，1sisaisisisaippppp（2-36）§2.2.1压缩机的热力性能和计算②泄漏系数λl定义：压缩机末级排出的气体体积折算至第i级状态下的数值，与第i级实际吸入的容积之比。注释：反映第i级及第i级之后的泄漏量。理论难以精确计算，工程中多根据经验选取。③抽气系数λc定义：压缩机第i级吸入的经抽气或补气的气体体积折算至第一级进口状态的数值，与第一级实际吸入容积之比。注释：表示某级前因抽、加气造成对气体体积影响的程度。各关系见图2-23：§2.2.1压缩机的热力性能和计算④工作容积第i级：111ssiViciisisiVsiZZTTppnqV§2.2.1压缩机的热力性能和计算第1级：（2-38）2.2.1.5功率和效率一.功率•轴功—压缩机消耗功，包括：•指示功率Ni•轴功率Nz•比功率—单位排气量消耗的功率—克服机械摩擦—摩擦功—压缩气体—指示功（压缩功）§2.2.1压缩机的热力性能和计算160ziijjnNW二.机械效率ZimNN计算、实测得到。§2.2.1压缩机的热力性能和计算三．热效率①等温指示效率：理论等温循环指示功与实际循环指示功之比。②绝热指示效率：理论绝热循环指示功与实际循环指示功之比。③等温轴效率：理论等温循环指示功与轴功之比。④绝热轴效率：理论绝热循环指示功与轴功之比。§2.2.1压缩机的热力性能和计算§2.2.2压缩机的动力性能和计算内容：•作用力的分析•惯性力、惯性力矩的平衡•驱动力矩、阻力矩的平衡（即飞轮矩的确定）§2.2往复压缩机热力性能和动力性能一.所受力：•惯性力：往复质量、不平衡旋转质量造成的；•气体力：气体压力造成的；•摩擦力：接触面相对运动造成的；•重力：重量造成的（忽略不计）。1．惯性力F惯=-ma①质量m–质量m的运动为：»往复运动：活塞、活塞杆、十字头部件；»摆动：连杆»旋转运动：曲柄轴（或曲拐轴）–认为质点系统：见图§2.2.2压缩机的动力性能和计算lpsmmmllllm..mm..m6070403021cccmmmlcrmmma.往复质量：lpmm连杆小头质量往复质量§2.2.2压缩机的动力性能和计算b.旋转质量：见图见图2222ccmrm22ccmrm其中：②加速度a–见图–则：（曲柄连杆比：λ=r/l）2141360coscosrcosrcoslrlx22sinsinrv22coscosra§2.2.2压缩机的动力性能和计算③惯性力的计算a.质点A的往复惯性力：22coscosrmamIss222cosrmcosrmamIsss2rmIrr规定：元件受拉力(＋)，元件受压力(－)b.质点B的旋转不平衡惯性力：规定：曲柄受拉力(＋)，曲柄受压力(—)§2.2.2压缩机的动力性能和计算(一阶往复惯性力)(二阶往复惯性力)(方向向外)3．摩擦力(摩擦力太小，一般忽略不计)a.往复摩擦力RSb.旋转摩擦力RrpagAppF2．气体力§2.2.2压缩机的动力性能和计算其中：p=f(α)，变值，气缸内气体压力；pa气缸外气体压力（或活塞另一侧气体压力）规定：使活塞杆受拉为(＋)，受压为(－)三、惯性力平衡平衡惯性力的原因：造成振动。①旋转惯性力的平衡•采用加平衡重平衡旋转惯性力，则2002rmrmrrmrrm00二、作用力分析（略）§2.2.2压缩机的动力性能和计算②往复惯性力的平衡•采用多列，并且合理配置曲柄错角，合理配置气缸中心线夹角。rlωθβA(ms)B(mr)Olpsmmmlcrmmm