第3章-压缩机的主要热力性能参数-3

1《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲排气压力排气压力——最终排出压缩机的气体压力，在最终贮气筒处测量。额定排气压力——设计工况的排气压力级的排气压力（级间压力）——在下一级的进口法兰处测量(前级的排气压力为下级的进气压力）压缩机的排气压力由谁决定？压缩机的排气压力并不取决于压缩机本身，而是由压缩机排气系统内的气体压力，即“背压”决定，背压又是由供求关系来确定。《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲多级压缩的级间压力多级压缩的级间压力取决于前一级和后一级的气量供求平衡关系。相邻两级间气缸行程容积的关系：1111111111hjvjpjTjljjcjjjjjhjvjpjTjljjcjjjVTZPPVTZvjpjTjljjvjpjTjljjhjhjjcjjjjcjjjppTZTZVVpTZpTZ1111111111111111《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲压缩机启动工况下的压力形成因Vh1Vh2，此时，二级开始工作。因Vh2Vh3，2222dvsPV111121dvshdPVVP121shdVVP，基本不变32hdVP232shdVVP，基本不变.....《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲排气温度级的排气温度——级的排气接管处的温度。压缩终了温度——压缩终了时，压缩腔中的温度。1nndsTT1nndaTT《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲排气温度必须受到一定的限制润滑油：粘度降低，润滑性能变差。空气压缩机中，排气温度高，轻质馏分易挥发，导致空气含油增加，形成积炭现象。形成积炭堵塞排气阀及排气管道动力用固定式空气压缩机的排气温度限制在160度以下，移动式限制在180度以下。氮氢气压缩机的排气温度限制在160度以下。石油裂解气，限制在100度以下。乙炔气，限制在100度以下。压缩特殊性质的气体和特殊用途的压缩机温度。如氯气压缩机在100(湿氯气）~130（干氯气）度以下。无油润滑压缩机，排气温度过高，会导致密封原件磨损加剧，限制在180度以下。2《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲造成排气温度过高的原因Ts过高多级压缩中，回冷不完善；气阀周围冷却不好通过气阀泄漏压力损失泄漏余隙容积（影响级间压力，影响压比）热交换《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲降低排气温度的措施采用多级压缩加强级间冷却加强气缸外冷却或喷液冷却减小吸气加热及进排气阻力损失《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲压缩机的功率和效率压缩机的理论功率等温功率Nis压缩机按第一级进口温度，等温压缩至排气压力时的理论循环指示功率。对于理想气体多级压缩机分级计算(考虑到抽气、充气、水份析出、不要求回冷完善等）lnissvNpqW160《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲对于实际气体lnsdissvsZZNpqWZ1602对于实际气体的多级压缩]2[ln601sjdjsjjjjisZZZRTMNcjjsvjRTpqM1《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲绝热功率Nad压缩机各级绝热压缩时的理论循环指示功率之和。111601kkisjjjkNMRTk1116012TTksjdjkTisjjjTZZkNMRTk理想气体实际气体101[(1)]1601jjnnjissvhjjjnNnVWpn《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲压缩机的实际功率实际功率分为指示功率、轴功率和驱动机的输出功率指示功率Ni（各级指示功率之和）60iinNW对理想气体：3《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲10116012TjTjnTjsjdjnissjvjhjjjTjsjnZZnNPVnZ对实际气体：《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲轴功率Nz——驱动机传给压缩机主轴的功率压缩机的指示功率Ni摩擦功率Nm驱动附属机构所需的功率Na（如油泵、注油器、风扇）Nm的分配：活塞环与气缸间填函与活塞杆十字头和滑道间活塞销、十字头销、曲柄销主轴承zimaNNNN往复摩擦力旋转摩擦力《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲驱动机输出功率Ne轴功率Nz传动损失功率Nc（传动效率）驱动机名义功率Ne`（考虑储备功率）(1.1~1.2)eeNN《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲效率等温指示效率压缩机的等温指示效率：反映了压力损失，泄漏的影响（不计及级间冷却不完善）压缩装置的等温指示效率：还反映级间冷却不完善的影响。isiisiNN理论循环等温实际循环指示功率指示功率lnissvNpqW160效率是表示压缩机工作的完善程度，是用理想压缩机所需要的功率和实际压缩机所需要的功率之比来表示，表示压缩机的经济性《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲等温效率压缩机理论循环等温指示功率与轴功率之比。同时反映了压缩机指示功率的损失与机械摩擦功率损失的数值。一般为0.6~0.75高速、微小型压缩机取下限，大中型压缩机取上限。isiszNN理论循环等温指实际循示功率环轴功率注意：等温效率也有压缩机的等温效率和压缩机装置的等温效率两种4《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲常见气体压缩机的等温效率0.53～0.6032.1～1530～100氧气0.54～0.73521.150二氧化碳0.64～0.6844.310～100石油气0.62～0.70632.11000.60～0.70632.114～40氮气、氢气混合气0.65～0.7020.910～1000.53～0.6020.83～120.53～0.6020.8～1.130.35～0.4110.83空气等温效率级数排气压力（Mpa）容积流量（m3/min）介质《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲绝热效率压缩机理论循环绝热功率与轴功率之比。不同级数压缩机不能直接比较（五级、六级，效率同，但轴功率不同）相同级数比较时，能突出反映了压力损失，即气阀的工作状况以及泄漏的影响。adadzNN理论循环绝热功率实际循环轴功率《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲等温绝热效率反映级数对压缩机经济性的影响isisadadNN理论循环等温指示功率理论循环绝热指示功率isiszisisadadadzadNNNN等温效率绝热效率《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲机械效率反映压缩机的机械摩擦损失imzNN实际循环指示功率实际循环轴功率影响机械效率的因素很多，如压缩机的方案、结构特点、制造质量、装配质量、轴承的形式、润滑状况、摩擦副的材料、硬度等等均对它有影响。在设计计算时，可按下列统计数据确定：中、大型压缩机＝0.90～0.95小型压缩机＝0.85～0.92微型压缩机＝0.82～0.90mmm高压压缩机由于填函部分的摩擦损失相对较大，所以＝0.80～0.85。无油润滑压缩机活塞环等摩擦功耗较大．宜取低限值；主轴直接驱动油泵、注油器及风扇(当风冷时)，机械效率更低一些。m《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲容积比能（比功率）一定排气压力时，单位排气量所消耗的功率。一般用于评价动力用空气压缩机的经济性。注意工作条件应相同，包括进气条件、冷却水温度及耗水量等。z0NQ压缩机轴功率压缩机排气量《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲如何提高压缩机的经济性压缩机功率流示意图措施降低摩擦损失（制造、装配质量、良好润滑）减少压力损失（主要是气阀、气流脉动损失）合理选择级数和压比，加强气缸冷却，减少传热损失。减少泄漏（特别是活塞环和填函处）提高气体的回冷完善度结构参数的优化设计(方案设计）5《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲1、摩擦损失；2、回冷不完善损失；3、密封不严及预热损失；4、气体流动损失；5、压缩和膨胀过程偏离等温线损失指示功率轴功率等温功率《容积式压缩机》2014.3往复压缩机级的热力性能参数第3讲小结容积流量的调节原理与调节方式及其经济性排气压力、排气温度压缩机的实际功率几种效率定义及不同效率所反映的本质压缩机的经济性