活塞式空气压缩机

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1、第八章活塞式空气压缩机8/31/202118/31/20212一、空压机的用途和分类（一）空压机在船舶上的用途压力在2.452-2.942MPa的压缩空气用来启动主机;压力在980KPa的压缩空气用来大中型柴油机操纵和换向;压力在392KPa的压缩空气用来操作离合器,刹车,充压力水柜,鸣汽笛,吹洗机件管道和海底阀，锅炉烟道等.（二）空压机的分类1.按工作原理分容积式:（活塞式—适合中等排量，各种压力的场合）（回转式—适合于小排量，中低压的场合）速度式（离心式—适合于大排量低压的场合）（轴流式—适合于更大的排量，压力更

2、低的场合）8/31/202132、按工作压力分低压（0.2-1.0MPa），中压（1-10MPa），高压（10-100MPa）3、按排量分微型（小于1m3/min），小型（1-10m3/min），中型（10-100m3/min），大型（大于100m3/min）4、按驱动方式分电动机驱动、柴油机自由端带动（如350型，8NVD机）、柴油机本身汽缸泵气（如国产160，250机，单缸停油泵气）（第一缸的缸盖上有专用的充气阀）5、按工作级数一级，二级（多采用），三级6、按汽缸的布置方式分卧式，立式，角式（V，W型，扇型），8

3、/31/20214二、活塞式空压机的工作原理（一）理论循环所谓理想工作循环，即不考虑工作循环中的泄漏，气流流经阀和管路时的压力损失以及气流作不等速流动的惯性影响，并假设空气与缸壁等无热交换，压缩过程中空气的温度不变，压缩后的空气全部排出气缸。当活塞在气缸中A上死点，向右移动时，活塞左边的气缸容积增大，缸内形成真空，大气中压力为P1的空气就压开吸气阀，等压进入气缸，一直到活塞移动到右死点B为止，这是吸气过程，如直线A—B所示。当活塞改变运动方向从右死点向左移动时，吸气阀关闭，活塞左边的气缸容积减小，压力升高，直至活塞左

4、移至点c，缸内压力上升至P2为止，这是等温压缩过程，如曲线B—C所示。PVABCDP2P1S8/31/20215当活塞由点c继续左移时等压排气，排气阀开启，空气等压排出气缸，直至活塞左移至左死点A为止，这是过程，如直线C—D所示。至止，空压机已完成一个工作循环。只要活塞不断在缸内作往复运动，空气就不断被吸入、压缩和排出。由于P—V图上吸气、压缩和排气过程线所围成的面积ABCD表示空压机一个理想工作循环所消耗的功，故P-V图有理论示功图之称。（二）空压机实际循环1、存在余隙容积。所谓余隙容积指的是活塞排气冲程结束时，缸

5、内的剩余容积。它由阀窝空间，活塞顶到第一道活塞环的环形空间和活塞与气缸盖之间的空间所组成，其中以后者为最大。活塞式空压机必须有余隙容积，以免曲柄连杆机构受热膨胀或连杆轴承松动等，引起活塞撞击气缸盖而造成机损事故。由于余隙容积的存在，缸内就会残留一部分压缩空气。如图所示，当活塞从左死点右移时，残存在余隙V0中的压缩空气就沿曲线4—1膨胀，一直至活塞右移至点1。缸内压力低于大气压力时，新鲜空气才压开吸气阀进入气缸。于是，在吸气冲程中就多了一个膨胀过程，吸气行程由a—b缩短到1—b，吸气容积相应地由Vh减小到VS。显然，余

6、隙容积V0越大，膨胀过程越长，吸气容积越小。所以为了提高空压机的排气量，应尽量减小余隙容积。8/31/20216VSVhP2V04321abPaPV活塞式空压机的实际示功图8/31/20217余隙容积对吸气容积的影响以容积系数V表征。即容积系数V=VS/Vh式中VS——吸气容积：Vh——活塞一个冲程扫过容积(行程容积)。运转中，空压机的余隙容积会因轴承的磨损或更换较厚的气缸垫床而变大。为便于测检，余隙容积常用余隙容积高度来表征。余隙容积高度指的是活塞位于缸盖端的死点位置时，活塞顶与缸盖间的距离。船用小排量空压机，

7、余隙容积高度一般为0.5—1.8mm2．有阻力损失。空气流经吸入滤器，吸排气阀和管路时均有阻力损失，且与气流速度的平方成正比。吸入端的阻力损失，使吸气阀开启延迟，膨胀过程延长，吸气压力降低，气缸的吸气量将由于吸气行程的缩短和吸气比容的增大而减小，排出端的阻力损失势必使排气压力升高。显然，压缩耗功将随之增大。如图中，1—2为实际吸气过程线，3—4为实际排气过程线。点l出现波谷，点3出现波峰，这是启阀时需克服气阀的弹簧力和阀片的惯性力之故。8/31/20218阻力损失造成吸气量的减小以压力系数p来表征。假设把吸气终了缸

8、内的压力折合到大气压力后，吸气容积由VS，减小到V’S，则；p=V’S/VS=P1/Pa式中：P1——吸气终了缸内压力，Pa----大气压力。3、存在气流惯性影响。在吸排气过程中，气流随活塞作不等速运动，使气流流动的阻力损失随流速的升降而增减，所以实际吸排过程线为波动曲线。4、空气与气缸壁等有热交换。进入气缸的新鲜空气因吸热而膨胀，比容增大，