活塞式空压机的工作原理

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1、能源与动力工程学院轮机工程系船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery电子教案赵在理第一篇船用泵和空气压缩机第六章活塞式压缩机泵6活塞式空气压缩机用于：主机起动、换向；发电柴油机起动为其它需要压缩空气的设备和气动工具供气在检修工作中用来吹洗零部件、滤器等空压机的排气量是指其在单位时间内所排送的相当于第一级吸气状态的空气体积。单位是m3／s、m3／min或m3／h公称排气量是指在额定排气压力时的排气量分类：有低压(0.2～1.0MPa),中压(1～10)和高压(10～100)为微型(小于1m3／min)

2、、小型、中型和大型工作压力为3MPa左右，低压场所由减压阀供气有一台柴油机驱动的微型应急空压机。第一节活塞式空压机的工作原理6-1-1活塞式空压机理论工作循环假定：(1)气缸没有余隙容积(2)吸、排气过程没有压力损失和压力脉动(3)吸气过程气体与缸壁无热交换(4)工作过程无气体漏泄(5)被压缩的是理想气体，压缩过程状态方程指数不变以缸内P为纵坐标，以缸内容积V为横坐标，理论工作循环如图所示。6-1-1活塞式空压机理论工作循环吸气过程-活塞从上向下气缸内压力始终与吸入管中压力Ps相等最大吸气容积是气缸工作容积Vp，曲

3、线6-1压缩过程-活塞回行K1关闭，气体被压缩当P升高到Pd时，K2开启，曲线1—2排出过程-活塞继续上行K2开启，气体排出缸内P不变，直到上止点曲线2—36-1-1活塞式空压机理论工作循环绝热过程(adiabaticcompression过程线1—2按气体与缸壁不存在任何热交换的作出等温过程(isothermalcompression)冷却良好，缸内气体T不变，压缩线如l—2”所示多变压缩过程实际压缩在等温和绝热之间过程线1—2‘过程线4123所包围的面积，代表每一循环耗功可见，等温过程，压缩机耗功最省。6-1-

4、2影响实际循环的因素(1)余隙容积的影响防活塞与缸盖碰撞，活塞到上止点时有余隙气阀通道也有一定容积余隙容积是活塞在上止点时缸内残留气体的全部容积，用Vc表示活塞回行时，气体膨胀当缸内压力降至低于吸入管压力Ps一定值时(流动阻力)，气体顶开K1进入缸内曲线3‘一4’6-1-2容积系数是按气体进口状态计算的，如图中V，所示。余隙容积Vc使压缩机排气量减少的程度可用容积系数λv来衡量：相对余隙容积Vc／Vp一般为：低压级为0.07～0.12中压级为0.09～0.14高压级为0.11～0.16表6-1空压机气缸余隙的一般

5、范围使用中，余隙有可能增大而使λv降低。检修时应该用压铅法检查余隙大小，不符合说明书要求时必须对症修理气缸直径／mm余隙／mm55~900.40～0.5590~1200.50～0.65120~1500.60～0.75150~2000.70一1.06-1-2进排气阻力的影响在吸气过程中由于流动阻力，缸内P要比Ps低。吸入行程终了，缸内压力为P1’活塞回行一段距离后，缸内P才能升到Ps，减少了ΔV”压力系数λp表示吸气过程的压力损失使排气量减少的程度6-1-2进排气阻力的影响第一级λp=0.95～0.98第二级λp=0

6、.98～1.0。在排出行程中缸内P也要比Pd略高由于吸、排气阻力的影响，耗功将增加(阴影部分)，而排气量则减少。6-1-2吸气预热的影响气体被压缩后温度升高，使气阀、缸盖、缸壁和活塞的温度都升高在吸气过程中，气体被热的机件加热，吸入终了时其温度比在吸气管中升高，比容也增大，如折算到进口状态，每转排气体积又要损失一部分，称为预热损失预热损失使压缩机排气量减少的程度可用温度系数λt来衡量λt随压力比的增高而降低，一般λt=0.90—0.956-1-2漏泄的影响由于气阀、活塞环等密封不严而造成泄漏，使排气量进一步损失漏泄

7、使压缩机排气量减少的程度可用气密系数λl来衡量，一般λl=0.90—0.98。此外，在压缩过程和余隙容积气体的膨胀过程中，由于气体温度不断变化，与缸壁热量交换的多少及热量的流向也在不断变化，其过程指数是不断改变的在理论研究时为方便计算起见，都以恒定的多变过程指数来代替。6-1-2排气量和输气系数理论排气量就是第一级的活塞行程容积对单作用气缸的压缩机来说式中：D—第一级的气缸直径，m；S—第一级的活塞行程，m；n—第一级的压缩机转速，r／min；Z—第一级气缸的数目。实际Q小于Vc。比值Q／Vc称为输气系数(λ),即

8、Q=Vtλ=Vtλvλpλtλlλ一般在0.65—0.80压力比Pd/Ps增加，则λ明显降低余隙容积和漏泄引起的流量损失增加气缸T升高，预热损失增加。6-1-2压缩机功率通过示功器在运转的压缩机上可测出示功图图中实际循环所包围的面积即表示每一循环所耗指示功指示功率-按示功图计算得到的功率，用Pi表示等温理论功率(用PT表示)绝热理论功率(用Ps表示)6-1-