压缩机实际循环功率及效率

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1、2.2.5压缩机实际循环功率及效率功、功率的计算是任何机器最重要参数计算理论循环功：（前面已讲）实际循环功：（二）功率（1）指示功率单缸单作用气缸：n——曲轴转速，r/min(rpm)。双作用气缸：NiN左N右多级气缸：（2）轴功率压缩机输入轴上的功率为输入功率（即轴功率）。包括：压缩气体的指示功率Ni；压缩机总机械摩擦损失功率Nm轴功率：摩擦损失功率Nm不易计算，一般用机械效率来解决。ηm——压缩机总的机械效率，考虑各机械摩擦损失。常见压缩机摩擦点：活塞与气缸；活塞杆与填料函；十字头与滑道；连杆与十字头销；连杆与曲轴瓦；曲轴与轴瓦等

2、。大、中型压缩机：ηm=0.9~0.96小型压缩机（无十字头）：ηm=0.85~0.92高压循环压缩机：ηm=0.80~0.85多级压缩的总轴功率：比功率：单位排气量所消耗的功率。反映压缩机的经济性，功率利用率的指标。Vd——压缩机实际排气量。比功率越小，压缩机经济性越好，单位功率对气体作功越多。（3）驱动机输出功率Ne驱动机（原动机）：电机、柴油机、汽轮机。传动方式：三角带；齿轮减速器；弹性联轴节。一般驱动机要有（5~15)%的功率储备（富裕量）。电机功率：N=（1.05~1.15)NeW此计算结果经圆正后成为选择电机功率的最终结果

3、。2.2.6排气压力与排气温度（一）排气压力压缩机最终排气压力的大小由系统和管路的背压决定。压缩机排出压力=系统压力+管路阻力压缩机铭牌上压力为额定工况下的压力，即额定转速、额定流量、设计系统压力及管路阻力下。（1）多级压缩往复式压缩机一般为多级气缸串联组成，逐级增压，最终使排出压力达到某一较高压力。采用多级压缩的原因：①降低排气温度。气体压缩后升温，采用级间冷却。②降低功率消耗。级数越多，越省功。③提高气缸容积系数。λV↑④降低活塞受力，使各级活塞受力均匀。（2）级数z的选择原则原则：节省功率，结构简单，满足工艺特殊要求。级数z

4、选择见表2-2。终压/MPa0.3～10.6～61.4～153.6～4015～10080～150级数Z12345～67级数的选择主要取决于每级所允许的排气温度。级数少，压比大，排气温度高。（3）压力比的分配级数z选定后，各级压力比分配按等压比为最省功。总压力比：（二）排气温度气体受压缩后，体积减少，但温度升高。温升与压力比有关。排气温度计算：每一级的排气温度限制见表2-1。如：空气压缩机：T2<160~180℃石油气压缩机：T2<90~100℃主要考虑介质的闪点温度，出现“积碳”、氧化爆炸等因素。压缩机的温度控制一般较严格，温度是检测

5、压缩机正常工作的敏感参数，很多隐患可以从温度中得到。排气温度问题：机械温度问题：（三）热效率气体在气缸内压缩也存在一个效率问题，此效率为热效率。热效率：用来反映实际循环指示功与理论循环指示功之间的差异，差别越大，效率越低。由热力过程可分为：①等温热效率：②绝热热效率：压缩机总效率：2.2.7实际气体下的各参数计算前面所讲皆为理想气体、单分子气体。满足：pv=RTPV=MRT实际气体：指高分子气体；石油气；化工气体；混合气体等。大多数工业气体皆为高分子气体，即实际气体。（1）实际气体的状态方程式：Z——压缩性系数，与气体的性质、压力和温

6、度有关。用来表征实际气体偏离理想气体的程度。Z值可以查表、查图得出。（2）实际气体的过程方程式：等熵下：导出公式：任意状态下：（3）实际气体的容积系数第一级实际排气量：容积流量：（体积流量）最后一级排气量：（4）实际气体的功、功率2.3往复活塞式压缩机动力学计算压缩机工作时，作用力有三种：（1）压缩气体的作用力。（气体力）（2）运动件产生的惯性力。（往复惯性力和旋转惯性力）（3）摩擦力。（往复摩擦力和旋转摩擦力）压缩气体力为作功力，是有用力。惯性力和摩擦力是无用力，有害力。2.3.1气体力气体力：气缸内气体受活塞压缩时所产生的作用力叫

7、气体力压缩气体力2.3.1气体力气体力：气缸内气体受活塞压缩时所产生的作用力。AP实际压缩过程：吸气过程PS2.压缩过程Pi3.排气过程Pd4.膨胀过程PipiPdpiPS计算活塞任意位置的气体力（某瞬时位置）：气缸内压力变化：活塞的位移：气体力受力图：（以活塞杆皆受压力）FgθFg=piAp最高排气压力为pd时：2.3.2惯性力计算往复惯性力：旋转惯性力：（1）活塞往复运动的速度与加速度结构尺寸：曲轴转角：θ连杆摆角：β曲轴转速：ω曲轴连杆长度比：λ=r/ι一般：λ≤0.25~0.2活塞上死点：θ=0活塞下死点：θ=180°①活塞位

8、移：上式整理得：速度方程为正弦曲线，加速度为余弦曲线。va22利用活塞面积与速度求瞬时排量：线速度的利用：速度的利用（2）往复运动件的质量①活塞、活塞杆、十字头的总质量：mp②连杆，可分解为：直线运动质量：旋