滑片式空气压缩机压力和功率的分析与试验.pdf

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1、第42卷第4期机械工程学报Vol.42No.42006年4月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGApr.2006滑片式空气压缩机压力和*功率的分析与试验何雪浤刘全和张明川杨会林(东北大学机械工程及自动化学院沈阳110004)摘要：对滑片式空气压缩机工作时的压力状态和功率组成进行分析研究，并通过与应用压力温度传感器和电流表的检测方法得到的试验数据进行比较来验证研究结果。在理论分析中，压力平衡状态被分成6个主要部分，功率组成分成4个主要部分，对每部分的压力和功率过程进行分析，建立理论计算模型，分别求解得到各个部分的参数；为验证

2、理论分析的有效性，对两种不同类型压缩机在正常工作条件下的内部工作状态进行测试；将计算结果与试验数据进行比较后的结果表明，两者有较好的一致性，因此研究结果可用来预测滑片式压缩机的工作状态。关键词：滑片式空气压缩机压力功率中图分类号：TH455–3式中?——密度(kg·m)*0前言p——压力(MPa)–1u——空气流速(m·s)。下标0，1分别表示滑片式空气压缩机的设计过程中，压力和功率外界大气状态和吸气腔内状态。此处是压缩机的基本参数，决定了压缩机其他性能和应u0=0，u1=qV/A2用条件。正确地掌握压缩机的内部压力和功率状态A——吸气口断面面积(m)3–1有

3、助于提高压缩机工作性能和进行内部参数的优qV——体积流量(m·s)[5]化。目前关于压缩机的工作状态和参数研究方法的空气的体积流量q可由式(2)计算V文献，主要集中在往复式压缩机、螺杆式压缩机和q=2elDkn(p-d)/60(2)V[1-4]涡旋式压缩机。因而，对应用于工业的滑片式空式中e——压缩机工作腔偏心距(m)气压缩机的压力平衡和功率组成进行研究，并通过l——压缩腔长度(m)试验手段验证，具有理论及实际意义。Ｄ——工作腔内壁直径(m)k——压缩机中压缩腔个数1压力模型d——滑片厚度(m)–1n——转速(r·min)压力是压缩机设计分析的基本参数。滑片式

4、空压缩机的空气质量流量q由式(3)计算m气压缩机的压力状态不同于其他类型压缩机，主要qq=r(3)工作状态分成两部分：空气在压缩腔中被压缩和经mV过压缩腔后在主机内的积累两部分。根据具体状态在其余各部分空气质量流量的求解过程中，通[4]压力模型分成6个部分，见图1。过Quasi-steady方程进行了验证。1.1压力状态p1由式(1)～(3)，可将p1表示成函数形式空气从外界环境通过吸气阀进入压缩腔时的压p1=f(,)qA(4)m力p1与外部大气压力p0的关系可由流体伯努利方程得到1.2压力状态p222气体在压缩腔中被压缩时的压力状态p可根据pupu20011

5、+=+(1)气体压缩过程方程[6]计算，表示成函数形式rr0122p21=fpVn(,,)或p21=fpTn(,,)(5)3式中V——压缩腔的体积(m)n——多变指数*国家863计划资助项目(2001AA412020)。20050529收到初稿，T——温度(K)20050920收到修改稿月2006年4月何雪浤等：滑片式空气压缩机压力和功率的分析与试验77图1滑片式空气压缩机的结构模型空气在压缩腔内的实际变化过程如图2所示。p=pp+D(7)34式中Dp——由试验确定空气经过油分产生的压降式(7)可表示为p=fp()(8)341.4压力状态p4压缩空气由主机壳体

6、通过油分后，受到最小压力阀(压力止回阀)弹簧弹力的影响与压力p5达到平衡关系，具体形式如图3所示。图2压缩腔中气体压缩过程指示图在图2中，点1为压缩起点，到点2时冷却油在主机内压力作用下喷入压缩腔，到点3为压缩终了，到点4时压缩腔中的压缩气体压力与主机壳体内气体压力完成平衡过程，p3为主机壳体内平均压力，到点5压缩腔进入下一压缩循环。由于滑片式空气压缩机工作过程的特殊性，这里的ne根据点1和点2实测数据由最小二乘法拟合确定，表示压缩过程中的两个复杂状态多变指数n1和n2的当量值，图3最小压力阀/压力止回阀结构简图其中n1接近绝热指数。1.3压力状态p3设定最小

7、压力阀弹簧1压力的初始值为pmin，空气经过压缩腔的压缩过程进入主机壳体后的最大值为pmax。平均压力为p3，分为如下所述的两个状态。当p4£pmin时，气体不会流出。(1)压缩机主机不向外排气时，气体在壳体内当pmin

8、中F——力(N)78机械工程学报第42