船舶辅机---哈工程出版社压缩机

压缩机的分类：,第二章活塞式压缩机船用压缩机的应用：主机（启动、换向离合器等）、压力水柜、清洗、设备（气笛、拖网机）、舰艇（潜艇、火炮、鱼雷发射）,一、工作过程,二、分类：,1按汽缸形式分立式、卧式和角度式（L、V、W）2按级数分单级、多级3按压缩工质分空气（空压机）、制冷剂、其他气体4按冷却方式分水冷、风冷（空冷）,第一节活塞式压缩机的分类和特点,压缩空气系统原理图,5按排气压力分低压：310bar、中压：10100bar、高压：100bar以上6按排气量分微型：100m3/min7按原动机分三、活塞式压缩机的特点1压力范围广；2效率高；3适应性强、价格便宜；4外形尺寸大；重量重，气体有脉动，易损件多。,第二节工作原理,一、理论工作循环,1理论工作循环的假设,（1）无余隙容积，无气体泄漏，气阀关闭及时；（2）气体在进排气过程中状态不变；（3）气体压缩时的指数不变。,当活塞从上止点向下止点运动时，压缩机处于吸气过程。气缸压力与吸入管中压力,Ps相等。吸气容积为气缸工作容积Vp，在P-V图上，吸气41。当活塞从下止点回行时，吸气阀关闭，气体在缸内被压缩。这时，缸内气体体积被压缩至V1，绝热压缩12。当气缸内气体压力升高到排出管中压力Pd时，排气阀打开，压缩过程结束，排气阀开启后缸内压力保持Pd不变，直到活塞行至上止点，全部气体被排出。排出过程由23表示。,循环过程线4、1、2、3所包围面积，代表每一循环耗功的大小。,压缩过程：,绝热压缩12多变压缩12等温压缩12”结论：等温压缩对做功最小，多变压缩其次，绝热压缩最大。,(可进行计算。),余隙容积：活塞式压缩机在排气终了时活塞顶部与汽缸盖间的空隙容积。,二、实际工作循环,1余隙容积vc的影响,由图可见，当存在余隙容积Vc时，活塞在排气后从上止点向下止点返回时，残存在余隙容积内的气体发生如曲线34所示的膨胀。只有当缸内压力达到进气管压力时才有可能开始吸气，即在吸气过程中，由于余隙容积的存在，吸气量损失了V。,余隙容积与气缸工作容积之比称为相对余隙容积。,保留余隙容积vc的原因：1）防止活塞与缸盖相碰；2）防止水击事故；3）减少阀片所受的冲击力。,2进排气阻力的影响；,3气流惯性的影响；,由于吸气阀和吸气通道的流动阻力以及阀片上的弹簧力，在吸气过程中气缸内压力要比吸入管的压力Ps低。活塞须经过一段预压缩后，才能使气缸内的气体压力上升到吸入管的压力Ps,即由于进气阀的阻力损失，吸气量减少了V。同样，在排气过程中由于排气阀的阻力损失，气缸内的压力要高于排气管压力Pd。使排气终了时余隙中剩余气体量增加。,实际工作循环由于吸、排气压力损失使压缩机耗功增加，其增大部分如图中斜阴影线部分所表示的面积。,4压缩指数在压缩过程中是变化的；,5缸体与气体间热交换的影响；,在实际工作中，气体在压缩和膨胀时，与气缸壁发生复杂的热交换，在排气结束时，气缸和活塞的温度都升高。在吸气过程中气体和气缸等发生热交换，气体被加热，使得吸入终了时气体的温度高于吸气管中的温度，比容增大，实际吸气量减少。这部分损失叫预热损失。,6泄漏的影响。,由于吸气阀关闭不严，活塞密封环密封不严，压缩机在工作过程中存在泄漏，使压缩机的排气量减少。,三、输气系数,1容积系数v：余隙容积vc对有效行程容积的影响。,相对余隙容积,（2.21）,v一般为0.650.9。,2压力系数p：进气阻力损失对有效容积V”的影响。,p一般为0.950.98。,3温度系数T：气体进入压缩机后，由于气体预热对实际吸气量的影响。,T一般为0.900.95,4泄漏系数g：泄漏对排气量的影响。,式中Vm换算到进气条件下的实际排气量（m3/min）。n转速（r/min）。g一般为0.900.98。,5输气系数：,（2.22）,压缩机的实际输气量Vm与理论输气量Vt之比,输气系数一般在0.60.8之间。压缩机的压比对输气系数的影响最大。,其表示的是各种因素对输气量的影响。,第三节多级压缩和中间冷却,一、单级压缩的极限,1余隙容积vc的影响,由式（2.21）可知：当排气压力越高，膨胀过程越长，有效行程容积越小，当排气压力达到一定值后，有效行程容积为0，因此，单级压缩是有极限的。,v,2压缩终了温度的影响,压缩比越大，排气终了的温度越高。当排气终了的温度达到一定值后，过高的排气温度影响润滑系统的正常工作。,例如：对于空气，T1=27C，=8，T2=212C。（70号机油的闪点温度为200C）,3降低冷却效果,压缩比越大，压缩过程越偏离等温过程。,二、多级压缩和中间冷却1多级压缩和中间冷却流程吸气压缩冷却吸气压缩冷却排气,2工作循环,压缩级数越多，经中间冷却后的压缩过程越接近等温过程。,实际压缩过程后一级压缩比要比前一级压缩比略小。（后一级压缩比前一级大；后一级冷却不如前一级；后一级比前一级更偏离等温过程）,3多级压缩比的确定,决定最佳压缩比的原则：1）总消耗的功最小；2）各级压缩终了的温度相同。,各级压缩比相同时总消耗的功最小，即,对于两级压缩，中间压比Pz的大小：,三、多级压缩和中间冷却特点1提高了润滑和冷却效果；2增加了输气量；3节省了压缩功；4减少了作用在活塞上的作用力；5机构复杂，零部件增多，体积和重量增加，气流阻力增加，机械效率降低。综合评价：单级：78bar二级：60bar三级：150bar四级：400bar,第四节性能参数一、排（输）气量Vm压缩机在排气端测得的换算到进气条件下的气体流量。Vm=Vt供气量Vd：将排气量换算到标准状态下的干气体流量。P0、T0标准状态的大气压（760mmHg）和温度273C。p、T、进气状态下的压力、温度和相对湿度。psa进气状态温度下的饱和蒸汽压。二、功率1理论功率Nt：压缩机理论循环所做的功率。等温功率Nis、绝热功率Nad可计算出。2指示功率Ni：直接用于压缩气体的实际工作循环的功率。用示功图测量计算得到。3摩擦功率Nf：克服运动部件摩擦所需的功率。4附属设备功率Na：驱动附属设备所需功率。,5轴功率NbNb=Ni+Nf+Na（2.23）6比功率Nr：一定排气压力下，单位排气量所消耗的轴功率。Nr=Nb/VmVm10m/minNr:5.86.310Vm100m/minNr:5.05.8三、效率1等温效率is：评价水冷压缩机的性能指标。2绝热效率ad：评价风冷压缩机的性能指标。3机械效率m：评价压缩机运动机构完善程度指标。,微型m：0.80.87；小型m：0.850.9大中型m：0.900.95,4等温指示效率i-is：评价压缩机等温热力循环完善程度指标。,5绝热指示效率i-ad：评价压缩机绝热热力循环完善程度指标。,第五节排气量调节和自动控制一、排气量调节1排气量为何调节（1）保证系统安全，稳定系统压力；（2）延长使用使命；（3）提高经济性。二、调节方法（1）改变原动机转速调节：调节性能最好，对原动机要求高；（2）停转调节：控制原动机启停，主要应用于微型压缩机；（3）顶开进气阀片调节：强制顶开进气阀片，可控制单台机的部分汽缸；（4）进、排气口连通调节：控制进、排气口间的控制阀，结构简单，但消耗部分功，主要应用大型微型压缩机；（5）停止进气调节：将进气口切断，使压缩机空转，主要应用中型微型压缩机；,二、自动控制保证设备安全、经济运行，减轻管理人员劳动强度。,1压缩机的自动起、停,2压缩机的自动卸栽,3压缩机的自动泄放,4压缩机冷却水自动控制,5压缩机润滑油自动控制,6压缩机安全保护自动控制,对启动时的卸载的说明：何为卸载：压缩机启动时，只有吸排过程而无压缩过程，使压缩机在空载下启动。,为何卸载：降低能耗，保护设备，减少对船舶电站的冲击。,一、主要参数1额定排气量60m3/h2额定