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上海理工大学上海理工大学 工程流体机械工程流体机械 第四章第四章 容积式容积式压缩机压缩机压缩机的能耗压缩机的能耗压缩机的能耗压缩机的能耗 平均约占平均约占平均约占平均约占 工矿工矿工矿工矿企业企业企业企业 能耗的能耗的能耗的能耗的 202025%25%国内国内国内国内 的压缩机的压缩机的压缩机的压缩机 年平均增长年平均增长年平均增长年平均增长 达达达达 25%25%以上以上以上以上国内国内国内国内 螺杆压缩机螺杆压缩机螺杆压缩机螺杆压缩机 市场规模市场规模市场规模市场规模 约占总量的约占总量的约占总量的约占总量的 40%40%左右左右左右左右螺杆空气压缩机占整个螺杆空气压缩机占整个螺杆空气压缩机占整个螺杆空气压缩机占整个 容积式容积式容积式容积式 空气压缩机系统份额的空气压缩机系统份额的空气压缩机系统份额的空气压缩机系统份额的 75%75%以上以上以上以上 上海市近上海市近上海市近上海市近200200200200家年耗电家年耗电家年耗电家年耗电500500500500万千瓦时以上企业数据统计：万千瓦时以上企业数据统计：万千瓦时以上企业数据统计：万千瓦时以上企业数据统计：空压机系统耗电量平均占到企业用电量的空压机系统耗电量平均占到企业用电量的空压机系统耗电量平均占到企业用电量的空压机系统耗电量平均占到企业用电量的13.85%13.85%13.85%13.85%；容积式空压机占空压机总数量的容积式空压机占空压机总数量的容积式空压机占空压机总数量的容积式空压机占空压机总数量的 95%95%95%95%其中：螺杆式占其中：螺杆式占其中：螺杆式占其中：螺杆式占79.5%79.5%79.5%79.5%，活塞式占活塞式占活塞式占活塞式占13.6%13.6%13.6%13.6%4.1 4.1 4.1 4.1 往复压缩机的工作原理往复压缩机的工作原理往复压缩机的工作原理往复压缩机的工作原理4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 组成部分组成部分组成部分组成部分*工作腔工作腔工作腔工作腔：气阀、气缸、活塞等气阀、气缸、活塞等*传动部分传动部分传动部分传动部分：曲轴、连杆、十字头、活塞杆等曲轴、连杆、十字头、活塞杆等*机身部分机身部分机身部分机身部分*辅助设备辅助设备辅助设备辅助设备：油路、水路、调节系统油路、水路、调节系统4.1.2 4.1.2 级的压缩过程与压缩功级的压缩过程与压缩功级的压缩过程与压缩功级的压缩过程与压缩功4.1.2.1 4.1.2.1 4.1.2.1 4.1.2.1 压缩机级的理论循环压缩机级的理论循环压缩机级的理论循环压缩机级的理论循环*理论循环的特征（假设）理论循环的特征（假设）理论循环的特征（假设）理论循环的特征（假设）气体通过气体通过 进、排气阀无压力损失进、排气阀无压力损失进、排气阀无压力损失进、排气阀无压力损失，且且 进、排气压力进、排气压力进、排气压力进、排气压力 保持恒定；保持恒定；无余隙容积无余隙容积无余隙容积无余隙容积；工作腔与外界工作腔与外界 无热交换无热交换无热交换无热交换；气体气体 压缩过程指数压缩过程指数压缩过程指数压缩过程指数 为定值；为定值；气体气体 无泄漏无泄漏无泄漏无泄漏。*理论工作循环理论工作循环理论工作循环理论工作循环 进气过程进气过程进气过程进气过程：气缸气缸气缸气缸压力压力压力压力=进气管道进气管道进气管道进气管道中压力中压力中压力中压力，且为，且为定值定值定值定值。压缩过程压缩过程压缩过程压缩过程：过程指数过程指数过程指数过程指数 为定值。为定值。排气过程排气过程排气过程排气过程：气缸气缸气缸气缸压力压力压力压力=排气管道排气管道排气管道排气管道中压力中压力中压力中压力，且为，且为定值定值定值定值。*理论循环进气量理论循环进气量理论循环进气量理论循环进气量*理论循环指示功理论循环指示功理论循环指示功理论循环指示功 循环所消耗外功。设循环所消耗外功。设 气体气体气体气体 对对 活塞活塞活塞活塞 作功为作功为 正正正正，活塞活塞活塞活塞 对对 气体气体气体气体 作功为作功为 负负负负。进气过程功进气过程功进气过程功进气过程功：排出过程功排出过程功排出过程功排出过程功：压缩过程功压缩过程功压缩过程功压缩过程功：总的指示功总的指示功总的指示功总的指示功 WWi i：*理想气体绝热压缩过程理想气体绝热压缩过程理想气体绝热压缩过程理想气体绝热压缩过程：绝热压缩绝热压缩绝热压缩绝热压缩理论循环指示功：理论循环指示功：理论循环指示功：理论循环指示功：*过程指数过程指数过程指数过程指数mm 对压缩机对压缩机对压缩机对压缩机 耗功耗功耗功耗功 和和和和 热量热量热量热量 的影响的影响的影响的影响 耗功耗功耗功耗功：m m，压缩机耗功压缩机耗功压缩机耗功压缩机耗功 （Fig.Fig.）热量传递热量传递热量传递热量传递：阴影部分为压缩过程的热量交换：阴影部分为压缩过程的热量交换：阴影部分为压缩过程的热量交换：阴影部分为压缩过程的热量交换 吸热吸热吸热吸热 为为为为 负负负负，放热放热放热放热 为为为为 正正正正。4.1.2.2 4.1.2.2 4.1.2.2 4.1.2.2 级的实际循环级的实际循环级的实际循环级的实际循环*实际循环实际循环实际循环实际循环 与与与与 理论循环的理论循环的理论循环的理论循环的 差别差别差别差别 余隙容积余隙容积余隙容积余隙容积 V V0 0 气缸盖端面气缸盖端面气缸盖端面气缸盖端面 活塞端面；活塞端面；活塞端面；活塞端面；气缸气缸气缸气缸 进、排气阀通道；进、排气阀通道；进、排气阀通道；进、排气阀通道；活塞活塞活塞活塞 气缸气缸气缸气缸径向径向径向径向间隙间隙间隙间隙 在在 第第第第1 1 1 1道活塞环道活塞环道活塞环道活塞环 之前。之前。气流流经气流流经气流流经气流流经 进、排气阀进、排气阀进、排气阀进、排气阀 和和和和 管道管道管道管道 时的摩擦损失时的摩擦损失时的摩擦损失时的摩擦损失（压力损失）（压力损失）进气过程进气过程进气过程进气过程中：中：中：中：气缸气缸气缸气缸压力压力 进气管道进气管道进气管道进气管道 中中 名义进气压力名义进气压力名义进气压力名义进气压力 p p1 1 实际进气过程始点：实际进气过程始点：实际进气过程始点：实际进气过程始点：d d点点点点 非非 4 4点点点点 排气过程排气过程排气过程排气过程中：中：中：中：排气排气排气排气压力压力 排气管道排气管道排气管道排气管道 中中 名义排气压力名义排气压力名义排气压力名义排气压力 p p2 2 实际排气过程始点：实际排气过程始点：实际排气过程始点：实际排气过程始点：b b点点点点 非非 2 2点点点点 循环过程中的循环过程中的循环过程中的循环过程中的 热量传递热量传递热量传递热量传递 吸入吸入吸入吸入 过程过程 气体被气体被 加热加热加热加热 排出排出排出排出 过程过程 气体气体 放热放热放热放热 压缩压缩压缩压缩 过程过程 吸热吸热吸热吸热（开始）（开始）绝热绝热绝热绝热 放热放热放热放热 膨胀膨胀膨胀膨胀 过程过程 放热放热放热放热 绝热绝热绝热绝热 吸热吸热吸热吸热 密封密封密封密封 密封部位：密封部位：密封部位：密封部位：气阀气阀气阀气阀 气缸气缸气缸气缸 与与 进进进进、排气系统排气系统排气系统排气系统 之间之间 活塞环活塞环活塞环活塞环 活塞活塞活塞活塞 与与 气缸气缸气缸气缸 之间之间 填料填料填料填料 活塞杆活塞杆活塞杆活塞杆 通过气缸的部分通过气缸的部分 高压区高压区高压区高压区 低压区泄漏低压区泄漏低压区泄漏低压区泄漏 压缩压缩压缩压缩 和和 膨胀膨胀膨胀膨胀 过程过程 较平坦较平坦较平坦较平坦 a a通过通过通过通过 进气阀进气阀进气阀进气阀 或或或或 活塞环活塞环活塞环活塞环 向向向向 气缸外气缸外气缸外气缸外 泄漏泄漏泄漏泄漏b b通过通过通过通过 排气阀排气阀排气阀排气阀 或或或或 活塞环活塞环活塞环活塞环 向向向向 气缸内气缸内气缸内气缸内 泄漏泄漏泄漏泄漏 进、排气系统相对较小进、排气系统相对较小进、排气系统相对较小进、排气系统相对较小 的容积的容积的容积的容积 进气时，压力进气时，压力进气时，压力进气时，压力；排气时，压力；排气时，压力；排气时，压力；排气时，压力 一般与一般与 摩擦项摩擦项摩擦项摩擦项 合算。合算。（Fig.2-21Fig.2-21Fig.2-21Fig.2-21 at page 26at page 26at page 26at page 26）实际气体实际气体实际气体实际气体与理想气体的差别与理想气体的差别与理想气体的差别与理想气体的差别 状态方程状态方程状态方程状态方程：Z Z Z Z 压缩性系数压缩性系数压缩性系数压缩性系数，与气体与气体性质性质性质性质、压力压力压力压力、温度温度温度温度有关。有关。过程方程过程方程过程方程过程方程：*实际循环进气量实际循环进气量实际循环进气量实际循环进气量 行程容积行程容积行程容积行程容积 V Vh h 理论循环理论循环理论循环理论循环 中，中，活塞每个行程所活塞每个行程所 吸进的气量吸进的气量吸进的气量吸进的气量；压力压力 与与 温度温度 仍为原始的气体压力仍为原始的气体压力 p p1 1 和和 温度温度 T T1 1。实际循环实际循环实际循环实际循环 中，活塞每个行程中，活塞每个行程 实际吸进的气量实际吸进的气量实际吸进的气量实际吸进的气量，若若折合成折合成折合成折合成 原始的压力原始的压力原始的压力原始的压力 和和 温度温度温度温度（p p1 1、T T1 1）行程容积行程容积行程容积行程容积 V Vh h 实际循环的吸气量实际循环的吸气量实际循环的吸气量实际循环的吸气量V Vs0s0（考虑泄漏量考虑泄漏量考虑泄漏量考虑泄漏量）进气系数进气系数进气系数进气系数：实际吸进的容积实际吸进的容积实际吸进的容积实际吸进的容积（不考虑泄漏不考虑泄漏不考虑泄漏不考虑泄漏）V Vs s/行程容积行程容积行程容积行程容积 V Vh h 容积系数容积系数容积系数容积系数：压力系数压力系数压力系数压力系数：温度系数温度系数温度系数温度系数：容积系数容积系数容积系数容积系数：余隙容积余隙容积余隙容积余隙容积 中高压气体膨胀，占去了活塞的一部分行中高压气体膨胀，占去了活塞的一部分行 V V 程，使吸进的气体减少了程，使吸进的气体减少了VV1 1 膨胀过程方程膨胀过程方程膨胀过程方程膨胀过程方程：由此可得：由此可得：代入得：代入得：相对余隙容积相对余隙容积相对余隙容积相对余隙容积，大小取决于，大小取决于 气阀气阀气阀气阀 在气缸上在气缸上 的布置方式。低压级的布置方式。低压级 0.07 0.12，中压级，中压级 0.090.14，高压级高压级 0.11 0.16。名义压力比名义压力比名义压力比名义压力比，p p2 2/p/p1 1，单级一般单级一般 3 34 4；n n 膨胀指数膨胀指数膨胀指数膨胀指数 大小取决于大小取决于 气体的性质气体的性质气体的性质气体的性质 和和和和 膨胀过程膨胀过程 传给气体的热量传给气体的热量传给气体的热量传给气体的热量：传给的传给的热量多热量多热量多热量多，膨胀指数小膨胀指数小膨胀指数小膨胀指数小，膨胀过程趋于，膨胀过程趋于 等温过程等温过程等温过程等温过程；传给的传给的热量少热量少热量少热量少，膨胀指数大膨胀指数大膨胀指数大膨胀指数大，膨胀过程趋于，膨胀过程趋于 绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程。（可根据（可根据 经验公式经验公式经验公式经验公式 计算）计算）注注注注：通常，通常，膨胀指数膨胀指数膨胀指数膨胀指数 压缩指数压缩指数压缩指数压缩指数：相对传热面积大相对传热面积大相对传热面积大相对传热面积大 膨胀过程膨胀过程膨胀过程膨胀过程 中气体的中气体的 容积容积容积容积/包围该部分气体的气缸包围该部分气体的气缸 表面积表面积表面积表面积 之比之比 压缩过程压缩过程压缩过程压缩过程 中气体中气体 容积容积容积容积/所包围的气缸所包围的气缸 表面积表面积表面积表面积 之比之比 温差大温差大温差大温差大 气缸接近气缸接近 缸盖部位缸盖部位缸盖部位缸盖部位 及及 活塞表面活塞表面活塞表面活塞表面 温度温度温度温度 都较高，所以都较高，所以 温差温差温差温差 对膨胀过程来说也要大些。故膨胀过程传给气体的热量可能对膨胀过程来说也要大些。故膨胀过程传给气体的热量可能 要比压缩过程传出的热量多。要比压缩过程传出的热量多。对于对于 实际气体实际气体实际气体实际气体：Z-Z-Z-Z-膨胀膨胀 /压缩终了压缩终了压缩性系数压缩性系数压缩性系数压缩性系数p2p1压力系数压力系数压力系数压力系数：进气阻力进气阻力进气阻力进气阻力 和和 阀腔中的压力脉动阀腔中的压力脉动阀腔中的压力脉动阀腔中的压力脉动 p pa a p p1 1，p p 将压力为将压力为 p pa a 的吸气量的吸气量 折合为折合为折合为折合为 p p1 1 的进气量的进气量 影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：进气阀进气阀进气阀进气阀 关闭时的关闭时的 弹簧力弹簧力弹簧力弹簧力 进气导管进气导管进气导管进气导管 中的中的 压力波动压力波动压力波动压力波动 进气阀关闭时的弹簧力：进气阀关闭时的弹簧力：进气阀关闭时的弹簧力：进气阀关闭时的弹簧力：气阀弹簧力设计正确，进气压力气阀弹簧力设计正确，进气压力接近大接近大接近大接近大 气压气压气压气压 时，第一级时，第一级 p=0.950.98 其余各级其余各级 p=0.91.0 进气导管中的压力波动：进气导管中的压力波动：进气导管中的压力波动：进气导管中的压力波动：决定于进气终了时进入气缸气流决定于进气终了时进入气缸气流压力波压力波压力波压力波 的的 相位相位相位相位 和和 波幅波幅波幅波幅 的大小：的大小：波峰波峰波峰波峰，增压增压增压增压，pa p1；反之反之 pa p1。p1 温度系数温度系数温度系数温度系数：大小取决于进气过程中大小取决于进气过程中加给加给加给加给 气体的热量气体的热量气体的热量气体的热量 T T 热量有两个来源：热量有两个来源：热量有两个来源：热量有两个来源：其一其一其一其一:进气过程中，自通道、缸壁和活塞进气过程中，自通道、缸壁和活塞 传给的热量传给的热量传给的热量传给的热量，与与 壁面和气体的壁面和气体的温差温差温差温差、活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度、气体密度气体密度气体密度气体密度 有关；有关；壁面温度壁面温度壁面温度壁面温度主要取决于：主要取决于：压力比压力比压力比压力比、气缸冷却气缸冷却气缸冷却气缸冷却 、气阀结构气阀结构气阀结构气阀结构。其二其二其二其二:为进气过程中由于为进气过程中由于压力损失压力损失压力损失压力损失 所消耗的功，也所消耗的功，也变成热量变成热量变成热量变成热量加加 给气体。（给气体。（Fig.名义进气压力线与进气压力线所围面积）名义进气压力线与进气压力线所围面积）一般情况下一般情况下一般情况下一般情况下，T T=0.90 =0.90 0.98 0.98 泄漏系数泄漏系数泄漏系数泄漏系数：一般一般 有油润滑有油润滑有油润滑有油润滑 压缩机压缩机 l l=0.90 =0.90 0.98 0.98 无油润滑无油润滑无油润滑无油润滑 压缩机压缩机 l l=0.85 =0.85 0.95 0.954.1.2.3 4.1.2.3 4.1.2.3 4.1.2.3 压缩机级的循环指示功压缩机级的循环指示功压缩机级的循环指示功压缩机级的循环指示功 *实际循环指示功实际循环指示功实际循环指示功实际循环指示功 假设假设假设假设：进进进进、排气过程压力排气过程压力排气过程压力排气过程压力 采用采用 平均值平均值平均值平均值；压缩与膨胀过程指数压缩与膨胀过程指数压缩与膨胀过程指数压缩与膨胀过程指数 用用 定值定值定值定值 表示表示 且且 相等相等相等相等。其中：其中：s s 进气进气进气进气相对压力相对压力相对压力相对压力损失损失损失损失 0 0 进、排气进、排气 过程中过程中 总的总的总的总的相对压力相对压力相对压力相对压力损失损失损失损失 d d 排气相对压力损失排气相对压力损失排气相对压力损失排气相对压力损失 名义压力比名义压力比名义压力比名义压力比 m m 压缩过程指数压缩过程指数压缩过程指数压缩过程指数 低压级：低压级：m=m=（0.950.950.990.99）k k 中、高压级：中、高压级：m=km=k 气缸冷却良好，气缸冷却良好，m值较小。值较小。1.3 1.3 1.3 1.3 多级压缩（中间冷却）多级压缩（中间冷却）多级压缩（中间冷却）多级压缩（中间冷却）1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 多级压缩的理由多级压缩的理由多级压缩的理由多级压缩的理由 节省压缩气体的指示功节省压缩气体的指示功节省压缩气体的指示功节省压缩气体的指示功（Fig.Fig.Fig.Fig.）节省功的根本原因节省功的根本原因 为为 中间冷却中间冷却中间冷却中间冷却 降低排气温度降低排气温度降低排气温度降低排气温度 排气温度排气温度排气温度排气温度 往往是限制压缩机往往是限制压缩机 压力比提高压力比提高压力比提高压力比提高 的主要原因。的主要原因。润滑油粘性、积炭、腐蚀、爆炸。润滑油粘性、积炭、腐蚀、爆炸。提高容积系数提高容积系数提高容积系数提高容积系数 多级压缩多级压缩 每级每级每级每级 余隙容积余隙容积余隙容积余隙容积 中气体膨胀所占容积中气体膨胀所占容积 气缸实际吸气量气缸实际吸气量 降低活塞力降低活塞力降低活塞力降低活塞力 多级压缩多级压缩 每级每级每级每级 容积容积容积容积（Fig.）因因 冷却冷却冷却冷却 而逐渐而逐渐 行程行程行程行程相同时，相同时，活塞面积活塞面积活塞面积活塞面积 活塞活塞 所受气体力所受气体力所受气体力所受气体力 每级每级每级每级 运动机构重量运动机构重量运动机构重量运动机构重量 ，机器，机器效率效率效率效率 4.1.3.2 4.1.3.2 4.1.3.2 4.1.3.2 级数的选择级数的选择级数的选择级数的选择*级数对性能的影响级数对性能的影响级数对性能的影响级数对性能的影响 级数级数级数级数 循环指示功循环指示功循环指示功循环指示功 机器总重量机器总重量机器总重量机器总重量 摩擦、流动损失摩擦、流动损失摩擦、流动损失摩擦、流动损失 *大、中型大、中型大、中型大、中型 压缩机级数选择：一般以压缩机级数选择：一般以 最省功最省功最省功最省功 为原则。为原则。小型小型小型小型 移动移动移动移动 压缩机：压缩机：重量重量重量重量 为主要矛盾，为主要矛盾，级数级数级数级数多取决于每级允许的多取决于每级允许的排气温度排气温度排气温度排气温度*往复式压缩机往复式压缩机往复式压缩机往复式压缩机 级数级数级数级数 与与与与 终压终压终压终压 间的关系间的关系间的关系间的关系：Table 2-2 at page244.1.3.3 4.1.3.3 4.1.3.3 4.1.3.3 压力比的分配压力比的分配压力比的分配压力比的分配最省功原则最省功原则最省功原则最省功原则：多级（：多级（z级）压缩机，级）压缩机，中间冷却中间冷却中间冷却中间冷却 完善完善完善完善（即级间温度（即级间温度 T Tx x=T=T1 1），），消耗功最省的条件消耗功最省的条件消耗功最省的条件消耗功最省的条件 为为 各级压力比相等各级压力比相等各级压力比相等各级压力比相等，且等于且等于总压力比的开总压力比的开总压力比的开总压力比的开z z次方次方次方次方。（推导过程略）。（推导过程略）理想气体理想气体理想气体理想气体时，时，各级压力比各级压力比各级压力比各级压力比相等相等即即各级消耗的功各级消耗的功各级消耗的功各级消耗的功相等相等。4.1.3.4 4.1.3.4 4.1.3.4 4.1.3.4 各级工作容积的确定（略）各级工作容积的确定（略）各级工作容积的确定（略）各级工作容积的确定（略）4.1.4 4.1.4 4.1.4 4.1.4 气阀（自学）气阀（自学）气阀（自学）气阀（自学）4.1.4.1 4.1.4.1 气阀结构气阀结构4.1.4.2 4.1.4.2 气阀工作原理气阀工作原理4.1.5 4.1.5 4.1.5 4.1.5 往复压缩机的密封（自学）往复压缩机的密封（自学）往复压缩机的密封（自学）往复压缩机的密封（自学）4.1.5.1 4.1.5.1 活塞环活塞环4.1.5.2 4.1.5.2 填料密封填料密封4.1.5.3 4.1.5.3 密封件材料密封件材料4.1.6 4.1.6 4.1.6 4.1.6 辅助设备（自学）辅助设备（自学）辅助设备（自学）辅助设备（自学）4.1.6.1 4.1.6.1 润滑及润滑设备润滑及润滑设备 润滑方式：润滑方式：飞溅润滑、喷雾润滑、压力润滑。飞溅润滑、喷雾润滑、压力润滑。润滑油的选择润滑油的选择4.1.6.2 4.1.6.2 冷却系统冷却系统 风冷系统风冷系统 水冷系统水冷系统4.1.6.3 4.1.6.3 管路系统管路系统4.2 4.2 4.2 4.2 热力性能、动力性能、调节与控制热力性能、动力性能、调节与控制热力性能、动力性能、调节与控制热力性能、动力性能、调节与控制4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 容积式压缩机的主要热力性能指标与结构参数容积式压缩机的主要热力性能指标与结构参数容积式压缩机的主要热力性能指标与结构参数容积式压缩机的主要热力性能指标与结构参数4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 吸气压力和排气压力吸气压力和排气压力吸气压力和排气压力吸气压力和排气压力 第一级第一级第一级第一级 吸入管道处吸入管道处吸入管道处吸入管道处 和和 末级末级末级末级 排出接管处排出接管处排出接管处排出接管处 的气体压力。的气体压力。（吸、排气压力可在（吸、排气压力可在很大范围内很大范围内 调节调节）4.2.1.2 4.2.1.2 4.2.1.2 4.2.1.2 容积流量和供气量容积流量和供气量容积流量和供气量容积流量和供气量*容积流量容积流量容积流量容积流量：单位时间内单位时间内 压缩机压缩机 最后一级最后一级最后一级最后一级 排出排出排出排出 的气体，的气体，换算到换算到 第一级第一级第一级第一级 进口进口进口进口状态的状态的 压力压力压力压力 和和 温度温度温度温度 时的气体容积值。时的气体容积值。*额定容积流量额定容积流量额定容积流量额定容积流量：特定特定特定特定 进口状态时的容积流量。进口状态时的容积流量。注注注注：压力变化范围较大时应考虑压力变化范围较大时应考虑 气体的气体的可压缩性可压缩性可压缩性可压缩性。被压缩气体含有被压缩气体含有 水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气 时，时，气体压力气体压力气体压力气体压力 水蒸气分压水蒸气分压；若若冷却冷却冷却冷却，且水蒸气分压，且水蒸气分压冷却后气体温度所对应的饱和蒸汽压冷却后气体温度所对应的饱和蒸汽压 水蒸气从气体中水蒸气从气体中 凝结析出凝结析出凝结析出凝结析出。（计算容积流量时应加上（计算容积流量时应加上析出析出析出析出的液体和气体，减去的液体和气体，减去加入加入加入加入的气体）的气体）*供气量供气量供气量供气量或或或或标准标准标准标准容积流量容积流量容积流量容积流量 容积流量折算到容积流量折算到 标准状态标准状态标准状态标准状态（1 1atmatm，00或或或或1515）时的时的干气干气干气干气容积值容积值容积值容积值2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 排气温度排气温度排气温度排气温度 压缩机压缩机末级末级末级末级 排出气体的温度排出气体的温度2.1.4 2.1.4 2.1.4 2.1.4 功率和效率功率和效率功率和效率功率和效率*功与功率功与功率功与功率功与功率指示功指示功指示功指示功NiNi：直接用于直接用于 压缩气体压缩气体压缩气体压缩气体 的功的功 摩擦功摩擦功摩擦功摩擦功：用于克服用于克服 机械摩擦机械摩擦机械摩擦机械摩擦 的功的功 轴功轴功轴功轴功NzNz：主轴主轴主轴主轴 需要的总功，需要的总功，指示功指示功指示功指示功 +摩擦功摩擦功摩擦功摩擦功 比功率比功率比功率比功率：单位容积流量单位容积流量单位容积流量单位容积流量 所消耗的功。所消耗的功。常作为常作为 经济性评价经济性评价经济性评价经济性评价 的指标（的指标（同类型同类型同类型同类型压缩机比较，应在压缩机比较，应在 排气压力排气压力排气压力排气压力 相同，相同，冷却工况相同冷却工况相同冷却工况相同冷却工况相同 的条件下进行。）的条件下进行。）*效率效率效率效率 机械效率机械效率机械效率机械效率 mm：指示功率指示功率指示功率指示功率/轴功率轴功率轴功率轴功率 中、大型压缩机中、大型压缩机m：0.900.96；小型压缩机小型压缩机m：0.850.92；微型压缩机微型压缩机m：0.820.90。注注注注：往复活塞式压缩机的分类往复活塞式压缩机的分类往复活塞式压缩机的分类往复活塞式压缩机的分类 按排气压力按排气压力按排气压力按排气压力 鼓风机、低压压缩机（鼓风机、低压压缩机（1 1MPaMPa）、）、中压压缩机（中压压缩机（1010MPaMPa）、高压压缩机（高压压缩机（100100MPaMPa）、超高压压缩机（、超高压压缩机（100100MPaMPa）（通风机（通风机15kPa；15kPa鼓风机鼓风机340kPa；压气机；压气机 340kPa）按排气量范围按排气量范围按排气量范围按排气量范围（m3/min，按按进气状态进气状态计）计）微型压缩机：微型压缩机：1 小型压缩机：小型压缩机：110 中型压缩机：中型压缩机：1060 大型压缩机：大型压缩机：60 按气缸排列方式按气缸排列方式按气缸排列方式按气缸排列方式（Fig.2-5 at page 16）立式、卧式、对动式、对置式、角度式。立式、卧式、对动式、对置式、角度式。按级数按级数按级数按级数 单级、两级、多级。单级、两级、多级。按气缸容积的利用方式按气缸容积的利用方式按气缸容积的利用方式按气缸容积的利用方式 单作用式、双作用式、级差式（单作用式、双作用式、级差式（Fig.2-28 at page 36）。）。等温效率等温效率等温效率等温效率 等温等温等温等温 轴轴轴轴效率效率效率效率（全等温效率全等温效率全等温效率全等温效率）isisisis ：理论理论理论理论 等温等温等温等温 循环循环 指示功率指示功率指示功率指示功率/实际实际实际实际循环的循环的 轴功率轴功率轴功率轴功率 通常压缩机通常压缩机 isisisis 0.60 0.60 0.60 0.600.750.750.750.75 （上限一般指（上限一般指中中中中、大型大型大型大型压缩机，下限指压缩机，下限指高速小型高速小型高速小型高速小型压缩机）压缩机）绝热效率绝热效率绝热效率绝热效率 绝热轴效率绝热轴效率绝热轴效率绝热轴效率：理论理论理论理论 绝热绝热绝热绝热 循环循环 指示功指示功指示功指示功 /实际实际实际实际 循环循环 轴功率轴功率轴功率轴功率 大型压缩机大型压缩机adad：0.800.800.850.85；中型压缩机中型压缩机adad：0.700.700.800.80；小型压缩机小型压缩机adad：0.650.650.700.70。注注注注：实际实际实际实际 压缩机的压缩过程压缩机的压缩过程趋于趋于 绝热绝热绝热绝热 过程过程 4.2.1.5 4.2.1.5 4.2.1.5 4.2.1.5 活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度 活塞速度活塞速度活塞速度活塞速度：随曲轴转角而变化。随曲轴转角而变化。活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度活塞平均速度：对压缩机性能的影响对压缩机性能的影响对压缩机性能的影响对压缩机性能的影响：对压缩机摩擦副耐久性的影响。对压缩机摩擦副耐久性的影响。对气阀布置的影响。对气阀布置的影响。4.2.1.4.2.1.4.2.1.4.2.1.转速转速转速转速 转速选择与转速选择与流量流量流量流量、压缩机的、压缩机的重量和尺寸重量和尺寸重量和尺寸重量和尺寸，以及机器的，以及机器的耐久性耐久性耐久性耐久性 和和 经济性经济性经济性经济性 有关。有关。4.2.1.4.2.1.4.2.1.4.2.1.行程行程行程行程4.2.1.4.2.1.4.2.1.4.2.1.气缸直径气缸直径气缸直径气缸直径4.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 动力性能动力性能动力性能动力性能（略）（略）4.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 容积式压缩机的调节方式及其控制容积式压缩机的调节方式及其控制容积式压缩机的调节方式及其控制容积式压缩机的调节方式及其控制4.2.3.1 4.2.3.1 4.2.3.1 4.2.3.1 气量的调节方式气量的调节方式气量的调节方式气量的调节方式 根据根据 耗气量耗气量耗气量耗气量 的变化，调节的变化，调节 容积流量容积流量容积流量容积流量。调节要求调节要求调节要求调节要求：连续连续连续连续 调节、调节、分级分级分级分级 调节、调节、间断间断间断间断 调节。调节。调节工况调节工况 经济性好经济性好经济性好经济性好（耗功小）。（耗功小）。调节系统调节系统 简单简单简单简单、安全、安全 可靠可靠可靠可靠、操作维修、操作维修 方便方便方便方便。理论基础理论基础理论基础理论基础：通过调节通过调节 转速转速转速转速 和和 各各各各系数系数系数系数 改变改变 流量流量流量流量 转速调节转速调节转速调节转速调节 优点优点优点优点：实现实现 连续的连续的连续的连续的 气量调节；气量调节；调节工况调节工况 比功率比功率比功率比功率 消耗小；消耗小；压缩机压缩机 各级压力比各级压力比各级压力比各级压力比 保持不变；保持不变；无需设置专门的无需设置专门的 调节机构调节机构调节机构调节机构。缺点缺点缺点缺点：受受 原动机调节范围原动机调节范围原动机调节范围原动机调节范围 限制；限制；低转速低转速低转速低转速 气阀工作不正常。气阀工作不正常。管路调节管路调节管路调节管路调节 a.a.进气节流进气节流进气节流进气节流 进气管阻力进气管阻力进气管阻力进气管阻力 pppp 气量气量气量气量 调节调节结构简单结构简单结构简单结构简单，用于用于小范围小范围小范围小范围调节调节 （80%80%100%100%），），），），或或 偶尔偶尔偶尔偶尔调节。调节。p1b.b.切断进气切断进气切断进气切断进气 关闭进气管关闭进气管关闭进气管关闭进气管，压缩机为，压缩机为空运行空运行空运行空运行（间断调节间断调节间断调节间断调节）（Fig.2-65）。）。结构简单结构简单结构简单结构简单；适用于；适用于中、小压缩机中、小压缩机中、小压缩机中、小压缩机。注注注注：切断进气后切断进气后排气温度排气温度排气温度排气温度 会出现短暂的会出现短暂的 ；进气压力进气压力进气压力进气压力 作用在作用在活塞上活塞上活塞上活塞上 的的压力差压力差压力差压力差 起动困难起动困难起动困难起动困难。c.c.进、排气管连通进、排气管连通进、排气管连通进、排气管连通 排气管排气管排气管排气管 经由经由 旁通管路旁通管路旁通管路旁通管路和和旁通阀门旁通阀门旁通阀门旁通阀门 与与 进气管进气管进气管进气管 相连接。相连接。分为分为 节流连通节流连通节流连通节流连通 和和 自由连通自由连通自由连通自由连通：节流连通节流连通节流连通节流连通 根据需要气量，根据需要气量，节流阀节流阀节流阀节流阀 开至开至 适当程度适当程度适当程度适当程度 部分气体部分气体部分气体部分气体 经旁通回入进气管。经旁通回入进气管。适用于适用于 偶尔调节偶尔调节偶尔调节偶尔调节 或或 小幅度调节小幅度调节小幅度调节小幅度调节。优点优点优点优点：结构简单结构简单结构简单结构简单，连续调节连续调节连续调节连续调节；调节；调节紧急性好紧急性好紧急性好紧急性好。缺点缺点缺点缺点：调节调节经济性差经济性差经济性差经济性差（属于（属于高压气体节流高压气体节流高压气体节流高压气体节流，压缩机功耗无减少）。，压缩机功耗无减少）。自由连通自由连通自由连通自由连通 旁通阀旁通阀 全开全开全开全开 高压气体高压气体自由自由自由自由流入进气管路（仅克服旁通管和旁通阀阻力）流入进气管路（仅克服旁通管和旁通阀阻力）常用于常用于大型大型大型大型 高压高压高压高压 压缩机压缩机 起动释荷起动释荷起动释荷起动释荷 优点优点优点优点：调节调节结构简单结构简单结构简单结构简单；调节；调节紧急性好紧急性好紧急性好紧急性好；调节；调节经济好经济好经济好经济好。缺点缺点缺点缺点：间断调节间断调节间断调节间断调节；逆止阀逆止阀逆止阀逆止阀阻力损失阻力损失阻力损失阻力损失。（为防止管系中原有的高压气体倒流入进气管，（为防止管系中原有的高压气体倒流入进气管，应在应在旁通管路之后旁通管路之后的的排气管段排气管段排气管段排气管段 设置设置逆止阀逆止阀逆止阀逆止阀）压开进气阀调节压开进气阀调节压开进气阀调节压开进气阀调节（Fig.2-66 at p59 Fig.2-66 at p59）压开装置压开装置压开装置压开装置，进气阀进气阀进气阀进气阀 强制压开强制压开强制压开强制压开，使进气阀，使进气阀 全部全部全部全部 或或 部分部分部分部分 丧失丧失正常工作能力，正常工作能力，进气阀片进气阀片进气阀片进气阀片 不能不能 自动自动自动自动 关闭，使关闭，使 吸进的气体吸进的气体吸进的气体吸进的气体，在在 压缩压缩压缩压缩 和和 排气排气排气排气 行程中仍行程中仍 回入进气管回入进气管回入进气管回入进气管，达到调节气量目的。，达到调节气量目的。a.a.全行程压开进全行程压开进全行程压开进全行程压开进气阀气阀气阀气阀（Fig.2-67 at page 60Fig.2-67 at page 60）全部行程全部行程全部行程全部行程 中，气阀始终处于强制压开状态，吸进的气体将中，气阀始终处于强制压开状态，吸进的气体将全部全部全部全部自进气阀自进气阀自进气阀自进气阀 回出回出回出回出，容积流量容积流量容积流量容积流量=0=0=0=0。间断调节间断调节间断调节间断调节；调节调节经济性好经济性好经济性好经济性好（空运行状态）。（空运行状态）。b.b.b.b.部分行程压开部分行程压开部分行程压开部分行程压开进气阀进气阀进气阀进气阀 （Fig.2-68 at page 60Fig.2-68 at page 60）进气行程结束时进气行程结束时进气行程结束时进气行程结束时，进气阀，进气阀 强制顶开；强制顶开；强制顶开；强制顶开；进入压缩行程后进入压缩行程后进入压缩行程后进入压缩行程后 气体从气缸中气体从气缸中 回入进气管回入进气管回入进气管回入进气管；到到一定时候一定时候一定时候一定时候 强制作用取消强制作用取消强制作用取消强制作用取消，进气阀关闭进气阀关闭进气阀关闭进气阀关闭，在剩余行程中气体，在剩余行程中气体受受受受 到压缩到压缩到压缩到压缩 并并 排出排出排出排出。可实现可实现连续调节连续调节连续调节连续调节；适用于；适用于转速较低转速较低转速较低转速较低的压缩机。的压缩机。连通补助容积连通补助容积连通补助容积连通补助容积（Fig.2-70Fig.2-70，2-702-70 at page 61at page 61 ）气缸上设置气缸上设置补助容积补助容积补助容积补助容积，调节时接入气缸工作腔，调节时接入气缸工作腔 余隙容积余隙容积余隙容积余隙容积 容积系数容积系数容积系数容积系数V V V V 容积流量容积流量容积流量容积流量。补助容积的接入方式补助容积的接入方式补助容积的接入方式补助容积的接入方式可以是可以是连续连续连续连续、分级分级分级分级、间断间断间断间断 的。的。4.2.3.2 4.2.3.2 4.2.3.2 4.2.3.2 调节系统调节系统调节系统调节系统4.3 4.3 4.3 4.3 容积式压缩机的可靠性容积式压缩机的可靠性容积式压缩机的可靠性容积式压缩机的可靠性 （略）（略）（略）（略）4.4 4.4 4.4 4.4 回转式压缩机回转式压缩机回转式压缩机