往复式压缩机
在膨胀和压缩过程中,因为气体与气缸壁之间存在热交换,使得压 缩过程指数与膨胀过程指数不断变化,并非常数。
20机的性能参数主要包括: 排气压力 排气温度 排气量 功率和效率
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2.1 吸气/排气压力
往复压缩机的吸气和排气压力分别指第一级吸入管道处和末级排出 接管处的气体压力,因为压缩机采用的是自动阀,气缸内的压力取决于 进、排气系统中的压力,即由“背压”决定。所以吸、排气压力是可以 改变的。
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1.1 理论工作循环
为了更好地理解活塞压缩机的工作原理,这里重点介绍理论工作循 环。假定压缩机没有余隙容积,没有吸、排气阻力,没有热量交换,则 压缩机工作时,汽缸内的压力和容积的关系如下图所示。压缩机的理论 工作过程可以简化成下图示的三个热力过程。
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1.1 理论工作循环
排气温度可以计算校核,T2=T1(P2/P1)n-1/n 排气温度应进行监控: 排气温度过高会造成润滑油润滑性能下降,轻质油挥发污染气体, 润滑油积碳堵塞阀槽,活塞环软化或加速磨损,非金属阀片融化等。
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2.3 容积流量
往复压缩机的容积流量是指在单位时间内经压缩机压缩后在压缩机 最后一级排出的气体,换算到第一级进口状态的压力和温度时的气体容 积值,单位是M3/min或M3/h。
1st stage
Q 2nd stage
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3 bar 1 bar
8 bar 3 bar
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2.6 多级压缩的理由/优势
1. 可以节省压缩气体的指示功, 下图为两级压缩与单级压缩所耗功之比。当第一级压缩达到压力P2
后,将气体引入中间冷却器中冷却,使气体冷却到原始温度T1.因此使排 出的气体容积由V2减至V2’,然后进入第二级压缩到最终压力。这样, 从图中可以看出,实行两级压缩后,与一级压缩相比节省了图中绿色区 域的功。
压缩机铭牌上的吸、排气压力是指额定值,实际上只要机器强度、 排气温度、电机功率和气阀工作许可,他们是可以在很大范围内变化的 。
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2.2 排气温度
排气温度是指压缩机末级排出气体的温度,它应在末级气缸排出管 处测得。多级压缩机末级之前各级的排气温度称为该级的排气温度,在 相应级的排气接管处测得。
实际上,由于受冷却速度的限制以及和外界的热量交换,不可能实 现等温过程和绝热过程,一般都为多变压缩过程。
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1.2 实际工作循环
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1.2 实际工作循环
压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄露,每个循 环的排气量总小于实际吸气量。压缩机的进气阻力过大,会造成压缩机 排气量减少。余隙容积过大会降低排气量,使指示功图面积变小。
吸气—活塞自0点移至1点,吸气阀打开, 气体在P1压力下进入气缸。
压缩—活塞自1点移至2点,吸排气阀均关 闭,此过程为多变压缩过程,气缸内的气体压 力升至P2。
排气—活塞从2点移至3点,压力为P2的气 体等压排出气缸。
过程0-1-2-3-0构成了压缩机的理论工作循 环,压缩机完成一个理论循环所消耗的功即为 图中0-1-2-3-0所代表的面积。
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1.2.1 实际过程与理论过程的区别
由于余隙容积的存在,实际工作循环由膨胀、吸气、压缩、排气四 个过程组成,而理论循环无膨胀过程。
实际吸、排气过程中存在阻力损失,使实际气缸内吸气压力小于吸 入管路内气压、实际气缸内排气压力高于排出管路内气压;吸、排气过 程中有压力波动、温度变化。
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前言
压缩机按结构型式不同,分类如下:
压缩机
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速度型 容积型
轴流式 离心式
混流式 回转式 往复式
滑片式 螺杆式 转子式 膜式
活塞式
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1.工作原理
往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运 动。
当曲轴旋转时,通过连杆的传动,驱动活塞便做往复运动,由气缸 内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴 旋转一周,活塞往复一次,气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程, 即完成一个工作循环。
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1.1 理论工作循环
压缩机在压缩气体的过程中,温度会逐步升高,是个多变的过程。 实际压缩循环比理论压缩循环多了一个热膨胀的过程。随着热膨胀的逐 步增加压力升高,温度也升高,功耗随之加大。所以,在理论上等温压 缩循环的功耗最小。
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1.2 实际工作循环
压缩机中最常见的压缩过程为等温、绝热及多变过程。在同一压缩 范围内,等温压缩耗功最小,绝热过程耗功最大,多变压缩介于两者之 间。
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2.5 功率和效率
压缩机消耗的功,一部分直接用于压缩气体,另一部分是用于克服 机械摩擦。前者称为指示功,后者称为摩擦功,二者之和为主轴所需的 总功,称为轴功。
单位时间所消耗的功称为功率。
指示功率与总功率的比值即为压缩机的效率。
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2.6 多级压缩
所谓多级压缩是将气体的压缩过程分在若干级中进行,并在每级压 缩后将气体导入中间冷却器进行冷却。如图所示
课件提纲
1 工作原理 2 性能参数 3 结构 4 操作运行
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前言
压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在石油化工厂中,压 缩机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体,以满足石油化工生 产工艺的需要。压缩机按其工作原理可分为速度型和容积型两种。 速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下,得到巨大的动能 ,随后在扩压器中急剧降低,使气体的动能转变为势能,也就是压力能 。 容积型压缩机靠在气缸内作往复或回转运动的活塞,使容积缩小而 提高气体压力。
压缩机的额定容积流量,即在压缩机铭牌上标注的容积流量是指在 特定的进口状态下(进口压力0.1MPa,温度20℃)时的容积流量。
对于实际气体,若是在高压下测得的气体容积,则换算时要考虑到 气体可压缩性的影响。
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2.4 供气量
往复压缩机排气量随压缩机的进口状态而变,它不反映压缩机所排 气体的物质数量。化工工艺中使用的压缩机,由于工艺计算的需要,需 将容积流量则算到标准状态(1.013x105MPa,0℃)时的干气容积值,此 值称为供气量或者标准容积流量。