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西安交通大学 往复式压缩机 期末考试
26. 往复式压缩机冷却系统的三种形式,区别、优缺点及应用场合。为何较 低温度的水应当先冷却中间冷却器后冷却气缸? 答:冷却系统:①串联式(冷却水先进入中间冷却器,然后通入一级气缸水套, 然后通入二级气缸水套,然后通入后冷却器。配管简单,仅适 用于两级压缩,所有冷却水管尺寸一样,增加机组重量且不经 济,检查不方便。 ) ②并联式(冷却水分别通入各冷却部位,适宜于多级压缩机,各 中间冷却器都能得到较好冷却, 方便调节各出水量, 检查方便。 但配管复杂,不过当中冷器距主机远时比串联式方便) ③混连式(冷却水先通入各中间冷却器,然后进入其前各气缸冷 却水套。具有串联和并联的优点。 ) 原因:在压缩时,等温压缩是最省功的,为了接近实现等温循环,使用 多级压缩中间冷却方式, 因此中间冷却器是为了将各级排气气体 冷却至接近第一级进气温度,因此希望中间冷却器温度较低。而 冷却气缸温度不宜过低, 不然将可能导致水分析出产生液击现象 等危害。 27. 受力、排气温度、余隙容积对压缩机级的压比的影响? 答: 28. 气阀的设计要求和参数有哪些,各种设计参数对气阀运动规律和性能的影响; 气阀的流量系数的物理意义,各种气阀流量系数的比较? 答:设计要求:①可靠性、耐久性高 ②阻力损失小 ③良好的密封性,启闭及时迅速 ④余隙容积小 ⑤噪声小 ⑥工艺性好 参数: ①压力损失 ②气阀弹簧刚性和弹簧力(开启瞬间希望弹簧力小,关闭过程也要 求弹簧力小,而在升程过程中需要一定的弹簧力) ③阀片升程(调节升程大小限制阀片速度 流量系数:其值与气阀通流面积的乘积即为气阀的有效通流面积。代表因为 存在阻力,几何截面与有效通流面积的比值。 比较:①环状阀:各环阀片运动不完全协调一致,影响压力损失。直流阀流 量系数大 ②网状阀 ③碟阀:气流通过发作密封面时比较缓和并有扩压作用,减少压力损 失 ④菌阀 ⑤条状阀、舌簧阀 ⑥直流阀:流量系数大,压力损失小
摩擦力:往复:
回转: 19. 能根据活塞力计算连杆力、切向力、法向力。 答:活塞力为
Fp ,连杆力为Fl ,切向力为FT ,法向力为FR
20. 能推倒典型往复压缩机结构的惯性力、力矩平衡情况(对动式、对置式、V 型、W型) 答:对动式:
往复惯性力矩=FI*a,可以将列间距a做的比曲拐错角为180度的结构小很多,惯 性力矩不大,旋转惯性力矩可通过平衡质量平衡。 对置式:①两列对置式:
②三列对置:
V型(取m相等,=90) :
W型(取m相等,=60) :
21. 能知道典型往复压缩机结构的切向力均匀性(对动式、对置式、 V型、W型) 答:对动式:两列切向力合成时,刚好是峰值互相叠加; 对置式:两列切向力相位角差180度合成; V型:两列切向力相位角差合成; W型:三列切向力相位角差、、合成。 知道切向力曲线时,求计算飞轮矩的方法。 答:
Vhj
j
则
Pj+1
vj
(气缸直径圆整) 则
则
Pj+1 Pj+1 Pj+1
(余隙调整)
0j 则pj J级泄漏 Tj+1
则 则
则
(压力损失)
lj
则
(泄漏)
Pj+1
Байду номын сангаас
(进气温度)
17. 熟练推导曲轴连杆活塞式压缩机中惯性力(往复、旋转)
18. 熟悉气体力、摩擦力(往复、旋转)的计算。 答:气体力:
25. 能根据压缩机的结构形式,设计合理的气缸冷却方式和结构;气缸的冷却方 式有哪些,各种方式的特点与优缺点;如何选用;各种冷却方式对压缩机设计有 何影响;冷却器的结构、类型、特点,在压缩机系统中如何选用,冷却器的设计 步骤。 答:气缸选用冷却方式及结构:①小型微型,单作用式,空冷(气缸体、气缸头 有环形翅片。自然对流风冷式翅片纵向布置, 强制对流风冷式翅片横向布置。 ) ②低于7MPa,低压级,气缸由普通铸铁或高强 度铸铁铸造,三层缸壁,设置气缸工作腔、水 套、气套,水冷 ③压力大于7MPa至14MPa用铸钢气缸,气缸冷 却水套是加工到最后围上一层薄钢板制成的。 ④压力大于14MPa, 或压力虽较低但无铸钢条件 时,采用锻钢气缸。 a.平板式:由平板、两板间 V 型铁嵌条、两 板侧波浪形翅片钎焊而成。 b.螺旋板式 板式特点:单位体积热交换面积大,结构紧 凑,强度只适用于低压,清洗困难,制造要 求高。
a.蛇管式:将管子绕成螺旋式,置于壳体中,气在 管内,水在管外。结构简单,制造方便,可组合使 用,压力高低不限,但冷却效果较差。 b.套管式:管子外面再套一个管子。气在管间,水 在管内的适用于压力在 2000*10000Pa 以下,高压 的气在管内。 内管外侧焊有纵向翅片。 结构不紧凑, 适用于高压。 c.列管式:一束平行排列的光圆管,胀接于两块端 板上,依靠特设隔板使气流垂直掠过管束,为保持 气流速度,隔板间距是变化的。水管内流动易于清 洗水垢。如水在管外,适用于高压,只能用化学方 法清洗水垢。
④余隙调节
14. 多级压缩时,第一级排气量变化后,进排气压力不变时,各级压力如何变化 (能定量分析) 答:
15. 多级压缩时,进排气压力变化后,各级压力如何变化(能定量分析) 答:
16. 多级压缩时,某一级气量变化时,各级压比变化(能定性分析) 答:如果排气系统输入气体量大于输出气体量,系统内的气体量就不断增加,背 压不断提高, 压缩机的排气压力就相应提高。 如果排气系统中输入小于输出, 则系统内的气量逐渐减小,背压降低,排气压力就相应降低。
②管路调节
③气阀调节
A. 全行程压开进气阀调节(调节时压缩机消耗功仅为气体 进出排气阀时克服气阀阻力需要的功和空转摩擦功,经 济性高) B. 部分行程压开进气阀调节(通过对进气阀关闭的迟早控 制,其本质是改变泄露系数来改变容积流量。该调解方 法功耗与容积流量几乎成正比,经济性好。但由于压开 装置对阀片的频繁冲击,常会影响阀片的寿命和密封的 严密性。 A. 连通补助容积调节(经济性较好) B. 部分行程连通补助容积调节(经济性好) (余隙调节多为大中型压缩机采用)
缸行程容积和转速计算的理论容积流量的比值。 泄露系数:补偿该级及以后各级中因气体泄漏导致吸进气量的相对减少。 析水系数: 该级前所有冷却器中因水份析出而引起的该级吸气量的相对减少。 净化系数:该级前由于气体净化(或加入)引起该级进气量的相对减少。 10. 排气压力是如何建立的?什么是额定排气压力和实际排气压力? 答:如何建立:最终排出压缩机的气体压力,在最终贮气筒处测量。 额定排气压力:设计工况的排气压力。 实际排气压力:排气压力高低并不取决于压缩机本身,而是由压缩机排气系 统内的气体压力,即被压决定。 11. 为什么要控制排气温度?如何控制? 答:原因:由于被压缩气体性质要求,或工作腔中润滑油的要求,或活塞密封材 料的要求,排气温度(包括各级排气温度)均要做出必要限制。 如何:①采用多级压缩 ②加强级间冷却 ③加强气缸外冷却或喷液冷却 ④减小吸气加热及进排气阻力损失 12. 熟悉压缩机指示功率、轴功率、等温效率、绝热效率等概念,理解效率的本 质是反映特指方面的损失。 答:指示功率:压缩机的实际指示功率Pi为各级指示功率之和。 轴功率:驱动机传给压缩机主轴的功率被称为轴功率。 等温效率:压缩机理论循环等温功率与轴功率之比。 绝热效率:压缩机理论循环绝热功率与轴功率之比。
5. 进气系数的意义是什么?在指示图中如何表示?理想气体的容积系数、压力 系数、温度系数关系式? 答:意义:实际进气量Vs与理论进气量Vh的比值称为进气系数。 在指示图如何表示:将 在图中已表示。 折算到名义进气温度下的实际循环进气量Vs,Vh
容积系数:
压力系数:
温度系数: 积。
其中,
是将
折算到名义压力P1下的容
13. 了解排气量调节的方式及各种方法的优缺点? 答: ①转速调节 (容积流量及轴功率几乎与转速成比例变化。 当压缩机停转时, 容积流量与轴功率都为零。指示图的形状无明显变化,气体力不变。各种 调节方法中经济性最好,但对电机的要求较高。)
A.进气节流调节(受到排气温度的限制及经济性较差的缘 故,一般只应用在调节幅度较小的情况。) B.截断进气调节(经济性好,但截断进气口后,进气压力 不断降低,使压比不断增加,造成短时间内排气温度升高; 进气压力降低,还造成作用在活塞上的压差增加,气体力增 大形成转矩高峰,造成压缩机启动困难) C.进排气连通调节(进排气自由连通调节经济性好,利于 启动释荷; 节流连通调节实质是压缩机排气状态下泄漏量增 大,经济性差。
冷却器: ①板式冷却器:
②管式冷却器:
设计时注意:①气缸冷却只需使缸壁不致因温度过高而影响润滑油性能,所 以要求不高,且不能过度冷却导致压缩后水蒸气分压力提高, 气体中水分在缸壁凝结恶化润滑。当水分排不出去将导致水 击现象。 ②压缩临界温度高的气体,压力达临界压力后冷却时的温度不 得低于其体临界温度。这类气体当压力比不大,排气温度不 超100度,甚至可不进行气缸冷却。 ③对于一些临界温度高于常温的,冷却水温应提高到60~80度。 步骤:首先求得气体释放的热量,其次根据一定的结构形式确定换热系数及 平均温差,最后确定所需换热面积;或者相反先确定一面积 再验算其换热能力,看是否符合要求。
1. 从原理、结构、用途上如何划分压缩机? 答:原理:容积式压缩机和动力式压缩机。 结构:
用途:①动力用压缩机 ②化工工艺用压缩机 ③制冷和气体分离用压缩机 ④气体输送用压缩机 2. 为什么要定义级的理论循环?级的理论循环是如何定义的?说明研究分析压 缩机时理论循环的意义? 答:原因:? 如何定义: ①无余隙容积 ②进排气过程无流动阻力损失 ③进排气过程无气 流脉动 ④进排气过程无热交换 ⑤无泄漏 ⑥过程指数为常数 意义:是研究压缩机实际工作过程的基础。 3. 级的实际循环与理论循环的差别是什么?为什么会有这些差别? 答:①存在气体膨胀线(存在余隙容积) ②进气过程线低于名义进气压力线,排气过程线高于名义排气压力线,且有 非直线(存在进排气压力损失及压力脉动) ③压缩、膨胀过程的过程指数是变化的(由于泄漏、传热等的影响) 4. 压缩机实际循环指示图? 答: