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西安交通大学 往复式压缩机 期末考试
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。
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。
Vhj
P 则 j+1 (气缸直径圆整)
P j则 vj 则 j+1 (余隙调整)
0j 则 pj P 则 j+1 (压力损失)
J P 级泄漏 则 lj 则 j+1
(泄漏)
Tj+1
P 则
j+1
(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:
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。
F F F F 答:活塞力为 p ,连杆力为 l ,切向力为 T ,法向力为 R
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。
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:
5. 进气系数的义是什么?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
8. 容积流量的定义? 答:单位时间内,压缩机最后一级排出的气体量,换算到第一级进口压力、温度 下的容积。
9. 排气系数的意义和作用;泄露系数、析水系数、净化系数的含义?
答:排气系数意义:
它等于压缩机实际容积流量与单纯按气
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。
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。
24. 能根据气量和压力,设计选取压缩机的级数、列数,选取合适的结构形式, 并绘制相应的简图。 答:级数:①对于大型连续运转压缩机,省功最重要
②对于微小型压缩机,成本低、价格低最重要 ③保证运转可靠,机器寿命高,各级压比不应过高 ④对温度要求严格的特殊压缩机,级数多少取决于排气温度限制 列数:为获得好的动力平衡性能,列数以等于或多于两列为宜;只有微型的 低压或高压压缩机采用单列。最大活塞里为(2~22)*1000N时取2~4列,大于 22*10000N取3~8列,国外大型对动式有多达10列的。小于2*10000N大都无十 字头,取2~4列。冷冻压缩机有多达16列。 级在列中配置:①各列活塞力要均衡
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。
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
补:分析影响容积系数的诸因素? 答:①相对余隙容积
②压力比 ③膨胀系数(热交换起决定作用,m大趋向绝热。高转速来不及换热,趋近 绝热;压比高因壁温高,m小;冷却好的,气体与气缸温差小,趋近绝热;气体 漏入,m小;气体漏出,m大) ④实际气体
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
6. 分析影响实际循环指示功的诸因素? 答:①进排气压力损失 ②泄漏和传热影响 ③进气系数影响
7. 为什么要多级压缩?如何确定级数和各级压力比? 答:原因:①提高压缩机经济性
②降低排气温度 ③提高容积效率 ④降低气体作用力 如何确定级数:①对于大型连续运转压缩机,省功最重要
②对于微小型压缩机,成本低、价格低最重要 ③保证运转可靠,机器寿命高,各级压比不应过高 ④对温度要求严格的特殊压缩机,级数多少取决于排气温度
冷却器:①板式冷却器:
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。
②管式冷却器:
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。
限制 如何确定压力比:实际压缩机中存在压力损失、回冷不完善、余隙容积、热
交换、泄漏等,实际压力比并非是等压比分配。按等压比 分配或等功原则分配压力比可以使压缩机总指示功最小。
(注:为使各级排气温度不致过高,应适当增加第一级压比
及降低高压级压比。但考虑到容积效率,第一级压比不宜 取高。适当增加低压级压比可减小压力损失。末级压比应 取低些)
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):
②减少气体泄漏,使相邻容积压力差较小 ③曲轴一侧配置较低压力级,便于密封 ④制造装配方便
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
③气阀调节 ④余隙调节
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。
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。)
②管路调节
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。
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: