压缩机热力计算
压缩机热力性能的计算举例
研究新型热力性能参数的方法 和标准是当前研究的热点。
新型热力性能参数的应用将推 动压缩机的技术进步和产业升 级。
压缩机热力性能与其他性能的综合优化
压缩机的热力性能与其他性能之间存在相互影响， 需要进行综合优化。
通过多学科交叉的方法，研究压缩机的整体性能 优化是未来的发展方向。
综合优化将有助于提高压缩机的性能指标，满足 不同领域的需求。
压缩机热力性能的计算举例
目录
• 压缩机热力性能概述 • 压缩机热力性能计算方法 • 压缩机热力性能的实例计算 • 压缩机热力性能的优化建议 • 压缩机热力性能的未来发展趋势
01 压缩机热力性能概述
压缩机热力性能的定义
压缩机热力性能是指压缩机在工作过 程中，其内部气体的压力、温度、体 积等参数的变化情况，以及压缩机的 能量转换效率、热效率等性能指标。
压缩机的效率计算
效率计算公式
$eta = frac{3600 times text{理 论排气量}}{text{实际耗电量} times 3600}$
理论排气量
根据压缩机型号和设计参数计算得 出。
实际耗电量
通过测量压缩机的输入功率和运行 时间计算得出。
压缩机的功率消耗计算
功率消耗计算公式
$P = frac{text{实际耗电量}}{3600}$
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压缩机热力性能的参数
进气压力
指压缩机吸入的气体在吸入时 的压力。
效率
指压缩机在工作过程中，实际 输出的功率与理论最大输出功 率的比值。
排气压力
指压缩机排出的气体在排出时 的压力。
压缩比
指压缩机的排气压力与进气压 力的比值。
压缩机吸气热量计算公式
压缩机吸气热量计算公式在工业生产中，压缩机是一种非常重要的设备，它可以将气体压缩成高压气体，用于各种工艺过程中。
在压缩机的运行过程中，会产生大量的热量，这些热量需要得到合理的处理和利用。
因此，了解压缩机吸气热量的计算公式是非常重要的。
吸气热量是指在压缩机吸气过程中，气体由于外界压力对其做功而吸收的热量。
在实际工程中，吸气热量的计算是非常复杂的，需要考虑到很多因素，比如压缩机的类型、工作条件、气体的性质等等。
但是，一般情况下，我们可以利用一些简化的方法来计算压缩机吸气热量。
首先，我们需要了解一些基本的概念。
在理想气体状态方程中，气体的压力、体积和温度之间存在着一定的关系，即 PV=nRT，其中P为压力，V为体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
在压缩机吸气过程中，气体会从低压力、低温度的状态变为高压力、高温度的状态，这个过程中会产生热量。
一般情况下，我们可以利用以下的公式来计算压缩机吸气热量：Q = m Cp (T2 T1)。
其中，Q为吸气热量，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）；m为气体的质量，单位为千克（kg）；Cp为气体的定压比热容，单位为焦耳/千克·开（J/kg·K）；T2为气体的入口温度，T1为气体的出口温度。
在这个公式中，气体的质量和定压比热容是气体的基本性质，可以通过气体的物性表来查找；入口温度和出口温度是压缩机吸气过程中的温度，可以通过传感器来测量得到。
通过这个公式，我们就可以比较准确地计算出压缩机吸气热量。
当然，上面的公式是一个比较理想化的情况，实际工程中还需要考虑到一些其他的因素。
比如，在压缩机吸气过程中，会有一定的压降和温度变化，这些都会对吸气热量的计算产生影响。
此外，气体的性质也会对吸气热量的计算产生影响，不同的气体具有不同的定压比热容，这也需要进行修正。
除了上面的简化方法之外，还有一些更为复杂的计算方法，比如利用热力学循环分析来计算吸气热量。
这些方法可以更加准确地计算出吸气热量，但是需要更多的气体性质参数和工艺参数，计算过程也更为繁琐。
压缩机的热力计算
活塞式压缩机的热力性能参数主要是指 容积流量、排气压力、排气温度、功率 和效率。他们表征了压缩机的热力特性
压缩机的容积流量
m 3 / min
压缩机的容积流量，通常是指单位时间内， 压缩机最后一级排出的气体量换算到第一 级进口状态的压力和温度时的气体容积值。 习惯上用的单位为m3/min。 在计算容积流量时，要将气体中途分离掉 的水分、净化洗涤掉的气体（或加添的气 体）换算成进口状态的容积后加入（或减 去）。 水蒸气的压缩也是压缩机的能力。
• •
气缸余隙容积调节 • 连通一个或多个固定补助余隙容积：多用 于大型工艺用压缩机与空气压缩机 • 连通可变补助余隙容积：可用于大型工艺 用压缩机，调节范围100％～0％ • 部分行程连通补助余隙容积：用于大型压 缩机，调节范围100％～60％，调节装置较 复杂
活塞行程调节 • 改变行程：用于电磁压缩机、自由活塞压 缩机、汽车空调中斜盘压缩机，调节范围 100％～0％ 综合调节
压缩机的容积流量
压缩机的容积流量一般用流量计测量得到。当用 空气试验时，常将排出的有压力空气经流量计装 置直接泄入大气。这时压缩机的容积流量可按流 量计的计算公式直接求算，然后再加入析出的水 分等。具体测量及计算方法可参见国家标准 《GB/T 15487-1995 容积式压缩机流量测量方法》 对特定的压缩机，容积流量会随进气压力、进气 温度以及排气压力、冷却条件等因素改变。压缩 机铭牌上所标注的容积流量，是指在额定的进排 气条件以及冷却条件下测得的流量，称为公称容 积流量
• 联合使用：大型多级压缩机第一级用部分行程压开 进气阀，末级用补助余隙容积 • 联合使用：内燃机驱动时，100％～60％负荷由内 燃机改变转速，60％～0％由压开进气阀或截断进 气完成。 (试绘图各种调节方式的图，判断容积流量的连续性)
往复活塞压缩机热力性能计算
曲线不是稳定的 n 值。（多变指数n是变化的）
压缩线 a—b
开始段：气体吸热 n>k
中间段：不传热 n=k 结束段：气体放热 n<k 膨胀线 c—d
m——膨胀指数
开始段：气体放热 m>k
中间段：不传热 m=k
结束段：气体吸热 m<k
m<n
⑷ 气缸内存在气体泄漏，使压缩线与膨胀线变的平坦。 外泄漏：活塞环、活塞杆填料函、第一级进气阀。 内泄漏：排气阀、后面各级进气阀。
（2）进气阀、排气阀弹簧压力，阀片振动
进气时，气流需要克服阀片弹簧阻力 进气压力 p< p1 。 阀片颤振，使气压线出现波动。
排气时，气流需克服背压和阀片弹簧， 排气压力 p>p2 同样，阀片颤振，出现压力线波动。 △p 为克服气门阀片压紧弹簧所需的压力。
⑶ 压缩过程与膨胀过程存在不稳定的热交换，使压缩曲线与膨胀
p1 V2 ; T2 p2
p2 V1
T1 p1
• 等温过程功Wi
膨胀过程功： Wi
2
pdv
1
2
2 dv
W i 1 p d v 1 p 1 v 1 v
Wi
p1v1 ln
p2 p1
(J )
W
i
m
R T1
ln
V1 V2
(J )
p
1
p
0
dυ
2
υ
(2) 绝热过程(等熵过程）
p
气体与外界无热量交换，q=0 。
p1'
p1
p1
p11
p1 p1
p1 1 s
p
' 2
p2
p2
p2 1
压缩机动力计算实例
压缩机动力计算实例压缩机动力计算的目的：1）求得施加于各零部件上的作用力及其力随转角α的变化规律，为压缩机的强度验算及基础设计提供计算依据；2）确定压缩机所需要的飞轮矩。
本计算实例是为了让学生掌握压缩机动力计算的方法和步骤。
选择压缩机热力计算中的例题2，压缩机的排气量为10min /3m 其结构型式为L 型空气动力用。
结构示意图如下一． 计算的原始数据由压缩机热力计算实例确定了有关的热力参数与结构参数如下一级气缸的实际进气压力 Pa p s 5111095.0⨯= 一级气缸的实际排气压力Pa p d 5111024.3⨯= 二级气缸的实际进气压力Pa p s 5121089.2⨯= 二级气缸的实际排气压力Pa p d 5121054.9⨯=L 型动力用空气压缩机结构示意图 一级气缸直径 D 1=270 mm 二级气缸直径 D 2=160 mm活塞杆直径 d=30 mm; 一级气缸的相对余隙容积 11.01=α 二级气缸的相对余隙容积 125.02=α 活塞行程 S=120 mm 曲轴的转速 n = 980 r/min 曲柄连杆比2.0=λ (113.56) 一级气缸的指示功率 N 1=25.8 KW 二级气缸的指示功率 N 2 =25.5 KW 机械效率 9.0=m η 由压缩机的零件结构图得出：连杆件的总质量 m 1 = 8 kg 十字头组件总的质量 m c = 4.5kg一级铝活塞总的质量 m p1 = 8.146 kg 二级铝活塞总的质量 m p2 = 8.13 kg在初步计算时,可以按照下式计算出名列最大往复运动质量:max 2=(1+)p Pm r ωλ P 活塞力二。
计算各级的气体力指示图气体力指示图可以采用图解法也可以采用计算法。
本例采用计算法进行。
计算时，可使用简化指示图，根据不同的曲柄转角，求取对应的活塞位移x , 然后按此位移求取对应的气体压力，力的正负号规定为：凡是使连杆受拉伸的力为正，反之为负。
热力计算
压缩机热力计算一、设计要求型号：AYP33U6L气缸直径d：17.2mm活塞行程S：14.2mm转速：3600r/min二、理论循环压缩机为活塞式单机、单作用型式，制冷剂为R134a压缩机的运行工况如下：冷凝温度54.4℃蒸发温度7.2℃过冷温度46.1℃吸气温度35℃由此，压缩机工作的各状态点的参数如下：P2=PK=1469.5 KPaP1=P0=377.2KPat1=35℃t4=t5=t0=7.2℃t6=t7=tk=-54.4℃V1=0.0617 m3/kgt2=83.653℃h1=427.776KJ/kgh2=460.224KJ/kgh3=265.393KJ/kgh4=h3h5=401.48KJ/kgh6=424.45KJ/kgh7=278.56KJ/kg理论计算单位制冷量q0=h1-h4=162.383KJ/kg单位容积制冷量qv=q0/V1=2631.815KJ/m3单位压缩功W0=h2-h1=32.448理论压缩比ε=P2/P1=3.90理论制冷系数ε0=q0/W0=5.00三、结构参数根据Y系列压缩机设计方案，确定压缩机结构参数如下：型号：AYP33U6L气缸直径d：17.2mm活塞行程S：14.2mm转速：3600r/min四、热力计算1、行程容积Vh=（π/4）×d²×S=3.3× m32、理论排气量Vp=Vh×n/60=198× m3/h3、输气系数ηv=λv*λp*λtλl1）容积系数λv取：相对余隙容积c=0.01，多变膨胀指数 m=1.08=1-0.01（3.9^(1/1.08)-1)=0.975 2)压力系数λp取：吸气终了的相对压力损失Δpsi/ΔPs=0.076=0.923）温度系数λt，泄露系数λlλt*λl=（To+273）/（Tk+273）=0.856故ηv=λv*λp*λtλl=0.975×0.92×0.856=0.768实际排气量Vr=Vp×ηv=152× m3/s4、工质循环量M=Vr/V1=152/0.0617× =2.4635×10 kg/s5、制冷量Q0Q0=q0×Vr/V1=0.4KW=400W6、绝热功率NadNad=M×（h2-h1）=86.2W7、指示功率Ni取指示效率ηi=0.85Ni=Nad/ηi=86.2/0.85=101.4W8、轴功率Ne取机械功率ηm =0.85Ne=Ni/ηm=119.3W9、电机输入功率N取电机效率ηel=0.75N=Ne/ηel=119.3/0.75159.1W10、性能系数COP=Q0/N=2.51。
螺杆压缩机热力学计算
润滑油质量流量, kg/s 润滑油容积流量, L/min
备注:
代号 数据输入 备注
Cp1 0.000
Cp2 0.000
R
0.000
Ts 0.000 Td 0.000 ρ 0.000
qmg #DIV/0!
Pad #DIV/0! p0
qva #DIV/0!
可逆多变压缩过程计算 被压缩气体压缩过程指数,n 压缩机功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pd 0.000 k 0.000
气体常数,Nm/(kg.K) 润滑油喷油温度, ℃
压缩机的实际容积流量,m3/min qv 0.000
压缩效率
ηad 0.000
等熵绝热过程计算
排气温度, ℃ 润滑油密度, kg/L 气体质量流量,kg/s
等熵绝热功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0! P #DIV/0!
此表适用于单级螺杆和活塞
n 0.000 Pad #DIV/0! P #DIV/0!
可逆等温压缩过程计算 压缩机功率, kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0!
P
T #DIV/0! 0
T0
CdnFMTCTQTQppFwaMoxd1td01ielr0
CdnFMTCTTQQppFwaMoxd01td1ielr0
红色为填写数据浅蓝色为自动计算数据参数代号数据输入medipstpdkqv000000000000000000000000参数代号数据输入备注压缩介质压缩机的吸气绝压mpa压缩机一级吸气温度压缩机的排气绝压mpa被压缩气体等熵指数k压缩机的实际容积流量m3min压缩效率气体比热容kjkgk润滑油比热容kjkgk气体常数nmkgk润滑油喷油温度排气温度润滑油密度kgl气体质量流量kgscp1cp2rtstdqmgpadqva000000000000000000000000div0
天然气压缩机功率计算
天然气压缩机功率计算天然气压缩机的功率计算通常涉及以下几个关键因素：气体流量、入口温度、出口温度、工作压力和压缩机效率等。
下面我将详细解释每个因素的影响，并给出功率计算的基本公式。
1.气体流量：气体流量是指通过压缩机的气体体积流量，一般用单位时间内处理的气体体积来表示，常用单位为立方米每小时（m³/h）或立方英尺每分钟（cfm）。
气体流量的大小直接影响到压缩机的功率需求，流量越大，功率需求也越大。
2.入口温度：入口温度是指气体进入压缩机时的温度，一般以摄氏度（℃）为单位。
较低的入口温度可以提高气体密度，减少压缩机对气体的体积压缩工作，从而降低了功率需求。
3.出口温度：出口温度是指经过压缩后的气体离开压缩机时的温度。
通常情况下，压缩机对气体的压缩过程会产生热量，导致出口温度升高。
较高的出口温度会增加压缩机的功率需求。
4.工作压力：工作压力是指气体在压缩机工作过程中的压力，一般以帕斯卡（Pa）或巴（bar）为单位。
较高的工作压力意味着更多的功率需求。
5.压缩机效率：压缩机效率是指压缩机在将气体压缩至目标压力时所消耗的实际功率与理论功率的比值。
压缩机效率越高，功率需求越小。
基于以上因素，可以使用以下公式来计算天然气压缩机的功率需求：压缩机功率（kW）=气体流量（m³/h）×压差压力（巴）×压缩机效率请注意，上述公式仅为计算压缩机的理论功率需求，实际应用中还需要考虑一些修正因素，如压缩机的机械损耗、密封损耗等。
此外，压缩机的选择还应根据实际情况考虑到峰值流量和负载因素，以保证压缩机的正常工作和长寿命。
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1.８245
3
48.9
１893.8
２６1.7２７
4
-６.７
3９7.6
261.727
(1）单位质量制冷量
（２)单位理论功
（3）理论容积输气量
(４）容积效率
①容积系数
式中:c的经验取值约在1.５%-6%,取平均值c=０.０375；
ｍ的在氨压缩机的范围是1．１0-1.15,取平均值1.125;
２５0.4７1
4
－31.７
1５2．１
250.４71
(1)单位质量制冷量
(2）单位理论功
(3）理论容积输气量
吸气容积
则
(4）容积效率
由经验可知，涡旋式压缩机容积效率均在0．９５以上，取
(５）实际质量输气量
(6）实际制冷量
(７）等熵功率
(8)电效率
取指示功率 、机械功率 、电动机效率
则电效率
（9）电功率
压缩机热力计算
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期:
ﻩ
对以下三种压缩机作热力计算，制冷剂R2２．。
1.半封闭活塞式压缩机，中温工况。气缸数ｉ=2，气缸直径D＝6０mｍ，活塞行程S=50mm,相对余隙容积c＝2.5％,转速ｎ=１440r／min。
②压力系数
式中:对于氨压缩机,一般 ,取 =0．04
③温度系数
根据蒸发温度和冷凝温度查表知
④泄漏系数
一般推荐 ，取 =０.97５
故容积效率
(５)实际质量输气量
（6)实际制冷量
(７）等熵功率
(8）电效率
取指示功率 、机械功率 、电动机效率
则电效率
（9)电功率
（19)能效比ＥEＲ
2. 滚动转子式压缩机，高温工况。气缸直径D=０.0５4m，气缸高度L＝０.029３m，转子直径Ｄ2=0.0436４ｍ,相对余隙容积c＝1.2%，转速ｎ=29８０ r/mｉn。
解:循环的p－h图如图所示，
图上标注了各状态点。
查表可知：t４=-6.7
ｔ３＝48.９ ,t1=18.3 。
点１、2、3、4的部分参数
见表见下表。
点
t/
p/kPa
v/(m３/ｋｇ)
h/(kＪ/kg)
比熵s／［kJ/（ｋg. ）]
1
18.3
３９７．6
０.0６587６
420.28３
1.8245
2
1８９３.8
(1９)能效比EER
解：解:循环的p-h图如图所示，
图上标注了各状态点。
查表可知:t1=4.4
T３=40.6 ，t4=－31.7 。
点1、2、3、4的部分参数见下表
点
t/
p/kPa
v/(ｍ3/ｋg)
h／(kJ/kg)
比熵ｓ/［ｋＪ/(ｋg. )]
1
４.4
0．170４3
４１5.2４4
2
4８５.614
3
4０.６
1５56.1
4
46.1
２5７.881
５
7.2
625.１
２５7.8８1
（1）单位质量制冷量
（2)单位理论功
（3）理论容积输气量
(4）容积效率
①容积系数
式中：m的在氨压缩机的范围是１．10-1.15,取平均值１.１２5；
②压力系数
由于滚动转子式压缩机没有吸气阀,通常认为
③温度系数
由于压缩比为3.43， 取
④泄漏系数
由于转速为2９80r／min, ,取 =0．87
⑤回流系数
由于其容积变化很小，所以其回流系数 ＝1
故容积效率
(5)实际质量输气量
(６)实际制冷量
（7)等熵功率
（８）电效率
根据制冷量和压力比的变化关系图查得
电效率
（9)电功率
（1９)能效比EER
3. 全封闭涡旋式压缩机，低温工况。涡旋体节距P=１８mｍ,涡旋体壁厚ｔ=4mm,涡旋体高h=24mm,涡旋体圈数m=３．25,转速ｎ=2880 ｒ/ｍin。
解:解：循环的p-h图如图所示，
图上标注了各状态点。
查表可知:t3＝54．4
ｔ4＝4６.1 ,t１＝18．３ 。
点1、2、3、４的部分参数见下表
点
ｔ／
p/kPａ
v/(m3/kg)
h／（kJ/kｇ)
比熵s/[kＪ/(kg. )］
1
1８.3
0.0４004２
416．２16
2
449．01