往复式压缩机种类及计算设计2.
往复式压缩机课件
往复压缩机
2.6 多级压缩的理由/优势
3. 提高容积系数 随着压力比的上升，余隙容积中的气体膨胀所占的容积增加，气缸实际吸气量减少。采用多级压缩，压力比下降，因而容积系数增加。
*
往复压缩机
2.6 多级压缩的理由/优势
4. 降低活塞力 多级压缩由于每级容积因冷却而逐渐减少，当行程相同时，活塞面积减少，故能降低活塞上所受的气体力，因此使运动机构重量减轻，机器效率提高。
*
往复压缩机
3.3.环状阀
环状阀制造简单，工作可靠，可改变环数来适应各种气量要求，因此得到广泛使用，适用于各种压力、转速的压缩机。 环状阀的主要缺点是：阀片的各环彼此分开，在开闭运行中很难达到步调一致，因而降低了气体的流通能力，增加了额外的能量损失。阀片等运动元件质量较大，阀片与导向块之间有摩擦力，环状阀经常采用柱形（或锥形）弹簧等因素，决定了阀片在开闭运动中不容易做到及时、迅速。由于阀片的缓冲作用较差，磨损严重。随着非金属耐磨材料的发展，用加填充剂的聚四氟乙烯、MC尼龙、玻璃钢等制造阀片，在一定程度上克服了之一弊病。
*
往复压缩机
3.2 气缸
气阀在气缸上的布置有三种方式：配置在气缸盖上、配置在气缸体上、混合配置。 气阀在气缸上的布置方式对气缸的结构有很大的影响，是设置气缸所要考虑的主要问题之一。 布置气阀的主要要求是：通道截面大，余隙容积小，安装和修理方便。
*
往复压缩机
3.3 气阀
气阀是压缩机的一个重要部件，属于易损件。它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。 气阀包括吸气阀和排气阀，活塞每上下往复运动一次，吸、排气阀各启闭一次，从而控制压缩机并使其完成吸气、膨胀、压缩、排气等四个工作过程。
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
往复式压缩机种类及计算设计1
*判断进、排气阀 a.现场 颜色（排 气阀处漆灰白） b.看升程限制器 吸入阀位于 近汽缸侧，排 气阀位于远离 汽缸侧。 * 气阀气密性检 查（煤油试漏 法）
气阀型式 ：环状阀、网状阀、碟阀、孔阀、直流阀。 3. 主要部件 气阀要求：
•阻力损失小； •关闭及时（弹簧力大小）；
•寿命长、工作可靠，阀片及弹簧；
轴向开口被三瓣环挡住，径向 开口被三块小盖挡住。气体不 会漏出反而将六瓣环压紧抱在 活塞杆上。缸内压力越高抱得 越紧（六瓣环）起自紧作用。
材料：耐磨铸铁、青铜；填充聚四氟乙烯。 使用压力：P<100×105Pa
重点
（1）往复活塞式压缩机的工作原理 ，优、缺点。 （2）往复压缩机有哪些零部件组成？传动机构、工作 腔机构、辅助系统。 （3）什么是双作用活塞，活塞有哪些种类。 （4）气阀有哪些零件组成。自动阀，环状阀。 （5）水冷气缸和风冷气缸的适用场合。 （6）十字头的作用。曲柄轴和曲拐轴的区别。 （7）连杆大、小头都与哪个零件相连。填料的作用。 （8）什么是无油润滑压缩机。 （9）基本概念
往复活塞式压缩机的特点—用途广泛
往复活塞式压缩机的特点—用途广泛
优点：
（5）可维修性强； （6）技术上较为成熟； （7）装置系统比较简单。
往复活塞式压缩机的特点
缺点：
1. 重量、尺寸大、结构复杂、可损 件多、安装基础施工工作量大。 2. 气流有脉动。 3. 运转中有振动，转速较低，排气 量受到限制。
气阀在汽缸上的位置
•径向：余隙大; •轴向：余隙小； •斜向：余隙中。
具体内容后面分析：容积系数 、排气量。
3. 主要部件
⑸ 气阀 活塞式压缩机的重要部件，也
是最易损坏的部件。限制往复压缩
往复式压缩机
往复式压缩机一、往复式压缩机的分类可分为立式、卧式、角度式、对称平衡型和对置式等。
一般立式用于中小型；卧式用于小型高压；角度式用于中小型；对称平衡型使用普遍，特别适用于大中型往复压缩机；对置式主要用于超高压压缩机。
国内往复式压缩机通用结构代号的含义如下：立式――Z；卧式――P；角度式――L、S；星型――T、V、W、X；对称平衡型――H、M、D；对置式――DZ。
3、按气缸容积的利用方式分类单作用式――仅活塞的一侧气缸容积工作双作用式――活塞两侧的气缸容积交替工作级差式―――同列一侧中有两个以上不同级的活塞装在一起工作此外，按压缩级数分为单级、双级和多级；按冷却方式分为风冷式和水冷式；按安装方式不同分为固定式和移动式。
二、往复式压缩机的组成汽缸、汽缸套、活塞、气阀、填料、调节机构、活塞杆、十字头、连杆、曲轴、主轴承、滑道、机身、中间接通、油泵、注油器三、往复式压缩机的主要性能指标1、额定排气量（Q）即铭牌上标注的排气量，指压缩机在特定进口状态下的排气量。
2、额定排气压力（Pd）即铭牌上标注的排气压力往复式压缩机排气压力的高低不取决于机器本身，而是由压缩机排气系统的压力，即背压决定。
压缩机可以在排气压力以内的任何压力下工作。
如果强度和排气温度允许，压缩机可以在超出排气压力的状况下工作。
3、排气温度Td考虑到积碳和安全运行的需要，需要对往复式压缩机的排气温度有所限制。
对于相对分子量小于或等于12的介质，终了的温度不超过135度；对于乙炔、石油气和湿氯气，终了的排气温度不超过100度；其它气体建议不超过150度。
4、容易系数λv活塞工作时汽缸存在着余隙容积，存留的高压气体膨胀使汽缸进气量减少了的体积。
5、排气系数λd6、活塞力往复式压缩机中，活塞受到的作用力有：气体力、惯性力、摩插力等。
由于活塞在止点处所受到的气体力最大，因此直接将这时的气体力称为活塞力。
并按公称活塞力的大小来制定往复式压缩机的系列。
当活塞杆受拉时，活塞力为正；活塞杆受压时，活塞力为负。
往复式压缩机方案汇总
往复式压缩机方案汇总往复式压缩机是一种常见的压缩机类型，常用于工业领域，如空气压缩机、冷冻压缩机等。
在选择往复式压缩机方案时，需要考虑多个因素，如压缩机的功率、排气量、压缩比、运行稳定性等。
以下是几种常见的往复式压缩机方案的汇总和介绍。
1.单级往复式压缩机方案：单级往复式压缩机是指只有一个压缩级的往复式压缩机。
这种方案适用于对气体的压缩要求不高的场合，如低压空气压缩机。
单级往复式压缩机结构简单，容易维护，但其压缩比相对较低，压缩效率较低。
2.多级往复式压缩机方案：多级往复式压缩机是指有多个压缩级的往复式压缩机。
每个压缩级都会增加压缩比，从而提高整个压缩机的压缩效率。
对于对气体压缩要求较高的场合，如高压空气压缩机、冷冻压缩机等，多级往复式压缩机是一个常见的选择。
3.双级往复式压缩机方案：双级往复式压缩机是多级往复式压缩机的一种特殊方案，就是指只有两个压缩级的往复式压缩机。
这种方案可以在一定程度上提高压缩机的压缩比和效率，同时相对于多级往复式压缩机，结构更为简单，运行更为稳定。
4.润滑方式：往复式压缩机的润滑方式有两种，分别是干式和润滑式。
干式压缩机不使用润滑剂，适用于对气体洁净度要求较高的场合，如食品、医疗等行业。
润滑式压缩机则使用润滑剂，可以减少摩擦损耗和热量损失，提高压缩机的效率和寿命。
5.电机驱动方式：往复式压缩机的驱动方式有两种，分别是电动驱动和内燃机驱动。
电动驱动的往复式压缩机广泛应用于工业领域，由于其运行稳定、效率高、环保等优点。
而内燃机驱动的往复式压缩机则适用于没有电源供应的场合，如野外工地、农村等地区。
在选择往复式压缩机方案时，还需要考虑压缩机的功率、排气量、供气压力等参数，以及对于气体的特殊要求，如气体的湿度、温度等。
此外，还要综合考虑使用成本、维护保养费用、压缩机的可靠性等因素，选择适合自己需求的往复式压缩机方案。
往复式压缩机结构设计
往复式压缩机结构设计一、结构组成：1.主轴：主轴是往复式压缩机的核心部件，由高强度材料制成，用于支撑和带动压缩机的运转。
2.活塞组件：包括活塞、活塞杆和活塞帽。
活塞与主轴相连，负责产生压缩机的压缩动作。
3.齿轮箱：齿轮箱通过传动机构将主轴的旋转转化为活塞的往复动作。
齿轮箱的设计应考虑传递力的平衡和噪音的减少。
4.冷却系统：往复式压缩机在工作过程中会产生大量热量，因此需要设计合理的冷却系统来降低温度。
冷却系统通常包括散热板、冷却风扇和冷却介质等。
5.油泵和润滑系统：往复式压缩机的活动部件需要充分润滑以降低摩擦和磨损。
油泵和润滑系统用于将润滑油输送到核心部件的摩擦面。
6.进气和排气系统：往复式压缩机通过进气系统吸收空气，并将压缩后的气体通过排气系统排放。
进气系统和排气系统的设计应考虑最大化气体流量和减小能量损失。
7.控制系统：控制系统用于监测和控制往复式压缩机的运行。
它通常包括传感器、控制器和执行器，用于实现压缩机的自动化运行。
二、工作原理：1.活塞下行：当活塞下行时，气缸内的压强降低，形成负压，使进气阀打开。
同时，活塞驱动压缩室内的气体向气缸排出。
2.活塞上行：当活塞上行时，气缸内的压强增加，使进气阀关闭，同时排气阀打开。
此时，活塞再次下行压缩气体，达到理想的压缩比。
3.排气：当活塞上行到达最高点时，排气阀关闭，此时气缸内的压力最高，气体被压缩。
4.循环重复：活塞下行，进气阀打开，气体进入气缸。
然后活塞上行，进气阀关闭，排气阀打开，气体再次被压缩。
这样循环往复，完成气体的连续压缩。
三、相关考虑因素：1.噪音控制：往复式压缩机在工作时会产生较大的噪音，需要通过结构设计和材料选择来减少噪音的产生和传播。
2.寿命与可靠性：压缩机内部运动部件的设计应考虑使用寿命和可靠性，包括材料强度、润滑和冷却等方面。
3.能效：往复式压缩机的能效对于能源消耗和工作效率有着重要影响，需要通过结构设计来最大程度地提高能效。
4.维护和维修：压缩机的结构应简单、易于维护和维修，以降低维护成本和停机时间。
2024版往复式压缩机
往复式压缩机contents •往复式压缩机概述•往复式压缩机结构组成•往复式压缩机性能参数与选型•往复式压缩机安装与调试•往复式压缩机运行与维护•往复式压缩机节能技术探讨目录往复式压缩机概述定义与工作原理定义工作原理制冷与空调往复式压缩机在制冷与空调领域应用广泛，如家用空调、商用中央空调、冷库等。
通过压缩制冷剂气体，实现制冷循环。
石油化工在石油化工行业，往复式压缩机用于压缩各种工艺气体，如氢气、氮气、氧气等，以满足生产过程中的需求。
天然气输送往复式压缩机在天然气输送领域也有重要应用，用于提高天然气的压力，以便长距离输送。
早期阶段01发展阶段02现代阶段03往复式压缩机结构组成01020304气缸活塞曲轴连杆控制气体进入气缸的通道。
控制压缩后气体的排出。
监测压缩机的压力，并在达到设定值时触发相应的动作。
监测压缩机的温度，确保其在安全范围内运行。
进气阀排气阀压力开关温度传感器控制面板PLC控制器电动机传感器和变送器控制系统将润滑油输送到需要润滑的部位。
油泵油路油过滤器油冷却器润滑油的流动通道。
过滤润滑油中的杂质，确保油的清洁度。
冷却润滑油，确保其温度在正常范围内。
润滑系统往复式压缩机性能参数与选型效率压缩机有用功率与输入功率之比，反映了压缩机的能量利用情况。
压缩机单位时间内消耗的电能或机械能，是评价压缩机能耗的主要指标。
温度压缩机排气温度与吸气温度之差，与压缩机的效率和冷却效果密切相关。
排气量压缩机单位时间内排出的气体体积，是衡量压缩机性能的重压力差，反映了压缩机的压缩能力。
性能参数介绍010204选型原则及方法根据实际需求确定排气量、压力等关键性能参数。
选择合适的压缩机类型，如活塞式、螺杆式等。
考虑压缩机的冷却方式、驱动方式及附属设备等因素。
对比不同厂家、型号压缩机的性能、价格及售后服务等，进行综合评估。
03实际案例分析案例一案例二往复式压缩机安装与调试安装前准备工作基础检查01设备开箱检查02安装工具与材料准备03安装步骤及注意事项设备吊装设备找平找正管道连接电气接线调试过程及验收标准第二季度第三季度第一季度第四季度调试前检查空载试车负载试车验收标准往复式压缩机运行与维护运行操作规程启动前准备启动操作运行监控停机操作ABCD压缩机不能正常启动压缩机排气量不足压缩机过热压缩机运行异常常见故障诊断与处理定期更换润滑油检查紧固件和密封件定期维护和保养清洗进气滤清器预防性维护与保养措施往复式压缩机节能技术探讨节能技术定义节能技术分类节能技术原理030201节能技术概述节能技术应用实例分析实例二实例一某石油企业采用控制系统优化技术，对往复式压缩机的控制系统进行升级改造，实现了精准控制，减少了能耗。
往复式压缩机方案
往复式压缩机方案往复式压缩机的工作原理非常简单。
它包含一个活塞、活塞连杆、曲轴和一个压缩腔。
活塞在压缩腔内做往复运动，通过活塞的上下运动，气体被压缩到较高压力。
活塞的上升运动将气体吸入压缩腔，而下降运动将气体压缩并推出。
1.单级往复式压缩机方案：单级往复式压缩机由一个压缩腔和一个活塞组成。
气体被压缩一次后即可达到所需压力。
这种方案适用于对压力要求不高的应用。
它的结构简单，维护方便，但效率相对较低。
2.多级往复式压缩机方案：多级往复式压缩机通过将气体在多个压缩腔中压缩多次，从而达到更高的压力。
每个腔体都有一个活塞进行运动。
这种方案适用于对压力要求较高的应用，比如工业领域中的大型压缩机。
尽管结构复杂、维护难度较大，但效率更高。
3.平衡式往复式压缩机方案：平衡式往复式压缩机通过在活塞两端增加平衡重或者采用双曲轴来平衡活塞的质量，在降低振动和噪音的同时提高了运行的稳定性。
这种方案在需要高精度和高稳定性的应用中经常使用。
4.水冷往复式压缩机方案：水冷往复式压缩机通过将冷却水引入压缩腔，来降低压缩机的温度。
这种方案适用于高温环境下的应用，可以提供更好的冷却效果，延长压缩机的使用寿命。
5.油冷往复式压缩机方案：油冷往复式压缩机通过将冷却油引入压缩腔，来冷却活塞和缸体。
这种方案适用于高温和高压力的应用，比如空气压缩机。
油冷压缩机具有更好的冷却效果和更长的使用寿命。
总结：往复式压缩机是一种常见且重要的压缩机类型，具有结构简单、维护方便等优势。
在选择压缩机方案时，需要考虑应用的压力要求、工作环境以及冷却需求等因素。
以上介绍的几种常见的往复式压缩机方案，是根据不同需求和应用场景进行设计和选择的。
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1
冷却完全
无热交换 压缩中放热 压缩中吸热
等温压缩
绝热压缩 多变压缩 多变压缩
m=1
m=k m<k m>k
活塞压缩机中 1 m k
1理论工作循环
1、理论循环进气量 工作循环—一转—行程容积（注意书上定义）
Vh iAP S
m
3
单作用：盖侧面积 2 AP：活塞工作面积， m 双作用：两侧工作面积 A p 2 A a 级差式：根据几个尺寸 计算
例 3-1 等温压缩最省功，终温最低，绝热压缩功耗最大 ，终温最高。 pV=mRT,压缩功与T、R成正比，初温较低的气 体压缩较省功，同样质量的气体，密度小得气 体功耗大，因R与气体相对分子量成正比。
２、实际工作循环
实际中：
汽缸端部余隙容积； 吸排气过程有阻力损失； 缸内气体有热交换。
利用示功仪器可实测出压缩机的 指示图。指示图上ABCDA所包 围的面积代表压缩机每个实际工 作循环所需的指示功。
1
②绝热压缩过程
P2
pV k p1V1k p2V2k
k 1 k
k p Wad Vdp p1V1 [( 2 ) P1 k 1 p1
1]
N· m
N ad
1 k p p1Vn n [( 2 ) 1000 k 1 p1
k 1 k
1]
kW
③多变压缩过程 pV m 常数
为当量过程指数，过程线称为当 量过程线。因它保持指示图面积 不变，常用来计算指示功。。
2.2 往复活塞式压缩机的工作循环
作业：
第二章 1
2.2 往复活塞式压缩机的工作循环
重点： 1）实际循环和理论循环的区别。 2）理论功率计算。
本节完
第二章 往复压缩机
2.1 基本结构和工作原理 2.2 压缩机的工作循环
2
1
pdV p2V2 Vdp
1
2
1、理论工作循环
①等温压缩过程 pV p1V1 p2V2
2 P2 1 1 2 T 1 P 1 1 1
pV p W Vdp dp p V ln p p 1 p N p V n ln kW 1000 p
2 T 1 h 1
N· m
过程方程：
气体状态变化时，其压力、比容、温度按一定的规律变化， 遵循一定的热力过程，其过程可统一表示为：
pv const
m
状态方程：
pv RT
2.2 往复活塞式压缩机的工作循环
１、理论工作循环 为研究问题方便，先研究理论循环。
假设： ⑴.进排气无阻力损失，无压力脉动，无热交换； ⑵.没有余隙容积； ⑶.没有泄漏；
⑷.被压缩的是理想气体，压缩过程中过程指数为常数。
1.理论工作循环
三个过程（理论循环）
吸气：左—右，外止点—内止点 压缩：右—左，热力学过程 排气：右—左—外止点
•只有压缩过程是真正的热力学过程 •排气压力取决于排气管道中压力—排气阀后压力（背压）。 •理论指示图中横坐标是气体容积Ｖ，而不是比体积。
２、实际工作循环
实际过程与理论过程的区别：
① 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。实际吸气量比 理论值少。
② 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。 ③ 压缩机工作过程中活塞环、填料、气阀不可避免存在泄露， 使指示功图面积变小。 ④ 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。
过程指数的简化
•等端点法：
保持位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ 不变，用假想的m等于常 数的过程线来代替实际过 程线，这样得出的过程指 数称等端点过程指数。这 种方法维持简化前后的端 点位置不变，但指示图的 面积略有减少，故适用于 计算吸气量 。
过程指数的简化
•等功法：
用指示图面积不变来简化。 假想从膨胀过程始点。（或压缩 过程始点 a ）出发，作 m 等于常 数的膨胀线（或压缩线）。此线 代替实际的过程线而保持指示图 的面积不变。这样的过程指数称
i ：同级缸数 S：为行程，m
Vh ：一转工作容积，理论吸气量。
1、理论工作循环
2、压缩过程中容积、温度与压力关系
由过程方程 p1V1m p2V2m
V1 p ( 2 )m V2 p1
T2 p2 ( ) T1 p1
m 1 m
1
V1 m 1 ( ) V2
1、理论工作循环
3.理论功率
W p1V1
2.3 排气量
2.4 功率和效率 2.5 排气温度和排气压力 2.6 多级压缩 2.7 实际气体的压缩
2.8 压缩机的的变工况工作及排气量调节
2.9 往复压缩机的类型及选择
2.3 排气量
一、排气量定义（实际与标准两种）
1. 实际容积流量（实际排气量） 经压缩机压缩并在标准排气装置排出的气体容积流
量，换算到一级吸气口标准吸气位置的温度、压力
压缩机
第二章 往复活塞式压缩机
2.1 基本结构和工作原理 2.2 压缩机的工作循环
2.3 排气量
2.4 功率和效率 2.5 排气温度和排气压力 2.6 多级压缩 2.7 实际气体的压缩
2.8 压缩机的的变工况工作及排气量调节
2.9 往复压缩机的类型及选择2.2 往复活塞式压缩 Nhomakorabea的工作循环
目的：研究主要工作参数：排气量、功率、压力、温度的 计算及关系。解决 Q、P和T的计算。根据排气量、 压力→ N、D、S、n .
压缩过程是一定量气体的热力过程，压缩线决定于过程指数m
2
pdV 大小与气体压缩过程有关，有等温、绝热、多变三个过程。
m 1: pv const =RT 等温过程 m pv const m k : pv k const 绝热过程 m : 多变过程指数 多变过程
W pol m p p1V1 [( 2 ) m 1 p1
m 1 m
1]
m 1 m
N· m
N pol
1 m p p1Vn n [( 2 ) 1000 m 1 p1
1]
kW
m 很难确定，与气缸热效率有关。热不易导出者m高，水 冷比风冷好，低速比高速易导出热量，小尺寸比大尺寸易导 出。