【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 也可高達(dá) 6m/s 。 在一定的活塞速度下，活塞行程的選取，與下列因素有關(guān)： 1． 氣量的大小 2． 機(jī)器的結(jié)構(gòu)型式 3． 氣缸的結(jié)構(gòu)。 在常壓進(jìn)氣時(shí)，一般當(dāng)轉(zhuǎn)速低于 500r/min 時(shí)，1DS =～ （ D1為 Ⅰ 級(jí)氣缸直徑）；轉(zhuǎn)速高于 500r/min 時(shí)，1DS =～ 。 現(xiàn)代活塞式壓縮機(jī)的行程與活 塞力之間，按統(tǒng)計(jì)與分析，有下列關(guān)系： S=A P （ ） 式中 : P——活塞力， N； A——系數(shù)，其值在 ~ 之間，較小值相應(yīng)于短行程的機(jī)器，較大值相應(yīng)于長(zhǎng)行程的機(jī)器。 選擇壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí) ， 通常應(yīng)遵循慣性力不超過(guò)活塞力原則（因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件的強(qiáng)度是按活塞力來(lái)計(jì)算的）。 一般說(shuō)來(lái)，活塞力較大的機(jī)器，轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)較低，此外，由于各 種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)的動(dòng)力平衡性不同，所以轉(zhuǎn)數(shù)也會(huì)有區(qū)別。 壓縮機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī) 相連 時(shí)，應(yīng)參照驅(qū)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù)。 近代壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) n 通常在下列范圍： 微型和小型： 1000r/min～ 3000r/min 中型： 500r/min～ 1000r/min 大型： 250r/min～ 500r/min 由于選取轉(zhuǎn)速為 1000 r/min 可得出壓縮機(jī)的活塞平均轉(zhuǎn)速， 根據(jù)以上要求， 行程 確定如下：行程： s= 級(jí)數(shù)選擇、各級(jí)名義壓力比分配和實(shí)際壓力比 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 9 頁(yè) 共 52 頁(yè) 根據(jù)已知的進(jìn)、排氣壓力， 初步確定名義壓力比 [10]。 2i 1 ? ?? () 式中： i? ——各級(jí)名義壓力比； 2p ——排氣壓力， MPa； 1p ——進(jìn)氣壓力， MPa。 上述結(jié)果是按假設(shè)的理想情況得到的。實(shí)際壓縮機(jī)存在壓力損失、余隙影響、有熱交換及回冷不完善等情況，另外，氣缸直徑圓整也會(huì)引起 壓力再分配，故實(shí)際上各級(jí)的壓力比分配并不是等壓力比分配。 在確定各級(jí)壓力比的分配時(shí)往往還需要考慮其他一些因素，例如第 I 級(jí)常取較小的壓力比，以增大第 I 級(jí)的容積系數(shù)，目的是確保進(jìn)氣量。最末一級(jí)也常取較小的壓力比，以防止在氣量調(diào)節(jié)時(shí)，末級(jí)壓力比可能增大到超過(guò)一般允許值，造成末級(jí)超溫。由于本設(shè)計(jì)為兩級(jí)壓縮，以側(cè)重防止第二級(jí)超溫為前提?？紤]到風(fēng)冷效果不如水冷，為降低中冷負(fù)擔(dān)，將一級(jí)壓力比適當(dāng)調(diào)低，通過(guò)減小一級(jí)排氣溫度來(lái)間接降低二級(jí)排氣溫度，已達(dá)到緩解中冷負(fù)擔(dān)的目的 ，故此，一級(jí)壓力比應(yīng)做調(diào)整為： 1? =（ ~） t? 適當(dāng)選取計(jì)算為 1? = = 則： s2p = d1p = Ι? s1p == 2? = d2s2 ? = 調(diào)整后，各級(jí)名義進(jìn)、排氣壓力比 列于表 ： 表 名義壓力比 級(jí)數(shù) 名義進(jìn)氣壓力 p1（ MPa） 名義排氣壓力 p2（ MPa） 名義壓力比 ε Ⅰ Ⅱ 各級(jí)的實(shí)際吸氣壓力按下式計(jì)算： s s 1(1 )pp?? ? ? （ ） 各級(jí)的實(shí)際排 氣壓力按下式計(jì)算： d d 2(1 )PP?? ? ? （ ） 考慮相對(duì)壓力損失，查參考文獻(xiàn)相對(duì)壓力損失圖。查得各級(jí)相對(duì)壓力損失數(shù)據(jù)，計(jì)算各級(jí)實(shí)際吸、排氣壓力和壓力比如下表 ： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁(yè) 共 52 頁(yè) 表 各級(jí)實(shí)際吸排氣壓力和實(shí)際壓力比 各級(jí)排氣溫度 根據(jù)下式，計(jì)算各級(jí)的排氣溫度： 1d s innTT? ??? () 式中： dT ——各級(jí)排氣溫度， K； sT——各級(jí)進(jìn)氣溫度， K； n ——絕熱壓縮過(guò)程指數(shù)。 在實(shí)際壓縮過(guò)程中，對(duì)微、小型壓縮機(jī)， ( ~ )nk? ，各級(jí)氣體的等熵指數(shù)近似取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 ? （雙原子）， 此處根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值 n= 和 k=。 將計(jì)算結(jié)果列于下表 。 表 各級(jí)名義排氣溫度 級(jí)數(shù) 名義進(jìn)氣溫度 Ts 名義 壓力比 壓縮指數(shù) n 1nn?? 名義排氣溫度 Td ℃ K ℃ K Ⅰ Ⅱ 20 35 293 308 各級(jí)氣體的可壓縮性系數(shù) 根據(jù)空氣的氣體性質(zhì)，查空氣的出臨界壓力和臨界溫度值，根據(jù)已求得的吸、排氣溫度和進(jìn)、排氣壓力， 且已知 當(dāng)壓力不高時(shí)，空氣可作為理想氣體處理。壓縮性系數(shù)均可取為 1。 各級(jí)熱力學(xué)系數(shù) 容積系數(shù) 容積系數(shù)可按下式進(jìn)行計(jì)算： 1mv 1 ( 1)? ? ?? ? ? () 式中： v? ——容積系數(shù)； ?——壓力比； ?——相對(duì)余隙容積； 級(jí)數(shù) p1(MPa) p2（ MPa） δs δd ps(MPa) pd(MPa) ε39。 Ⅰ 級(jí) Ⅱ 級(jí) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 11 頁(yè) 共 52 頁(yè) m ——膨脹指數(shù)。 ? 值的大小取決于氣閥在氣缸上的布置方式、壓縮的級(jí)次 和 氣閥的結(jié)構(gòu)形式以及同一級(jí)次氣缸行程與缸徑之比值等 等 ，一般 ? 值在下列范圍內(nèi)：低壓級(jí) ? =～ ，中壓級(jí) ～ ，高壓級(jí) ～ 。 在選擇 ? 時(shí)， 應(yīng)該考慮 到： （ 1） 在相同的活塞線速度和排氣量情況下，高速短行程 壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積，要比低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)行程壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積大 。 （ 2） 氣閥在氣缸上的布置方式不同，相對(duì)余隙容積 不同。氣閥布置在氣缸端面上的相對(duì)余隙容積較小，氣閥徑向布置在氣缸上的相對(duì)余隙容積較大。 （ 3） 各類型氣閥，在安裝 直徑相同時(shí)，具有不同的余隙容積。 （ 4） 一般直徑大的氣缸具有較小的相對(duì)余隙容積。 膨脹過(guò)程指數(shù) m 愈小，膨脹所占體積愈大，容積系數(shù)愈小。膨脹過(guò)程指數(shù)的大小除與氣體性質(zhì)有關(guān)外，主要取決于余隙氣體在膨脹過(guò)程中與缸壁的熱交換情況。當(dāng)氣體得到的熱量多時(shí)，膨脹過(guò)程趨于等溫過(guò)程， m 較小， v? 就小。若得到的熱量少，則膨脹過(guò)程趨于絕熱過(guò)程， m 趨于 k，這時(shí) v? 變 大。 對(duì)于空氣冷卻式壓縮機(jī)，因?yàn)槭芾滹L(fēng)溫度的限制，不可能將氣體冷卻到一級(jí)進(jìn)氣溫度，導(dǎo)致回冷不完善。因此，其脹過(guò)程指數(shù) m 值接近于 1。另外， m 值還隨氣體性質(zhì)的差異有所不同，膨脹過(guò)程指數(shù) m 可根據(jù)進(jìn)氣壓力由表 來(lái)確定。 表 不同進(jìn)氣壓力下的膨脹過(guò)程指數(shù) m 值 進(jìn)氣壓力（ MPa） 等熵指數(shù) k k= m=1+(k1) ～ m=1+(k1) ～ 1 m=1+(k1) 1～ 3 m=1+(k1) ＞ 3 m=k 按照表 計(jì)算各級(jí)膨脹過(guò)程指數(shù)： m1 = 1+（ k1） = 1+? () = m2= 1+（ k1） = 1+? () = 由于采用舌簧閥，根據(jù)以上推薦，選擇一級(jí)和二級(jí)的相對(duì)余隙容積分別為： 1 ? ? 2 ? ? 于是，各級(jí)的容積系數(shù)分別為： v1? = 1m1111 ( 1)????= ? ( 1)= v2? = 1m2211 ( 1)????=? ( 1)= 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 52 頁(yè) 壓力系數(shù) 在同一個(gè)進(jìn)氣容積下，氣體壓力愈低，則其中的氣體質(zhì)量愈少， 氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣閥需克服氣閥 彈簧力、氣 閥通道阻力等，故進(jìn)入氣缸后壓力下降。因而對(duì)進(jìn)氣過(guò)程來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣時(shí)壓力 的下降，等于損失了進(jìn)氣量，所以可 認(rèn)為壓力系數(shù) p? = s1pp 表示了由于壓力降低使氣量減小的程度。 按經(jīng)驗(yàn) p? ＝ ～ 。 因此，取值如下： p1? = p2? =。 溫度系數(shù) 溫度系數(shù)表示進(jìn)入氣 缸的氣體由于吸熱體積膨脹而使進(jìn)氣量減少的程度。 T? 的大小取決于氣體吸熱的多少，吸熱愈多 T? 愈小。 影響熱交換的因素很多，即 有： (1)壓力比； (2)氣體的性質(zhì) ； (3)氣缸的冷卻程度 [11]。 T? 值可從 參考文獻(xiàn)中 查取。并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推薦范圍 T? =～ ，選擇溫度系數(shù)如下： T1? = T2? = 泄漏系數(shù) （ 1）外泄漏 多級(jí)壓縮機(jī)填料函的泄漏都是外泄漏，而且為了保證一定的排氣量，經(jīng)第一級(jí)開始到發(fā)生填料函泄漏的所在級(jí)為止所有氣缸都必須加大，以彌補(bǔ)這種外泄漏的損失 ，另外 氣閥的泄漏對(duì)于本級(jí)而言屬于外泄漏 （ 2）內(nèi)泄漏 多級(jí)壓縮機(jī)中常有部分氣體由高壓級(jí)通過(guò)活塞環(huán)泄漏到低壓級(jí)或級(jí)間導(dǎo)管中（但不是漏到第一級(jí)或一級(jí)入口），在以后的工作循環(huán)中 又從該低壓依次被壓向高壓級(jí)，這種在壓縮機(jī)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的泄露 屬于內(nèi)泄漏。這種內(nèi)泄漏不影 響壓縮機(jī)的進(jìn)氣量和排氣量，但是影響循環(huán)流動(dòng)所涉及的各個(gè)級(jí)的進(jìn)入氣量和排出氣量，并且使級(jí)間壓力的分布發(fā)生變化，壓縮機(jī)的功耗也有所增加。 影響多級(jí)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)各級(jí)氣缸泄漏系數(shù)的因素有 （ 1） 各級(jí)相對(duì)泄漏點(diǎn)的個(gè)數(shù)， （ 2） 內(nèi)、外泄漏的路線 ，（ 3） 每個(gè)泄漏點(diǎn)兩側(cè)的壓差。 對(duì)于通過(guò)活塞環(huán)的泄漏還應(yīng)考慮是全循環(huán)泄漏還是半循環(huán)泄漏等，然后選取各種相對(duì)泄漏值。 因此，可參照以下原則選擇： （ 1）大直徑氣缸， l? 取大些，小直徑氣缸 l? 取小 些； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 13 頁(yè) 共 52 頁(yè) （ 2）有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)， l? 取大些，無(wú)油潤(rùn)滑時(shí)，取小些； （ 3）高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)， l? 取大些，低轉(zhuǎn)速壓縮機(jī) l? 取小些； （ 4）壓力高或高壓級(jí)， l? 取小些，相反時(shí)可取大些。 參照以上原則，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)取值范圍選擇溫度系數(shù)如下： l1? = l2? = 排氣系數(shù) 排氣系數(shù)是容積系數(shù)、壓力系數(shù)、溫度系數(shù)和泄漏系數(shù)幾個(gè)系數(shù)的總稱，可根據(jù)公式 算出： d V p T l? ? ? ? ?? （ ） 則 d1? = ? ? ? = d2? = ? ? ? = 各級(jí)氣缸的行程容積 壓縮機(jī)的排氣量 在壓縮機(jī)排氣端測(cè)得的單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體容積值，換算到壓縮機(jī)吸氣條件 下的數(shù)值 稱為排氣量。排氣量用 dV 表示，其單位為 m3/min。 計(jì)算行程容積時(shí)涉 及到兩大系數(shù) 。 凝析系數(shù) (1) 凝析的產(chǎn)生 壓縮的氣體中如含有一定量的水蒸汽，這種氣體就為濕氣體。當(dāng)濕氣體中的水汽分壓大于該溫度下的水汽飽和壓力時(shí)，便會(huì)有一部分水汽凝結(jié)成水然后在液 汽 分離器中分離析出，即所謂凝析。凝析出的水量正是過(guò)飽和的那部分水汽量。這種水汽的凝析常稱為水析 [12]。 (2) 水析的條件 根據(jù)前面所述水析的原理，如第 I 級(jí)排出的氣體經(jīng)冷卻后有水汽冷凝析出，則應(yīng)存在以下關(guān)系式： 1 b bpp??? ? ? ?? () 式中： ?1? ——I 級(jí)進(jìn)氣的相對(duì)濕度，它的定義是： ? = 氣 體 中 所 含 水 汽 的 分 壓相 同 溫 度 下 飽 和 水 蒸 氣 壓= τbpp ； () 式中： bp? 、 bp? ——I 級(jí)、 Ⅱ 級(jí)進(jìn)氣溫度下的飽和水蒸汽壓 ； ?? ——I 級(jí)的名義壓力比。 如果計(jì)算結(jié)果滿足 1 b bpp??? ? ? ?? ，則表明從 I 級(jí)排出的氣體經(jīng)冷卻后并無(wú)水汽析出。所以上式就是判別氣體中有無(wú)析水的判別式。 （ 3）凝析系數(shù)的計(jì)算 用公式 計(jì)算凝析系數(shù)： 1 1 b 1kk1 k 1 k k 1Ibpp pp p p? ?? ?? ? ??? ? （ ） 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 14 頁(yè) 共 52 頁(yè) 式中： ?1p 、 1kp ——I 級(jí)及 k 級(jí)的進(jìn)氣壓力， Pa； bIp 、 bkp ——I 級(jí)及 k 級(jí)進(jìn)氣溫度下的飽和蒸汽壓， Pa； 1I? 、 1k? ——I 級(jí)及 k 級(jí)進(jìn)氣的相對(duì)濕度。 根據(jù)已知條件查出飽和蒸汽壓 bIp =， bp? =。 根據(jù)空氣焓濕圖得 I 級(jí)相對(duì)濕度 1I? = 先根據(jù)式 來(lái)判定有無(wú)水析出： I 級(jí)無(wú)析水問(wèn)題 ： 1 1?? ? Ⅱ 級(jí)： ? ? ? = Ⅱ 級(jí)亦無(wú)水析出； 因此： 2?? = 1。 抽