第六章 活塞式空氣壓縮機 piston-air compressor,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理 第二節(jié) 活塞式空壓機的結構和自動控制 第三節(jié) 活塞式空壓機的管理 復習思考題,壓縮空氣在船舶上的應用： 1.主機的啟動、換向； 2.輔機的啟動； 3.為氣動裝置提供氣源； 4.為氣動工具提供氣源； 5.吹洗零部件和濾器。,排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位： m3/s、m3/min、m3/h,第六章 活塞式空氣壓縮機 piston-air compressor,空壓機分類：,按排氣壓力分：,低壓 0.21.0MPa； 中壓 110MPa； 高壓 10100MPa。,按排氣量分：,微型 100m3/min。,第六章 活塞式空氣壓縮機 piston-air compressor,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式,兩級活塞式壓縮機,單級活塞壓縮機,活塞式壓縮機,膜片式壓縮機,旋轉葉片式壓縮機,最長的使用壽命- -低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。,滑(葉)片式空壓機,可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機,1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣,1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。,2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。,3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。,4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。,4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。,1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。,2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。,3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。,螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。,螺桿式壓縮機,油路系統(tǒng)：J 油箱K 恒溫旁通閥L 油冷卻器M 油過濾器N 回油閥O 斷油閥,冷凍系統(tǒng)：P 冷凍壓縮機Q 冷凝器R 熱交換器S 旁通系統(tǒng)T 空氣出口過濾器,螺桿式壓縮機,渦旋式壓縮機,渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。 由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。 渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。,活塞式空氣壓縮機的外形,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）,工作循環(huán)：4123 41 吸氣過程 12 壓縮過程 23 排氣過程,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）,壓縮分類： 絕熱壓縮：12 耗功最大 等溫壓縮：12 耗功最小 多變壓縮：12 耗功居中,功PV （PV圖上的面積）,加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,1. 不存在假設條件 2. 與理論循環(huán)不同的原因：,1）余隙容積Vc的影響 Vc不利的影響殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。,Vc有利的好處 （1）形成氣墊，利于活塞回行； （2）避免“液擊”（空氣結露）； （3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,表征Vc的參數(shù)相對容積C、容積系數(shù)v,合適的C ：低壓0.07-0.12 中壓0.09-0.14 高壓0.11-0.16 v 0.650.90,1）余隙容積Vc的影響,C越大或壓力比越高，則v越小。,保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1 壓鉛法保證要求的氣缸墊厚度,2.與理論循環(huán)不同的原因：,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,2）進排氣閥及流道阻力的影響,吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)p表示：,保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。,p （0.90-0.98）,2.與理論循環(huán)不同的原因：,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,3）吸氣預熱的影響,由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)t來衡量（0.90-0.95）。,保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。,2.與理論循環(huán)不同的原因：,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,4）漏泄的影響,內(nèi)漏：排氣閥（回漏）； 外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。 漏泄損失用氣密系數(shù)l來衡量（0.90-0.98）。,保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。,5）氣體流動慣性的影響,當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。,保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。,2.與理論循環(huán)不同的原因：,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。,2.與理論循環(huán)不同的原因：,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,3. 排氣量和輸氣系數(shù),理論排氣量Vt-單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。,實際排氣量Q： Q=Vt 輸氣系數(shù) ： t v pl,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,指示功率pi ： 按示功圖計算的功率 理論功率Ps、PT ：按理論循環(huán)計算的功率 Ps(PT)< pi 軸功率P： 壓縮機軸的輸入功率,絕熱指示效率 等溫指示效率 機械效率 總效率（絕熱、等溫）,二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,4.功率和效率,三、多極壓縮和中間冷卻,第一級工作循環(huán) o-a-b-n-o 第二級工作循環(huán) c-e-f-m-c 整個工作循環(huán) o-a-b-c-e-f-m-n-o,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,1) 降低壓縮終了的排氣溫度，保證機件潤滑； 2) 減小余隙容積對排氣量的影響，提高輸氣系數(shù)； 3) 節(jié)省壓縮功(c-b-d-e-c)； 4) 減輕活塞上的作用力。,1. 采用多極壓縮和中間冷卻的好處：,三、多極壓縮和中間冷卻,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,2. 各級壓縮比的確定 理論分析：各級耗功相等時，壓縮機總耗功最小。 即各級壓力比應相等。,最佳壓力比：各級壓力比相等時總耗功最省。,3. 壓縮終了溫度的確定,壓力比分配原則： 主要依據(jù)省功原則。,三、多極壓縮和中間冷卻,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,例 題,實際上后一級的壓縮比選得小一些的原因：,后級冷卻比前級效果差，采用同樣壓比耗功會更大； 后級余隙容積相對大，采用同樣壓比容積損失會更大。,三、多極壓縮和中間冷卻,第一節(jié) 活塞式空壓機的工作原理,