第3章_容积式压缩机2012-3-20a

容积式压缩机--直接依靠改变气体容积来提高气体压力的压缩机。

往复式压缩机--是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。

回转式压缩机--是容积式压缩机，压缩是由旋转元件的强制运动实现的。

轴流式压缩机--属速度型压缩机，在其中气体由装有叶片的转子加速。

主气流是轴向的。

滑片式压缩机--是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动。

截留于滑片之间的空气被压缩后排出。

罗茨双转子式压缩机--属回转容积式压缩机，在其中两个罗茨转子互相啮合从而将气体截住，并将其从进气口送到排气口。

没有内部压缩。

螺杆压缩机--是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。

喷射式压缩机--利用高速气体或蒸汽喷射流带走吸入的气体，然后在扩压器上将混合气体的速度转化为压力。

速度型压缩机--是回转式连续气流压缩机，在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速，从而将速度能转化为压力。

这种转化部分发生在旋转叶片上，部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。

液体-活塞式压缩机--是回转容积式压缩机，在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体，然后将气体排出。

离心式压缩机--属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。

主气流是径向的。

混合流式压缩机--也属速度型压缩机，其转子的形状结合了离心式和轴流式两者的一些特点。

工作原理分：活塞式、螺杆式、涡旋式、转子式、离心式；按压力分：普通的、高压的；按用途分：空气、天然气、液化石油气；按移动方式：固定、移动、电移、柴移；
洁。

容积式压缩机一.结构型式1-1图2.所示为一台往复压缩机的结构示意图。

机器结构为L 型，两级压缩。

图中垂直列为一级气缸，水平列为二级气缸。

可以把图中零件分为四个部分：（1） 工作腔部分 它是直接处理气体的部分，以一级缸为例它包括：气阀5、气缸6、活塞7等。

气体从一级气缸上方的进气管进入气缸吸气腔，然后通过吸气阀进入气缸工作腔，经压缩提高压力后再通过排气阀到排气腔中，最后通过排气管流出一级气缸。

活塞通过活塞杆4由传动部分驱动，活塞上设有活塞环8以密封活塞与气缸的间隙，填料9用来密封活塞杆通过气缸的部位。

（2） 传动部分 它是把电动机的旋转运动转化为活塞往复运动的一组驱动机构，包括连杆1、曲轴2、和十字头10等。

曲柄销与连杆大头相连，连杆小头通过十字头销与十字头相连，最后由十字头与活塞杆相连接。

（3） 机身部分 它用来支承（或连接）气缸部分与传动部分的零部件，此外还可能安图2.1-1 L 型空气压缩机1-连杆 2-曲轴 3-中间冷却器 4-活塞杆 5-气阀 6-气缸 7-活塞 8-活塞环 9-填料 10-十字头 11-平衡重 12-机身123456789101112装有其它辅助设备。

（4）辅助设备辅助设备系指除上述主要的零部件外，为使机器正常工作而设的相应设备。

如向运动机构和气缸的摩擦部位供润滑油的油泵和注油器；中间冷却系统3；当需求的气量小于压缩机正常供给的气量时，以使供给的气量降低的调节系统。

此外，在气体管路系统中还有安全阀、滤清器、缓冲容器等。

下面具体介绍一下主要部件：1.气阀气阀是控制气体进出气缸的部件，它的好坏直接影响到压缩机的容积流量、功耗及机器运行的可靠性。

气阀是压缩机中易损部件之一。

1.1气阀结构气阀主要由阀座、阀片、弹簧与升程限制器等四部分组成，如图2.1-9所示；它依靠阀片的开启与关闭使气缸与外界接通与切断，弹簧的作用是减轻阀片开启时与升程限制器的撞击，但更主要的作用是帮助阀片关闭。

压缩机系统原理压缩机作为现代工业中不可或缺的设备之一，广泛应用于制冷、空调、化工、石油、天然气等多个领域。

其作用主要是通过对气体进行压缩，提高气体的压力和温度，以满足不同工艺流程对气体状态的要求。

本文将详细阐述压缩机系统的基本原理，包括其分类、工作过程、性能参数以及应用领域等方面的内容。

一、压缩机的分类根据压缩机的工作原理和结构特点，可以将其分为容积式压缩机和速度式压缩机两大类。

1. 容积式压缩机容积式压缩机是通过改变气体容积来实现气体压缩的。

根据容积变化方式的不同，容积式压缩机又可分为往复式压缩机和回转式压缩机两种。

（1）往复式压缩机：往复式压缩机是通过活塞在气缸内做往复运动来改变气体容积的。

当活塞向气缸的一端移动时，气缸内气体容积减小，气体被压缩；当活塞反向移动时，气缸内气体容积增大，气体压力降低，从而吸入新的气体。

往复式压缩机具有结构简单、制造方便、价格低廉等优点，但存在振动大、噪音高、易磨损等缺点。

（2）回转式压缩机：回转式压缩机是通过转子在气缸内做旋转运动来改变气体容积的。

常见的回转式压缩机有螺杆式压缩机、滑片式压缩机和涡旋式压缩机等。

回转式压缩机具有结构紧凑、运转平稳、噪音低等优点，但制造成本相对较高。

2. 速度式压缩机速度式压缩机是通过提高气体的速度，然后利用扩压器将气体的速度能转化为压力能的。

根据气体流动方式的不同，速度式压缩机又可分为离心式压缩机和轴流式压缩机两种。

（1）离心式压缩机：离心式压缩机是通过叶轮的高速旋转，使气体获得较高的速度，然后在扩压器中减速并压缩的。

离心式压缩机具有结构紧凑、重量轻、排气量大等优点，但适用于中低压力的压缩。

（2）轴流式压缩机：轴流式压缩机的气体流动方向与叶轮的旋转轴线平行。

气体通过多级动叶和静叶的交替作用，逐步提高压力和速度。

轴流式压缩机适用于大流量、低压力的场合，如通风机和鼓风机等。

二、压缩机的工作过程压缩机的工作过程主要包括吸气、压缩和排气三个阶段。

容积式压缩机2. 容积式压缩机（Positive Displacement Compressor ）主讲内容：2.1容积式压缩机概述2.2 热⼒性能、性能参数计算2.3 往复活塞式压缩机动⼒学计算2.4 往复式压缩机排⽓量调节2.5 其他容积式压缩机2. 容积式压缩机（Positive Displacement Compressor ）2.1容积式压缩机概述容积式流体机械（Positive displacement fluid machinery ）靠泵腔容积的变化来吸⼊与排出介质,来转换能量的为~。

主要有：容积式压缩机；容积泵分类：(1)按结构分：卧式①往复式 (reciprocating) ⽴式活塞式单缸单级单作⽤π式柱塞式→双缸→双级→双作⽤→ H 式隔膜式多缸多级差动 V 式 L 式 W 式②回转式螺杆式：单螺杆；双螺杆；三螺杆；四螺杆；五螺杆。

罗茨式：滑⽚式：齿轮式：涡线式：液环式：滚动活塞式：摇摆转⼦式：球型转⼦式：半球转⼦式：(2) 按排⽓压⼒分：①低压： p< 1 MPa ②中压： p = 1~10 MPa ③⾼压： p = 10~100 MPa ④超⾼压： p > 100 MPa （3）按容积流量分：①微型压缩机： min3v m 1q <②⼩型压缩机：min~3v m101q =③中型压缩机： min ~3v m 10010q =④⼤型压缩机：min3v m 100q >容积式流体机械的特点优点：①压⼒范围宽。

有真空；低压；中压；⾼压；超⾼压。

⾼压、超⾼压必须⽤容积式。

⼯业中有700MPa, 液体达到：1000MPa(实验室内）。

②效率⾼。

热效率达80%以上。

③适应性强，可输送各种介质。

④品种多样，适应各种⼯况及⽤途。

缺点：①结构较复杂，易损件多。

②排出不连续，产⽣脉动，往复惯性⼒。

③转速低，排量⼩。

③介质易受油污染。

结构：1. 曲轴2. 连杆3. ⼗字头4. 活塞杆5. 活塞6. ⽓缸7. 缸头8. 进⽓阀9. 排⽓阀10. 机体等2.1.1往复式压缩机结构与⼯作原理结构类型主要部件：曲轴、连杆、⼗字头、活塞杆、活塞、⽓缸、缸头、进排阀等辅助部件：润滑系统、冷却系统、飞轮、机壳、机座等。

压缩机压缩机能将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力。

空气压缩机分为两大类：往复式与旋转式。

下图表示了压缩机的基本类型：往复式压缩机单级活塞压缩机只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。

活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。

在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。

这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰运气范围的系统。

两级活塞式压缩机在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。

因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。

由两面三刀个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。

如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。

压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。

因此，相对于单级压缩机提高了效率。

最后输出的温度可能在120°C左右。

膜片式压缩机膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。

由于它完全没有油，因此广泛用于仪器医药和相类似的工业中。

膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。

旋转式压缩机旋转叶片式压缩机当转子旋转时，离心力使得叶片与定子内壁相接触，从进口现出口，相邻两叶片间的空间逐渐减少，因此能压缩空气。

在进所口的附近向气流喷油目的是起润滑和密封作用，油同时也能带走一部分压缩空气产生的热量，把输出的温度限制在190°左右。

螺杆式压缩机GA全性能机型在满载工况时气路系统：A 进气过滤器B 空气进气阀C 压缩机主机D 单向阀E 空气/油分离器F 最小压力阀G 后冷却器H 带自动疏水器的水分离器GA全性能机型在满载工况时油路系统：J 油箱K 恒温旁通阀L 油冷却器M 油过滤器N 回油阀O 断油阀冷冻系统：P 冷冻压缩机Q 冷凝器R 热交换器S 旁通系统T 空气出口过滤器两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。

容积式压缩机工作原理容积式压缩机工作原理：依靠气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，以提高气体压力。

速度式压缩机工作原理：依靠装有叶片的叶轮在驱动机的驱动下做高速旋转，叶片对气体做功使气体获得动能，通过扩压元件把动能转变为压力能。

压缩机的工作循环：活塞往复运动一次，在气缸中完成进气、压缩、排气等过程的总和，称为一个工作循环。

压缩机的理论循环：气缸内无余隙容积，气缸中的气体在压缩终了时被全被排出；气体在流经吸气阀和排气阀时，无压力损失；在吸气和排气过程中，气缸内气体的温度保持不变；气体压缩过程指数为定值；气体无泄漏。

等温压缩循环：气体进行压缩时，其温度始终保持不变。

条件：气缸壁具有理想的导热性能，压缩产生的热量能够及时导出。

绝热压缩循环：气体在压缩时与外界没有热交换，压缩产生的热量全部使气体温度升高，摩擦产生的热量全部导出。

多变压缩循环：压缩时气体温度有变化，且与外界有热交换。

理论循环功：绝热>多变>等温实际进气量的影响因素：余隙容积：排气终了时，活塞和气缸盖之间的间隙及气缸到气阀的通道内残留有高压气体，总体积为V0，称余隙容积。

气阀的影响：气体通过气阀和管路时，存在沿程阻力损失和局部阻力损失，所以在吸气期间，气缸内的压力总是低于吸气管道压力。

热交换的影响：气缸工作一段时间后，各部分温度趋于稳定，高于吸气温度，低于排气温度。

活塞压缩机的优缺点：优点：适用压力范围广，压缩效率高，适应性强。

缺点：结构复杂，零部件多，易故障，一般需要有备机；惯性力大，转速不能过高；润滑油污染气体，排气不连续，脉动引起震动。

离心压缩机的优缺点：优点：转速高，排气量大；结构简单，体积小；排气无污染。

缺点：效率低于活塞压缩机；通用性差；操作控制复杂；噪声大。

按压缩机的气缸排列方式分类：立式：气缸均为竖立的，气缸中心线成竖直方向。

卧式：气缸均为横卧的，气缸中心线成水平方向。

对动式：对称平衡式，气缸中心线平行于地面，气缸分布在曲轴两侧，活塞运动两两对称。

容积式压缩机原理容积式压缩机是指依靠压缩腔的内部容积缩小提高气体压力的机械，广泛应用于现代工业生产和人们生活的各个领域，在国民经济的发展过程中扮演者极其重要的的角色。

容积式压缩机主要包括往复式和回转式两大类，其具体形式包括往复式压缩机、双螺杆压缩机、单螺杆压缩机、涡旋压缩机、滚动转子压缩机等，广泛应用于各个工业部门，是一种通用机械。

如为国民经济重大技术装备提供的各种大型炼油设备的加氢压缩；为天然气工业提供的多规格集输用天热气压缩机；为化肥、炸药工业提供的氮氢气压缩机和二氧化碳压缩机；为煤炭、冶金、纺织、医药、食品、交通运输、航空、航天、氢燃料电池汽车、水冷工程乃至市政建设等领域提供的空气压缩机；为国防领域中核潜艇和火箭发射用的配套压缩机；为环保、清洁燃料汽车提供的各类CNG压缩机、LNG压缩机；为改善环境和生活质量提供的各种类型的制冷空调压缩机等。

因此，按照用途不同，也可以将压缩机分为空气动力压缩机、工艺气体压缩机、气体输送压缩机和制冷压缩机等。

该课程即从容积式压缩机的基本概念和应用领域出发，讲授容积式压缩机基本原理，分析各种容积式压缩机的工作原理与特点。

该课程是制冷与低温工程、化工过程机械和流体机械等学科的核心专业课程，也是建筑环境与能源应用工程专业的相关专业课。

该课程的授课对象为能源与动力工程学科本科大三学生，校内学时为50个学时（含4个实验学时），每年选课人数110人次左右。

通过本课程的学习，学生能够掌握各类容积式压缩机的基本原理、热力过程和动力特性，并在此基础上，熟悉容积式压缩机的设计方法，了解容积式压缩机技术领域的创新思路，进一步增加知识储备，培养学生在从事传统技术领域研究的创新意识和能力，为今后从事压缩机及相关领域的科研、设计工作打下良好基础。

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