压缩机热力计算

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。

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。

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。

离心压缩机热力计算一、叶轮基本参数的计算二、子午面形状的调整图1 叶轮子午面流道叶轮基本参数计算完毕后，会形成一个子午面流道，如上图所示，通过贝塞尔曲线来控制流道的形状，调整贝塞尔曲线控制点的位置可以调整叶轮子午面流道的形状。

(a) (b)图2从叶轮入口到出口(a)通流面积变化曲线与(b)轮毂轮盖曲率的变化曲线在调整子午面流道的轮廓时应保证图2(a)通流面积的变化曲线避免出现局部最大、最小值及图2(b)轮毂、轮盖的曲率变化曲线尽可能平缓。

三、叶片特性设定叶片数、叶片形状、叶片前缘后缘的厚度（用于计算阻塞系数），设定叶片冲角和落后角。

叶片数的设定依据叶片出口角：Z=12 β2≈30°Z=16 β2≈45°~60°Z=20 β2≈70°~90°也可用推荐的公式进行计算：Z=k Z d2+d1d2−d1sinβ1+β22k Z=6.5~8.0叶片形状的选择：图3 6种叶片形状CFturbo提供了6种形状的叶片，对于压缩机而言，主要使用直纹曲面（Ruled surface 3D）叶片和径向元素曲面（Radial element 3D）叶片两种。

设定叶片前缘后缘的厚度和冲角，落后角：对于冲角i的选择，这里建议对于后弯型叶轮，当考虑阻塞后，一般取−2°~+1°（徐忠书，75页）。

落后角可以直接输入，也可以选择不同的经验模型。

落后角不应超过10°~14°。

叶片前缘、后缘的厚度的初始值是根据经验公式给定的。

四、调整叶片包角与等分线（a）（b）图4 叶片包角随等分线的变化曲线（a），（b）为横纵坐标的示意图上图表主要用于调节叶片包角与叶片等分线的扭曲度，调整该图很可能会形成不合理的叶片形状，要特别注意，设计过程要求第一排和第二。

初始设计一般0-3点等分横坐标的距离。

排的点必须在一条直线上，这样才能满足β=dmdt五、叶片厚度及叶片前缘的调整图5 叶片厚度的调整叶片厚度的调整，前缘与后缘厚度的调整在叶片特性选项栏中设置，叶片被三等分，图中箭头所指为1/3和2/3等分点。

§2.2.1压缩机的热力性能和计算一、排气压力和进、排气系统（1）排气压力①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。

②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。

③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。

首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。

（2）进、排气系统如图所示。

①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。

②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。

③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。

④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。

二、排气温度和压缩终了温度（1）定义和计算压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下：压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下：排气温度要比压缩终了温度稍低一些。

（2）关于排气温度的限制①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。

②氮、氨气压缩机考虑到润滑油的性能，排气温度一般限制在160°C以内。

③压缩氯气时，对湿氯气的排气温度限制在100°C，干氯气的排气温度限制在130°C。

制冷压缩机热力计算举例试对一低温半封闭式压缩机进行热力计算。

工质为R12、R22和R502通用，内置电动机机壳空气冷。

一、半封闭式压缩机的主要参数气缺直径 D=0.06m活塞行程 S=0.05m气缺数 i=2相对余隙容积 c=2.5%转速 n=1440r/min二、计算工况根据GB10871-89国家标准规定的低温名义工况计算机压缩机的名义制冷量、K et值和其它主要参数；按最大功率工况为压缩机配置电动机名牌功率。

三、热力计算对一些主要参数可按表2-4进行计算，其制冷循环如图2-41所示，其中1-2为等熵过程，为气缺内的压缩过程。

表2-4 主要参数计算表，上表计算中的一些参数要参照类似压缩机的经验数据选取。

其中值得指出的有：（1）由于此机的吸气不经过内置电动机而直接进入吸气腔，其可按开启式压缩机的式（2-36）进行计算。

但见于以R22为工质时，压缩机的温度要比以R12为工质时高，因而这时的要取得略低些；而以R502为工质时，工质的质量流量约为以R12为工质时的两倍，这就要求把选取得较高。

（2）和可按第六章中い§6-4所述方法进行计算。

（3）在计算时，可以认为，等功多变指数近似等于绝热指数。

这样的话，也可用较简单的方法从图求取值，即先求从状态，等熵压缩至所耗的比功，再由压缩机实际质量流量求。

（4）内置电动机功率按我国YSH系列封闭式压缩机用耐氟三相异步电动机配置。

通过本例题的计算结果，可以发现，压缩机以低温工况运行时，采用R22或R502工作所得制冷量要比用R12时分别大60%～70%左右，其驱动功率亦需相应增大。

至于压缩终了温度，它与排气温度的高低有关，以用R22时为最高，用R502时则得到大幅度下降。

压缩机物料及热量平衡计算摘要：一、压缩机的热力性能和计算概述二、排气温度和压缩终了温度的定义及计算三、压缩机的物料平衡计算四、压缩机的热量平衡计算五、总结正文：一、压缩机的热力性能和计算概述压缩机是工业生产中常见的一种设备，用于提高气体的压力。

在压缩气体的过程中，压缩机会对气体做功，使得气体的温度升高。

因此，压缩机的热力性能和计算是一个重要的研究课题。

本篇文章将介绍压缩机的热力性能和计算方法，包括排气温度和压缩终了温度的定义及计算，以及压缩机的物料平衡计算和热量平衡计算。

二、排气温度和压缩终了温度的定义及计算1.排气温度的定义和计算排气温度是指在压缩机级的排气法兰接管处测得的温度。

其计算公式如下：排气温度= 初始温度+ 压缩过程中吸收的热量- 压缩过程中释放的热量其中，初始温度是指进入压缩机的气体温度，压缩过程中吸收的热量是指压缩机对气体做功而使气体温度升高的热量，压缩过程中释放的热量是指气体在压缩过程中因压力增加而产生的热量。

2.压缩终了温度的定义和计算压缩终了温度是指工作腔内气体完成压缩后的温度。

其计算公式如下：压缩终了温度= 排气温度+ 压缩过程中释放的热量其中，压缩过程中释放的热量是指气体在压缩过程中因压力增加而产生的热量。

三、压缩机的物料平衡计算压缩机的物料平衡计算是指在压缩过程中，气体的质量流量、物质的量流量和比容之间的关系。

其计算公式如下：质量流量= 物质的量流量× 比容其中，质量流量是指在单位时间内通过压缩机的气体质量，物质的量流量是指在单位时间内通过压缩机的气体物质的量，比容是指气体在压缩过程中的比容。

四、压缩机的热量平衡计算压缩机的热量平衡计算是指在压缩过程中，气体的热量变化与压缩功之间的关系。

其计算公式如下：Q = W + U其中，Q 是指气体在压缩过程中吸收或释放的热量，W 是指压缩机对气体做的功，U 是指气体在压缩过程中因温度变化而产生的内能变化。

五、总结本篇文章介绍了压缩机的热力性能和计算方法，包括排气温度和压缩终了温度的定义及计算，以及压缩机的物料平衡计算和热量平衡计算。

2 热力学计算2.1 初步确定各级排气压力和排气温度2.1.1 初步确定各级压力本课题所设计的压缩机为单级压缩 则： 吸气压力：P s =0.1Mpa排气压力：P d =0.8Mpa多级压缩过程中，常取各级压力比相等，这样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗功也最小。

各级压力比按下式确定。

i ε=（2-1） 式中： i ε—任意级的压力比； t ε—总压力比；z —级数。

总压力比：t ε= 0.8/0.1=8各级压力比：83.28==εi压缩机可能要在超过规定的排气压力值下工作，或者所用的调解方式（如余隙容积调节和部分行程调节）要引起末级压力比上升而造成末级气缸温度过高，末级压力比值取得较低，可按下式选取：Z =εεt i)75.0~9.0( （2-2）则各级压力比：ε2=2.12~2.55=2.5 ε1=3.2各级名义进、排气压力及压力比已经调整后列表如下表2-1 各级名义进、排气压力及压力比级数 名义进气压力 p 1（MPa ）名义排气压力 p 2（Mpa ） 名义压力比ε Ⅰ 0.1 0.32 3.2 Ⅱ0.320.82.52.1.2 初步确定各级排气温度各级排气温度按下式计算：1n nd s iT T ε-= （2-3）式中：T d —级的排气温度，K ； T s —级的吸气温度，K ；n —压缩过程指数。

在实际压缩机中，压缩过程指数可按以下经验数据选取。

对于大、中型压缩机：n k =对于微、小型空气压缩机：(0.9~0.98)n k =空气绝热指数k =1.4，则(0.9~0.98)(1.26~1.372)n k ==，取n =1.30 各级名义排气温度计算结果列表如下。

一级的吸气温度T s1=210C+273=294（K ） 一级的排气温度T d1==X =-2.323.0113.111294εT s 382(K)二级的吸气温度T s2=400C+273=313（K ）二级的排气温度：=X =-5.223.0113.122313εT s 471(K)=386(K)表2-2 各级排气温度级数 名义吸气温度T 1压缩过程指数n nn 1-'）（ε名义排气温度T 2 ℃ K ℃ K Ⅰ 21 294 1.30 1.31 130 382 Ⅱ 403131.301.3131.233862.2 确定各级的进、排气系数2.2.1 计算容积系数v λ容积系数是由于气缸存在余隙容积，使气缸工作容积的部分容积被膨胀气体占据，而对气缸容积利用率产生的影响。

§2.2.1压缩机的热力性能和计算一、排气压力和进、排气系统（1）排气压力①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。

②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。

③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。

首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。

（2）进、排气系统如图所示。

①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。

②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。

③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。

④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。

二、排气温度和压缩终了温度（1）定义和计算压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下：压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下：排气温度要比压缩终了温度稍低一些。

（2）关于排气温度的限制①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。

②氮、氨气压缩机考虑到润滑油的性能，排气温度一般限制在160°C以内。

③压缩氯气时，对湿氯气的排气温度限制在100°C，干氯气的排气温度限制在130°C。