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2024-05-17
压缩机的基本性能参数
一、实际输气量(简称输气量)
在一定工况下,单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工矿下的压缩机质量输气量,单位为。若按吸气状态的容积计算,则其容积输气量为,单位为。于是
(4-1)
二、容积效率
压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值
(4-2)
它是用以衡量容积型压缩机的气缸工作容积的有效利用程度。
三、制冷量
制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件,如热交换器,节流装置等配合工作而获得制冷的效果。因此,它的工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量——制冷量来表示,单位为,它是制冷压缩机的重要性能指标之一。
(4-3)
式中-制冷剂在给定制冷工况下的单位质量制冷量,单位为;
-制冷剂在给定制冷工况下的单位容积制冷量,单位为。
为了便于比较和选用,有必要根据其不用的使用条件规定统一的工况来表示压缩机的制冷量,表4-1列出了我国有关国家标准所规定的不同形式的单级小型往复式制冷压缩机的名义工况及其工作温度。根据标准规定,吸气工质过热所吸收的热量也应包括在压缩机的制冷量内。
四、排热量
排热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和,它是通过系统中的冷凝器排出的。这个参数对于热泵系统中的压缩机来讲是一个十分重要的性能指标;在设计制冷系统的冷凝器时也是必须知道的。
图4-1实际制冷循环
从图4-1a所示的实际制冷循环或热泵循环图可见,压缩机在一定工况下的排热量为:
(4-4)
从图4-1b的压缩机的能量平衡关系图上不难发现
(4-5)
上两式中
-压缩机进口处的工质比焓;
-压缩机出口处的工质比焓;
-压缩机的输入功率;
-压缩机向环境的散热量。
表2-2列举了美国制冷协会ARI520-85标准所规定的用于热泵中的压缩机的名义工况。
五、指示功率和指示效率
单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率Pi,单位为kw,它等于
(4-6)
式中 Wi——每一气缸或工作容积的实际循环指示功,单位为J。
制冷压缩机的指示效率hi是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功之比。它是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度。
六轴功率、轴效率和机械效率
由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率Pe,单位为kW,它的一部分,即指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环,另一部分,即摩擦功率Pm,单位为kW,用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备,如润滑用液压泵等。
七电功率和电效率
输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率Pel,单位为kW。电效率*是等熵压缩理论功率与电功率之比,它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。
八性能系数
为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性,采用性能系数COP(Cofficient of performance),它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。
工作压力,国内用户常称排气压力。工作压力是指空压机排出气体的最高压力;常用的工作压力单位为: bar或Mpa,1 bar= 0.1 Mpa;用户通常把压力单位称为:Kg(公斤),1bar= 1Kg
空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。
气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右,因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低,可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压(0.7~1.0MPa)、中压(1.0~10MPa)、高压(10~100MPa)和超高压(100MPa以上),可根据实际需求来选择。常见使用压力一般为0.7-1.25。结构示意首先按空压机的特性要求,选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数,确定空压机的输出压力pc和吸入流量qc,最终选取空压机的型号。
(1)空压机的输出压力pc
pc=p+∑△p
pc:空压机的输出压力
p:气动执行元件的最高使用压力
∑△p:气动系统的总压力损失。
一般情况下,另∑△p=0.15~0.2MPa。
(2)空压机的吸入流量qc
不设气罐,qb=qmax
设气罐,qb=qsa
qb:气动系统提供的流量
qmax:气动系统的最大耗气量
qsa:气动系统的平均耗气量
空压机的吸入流量,qc=kqb
qc:空压机的吸入流量
k:修正系数。主要考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。一般k=1.5~2.0.
(3)空压机的功率P
p=(n+1)*k*p1*qc*(pc/p1)^{[(k-1)/[(n+1)*k]-1}/(k-1)*0.06
德耐尔空压机专家告诉您,工作压力,国内用户常称排气压力。工作压力是指空压机排出气体的最高压力;常用的工作压力单位为: bar或Mpa,1 bar= 0.1 Mpa;用户通常把压力单位称为:Kg(公斤),1bar= 1Kg
空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。
气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右,因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低,可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压(0.7~1.0MPa)、中压(1.0~10MPa)、高压(10~100MPa)和超高压(100MPa以上),可根据实际需求来选择。常见使用压力一般为0.7-1.25。结构示意首先按空压机的特性要求,选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数,确定空压机的输出压力pc和吸入流量qc,最终选取空压机的型号。
(1)空压机的输出压力pc
pc=p+∑△p
pc:空压机的输出压力
p:气动执行元件的最高使用压力
∑△p:气动系统的总压力损失。
一般情况下,另∑△p=0.15~0.2MPa。
(2)空压机的吸入流量qc
不设气罐,qb=qmax
设气罐,qb=qsa
qb:气动系统提供的流量
qmax:气动系统的最大耗气量
qsa:气动系统的平均耗气量
空压机的吸入流量,qc=kqb
qc:空压机的吸入流量
k:修正系数。主要考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。一般k=1.5~2.0.
(3)空压机的功率P
p=(n+1)*k*p1*qc*(pc/p1)^{[(k-1)/[(n+1)*k]-1}/(k-1)*0.06
一般用途空压机按国家标准规定,排气压力为0.7MPa。如果高于或低于此压力,即属非标准特种空压机。
空压机主要有以下几种:按输气量(是指空压机工作时每分种排出的气体换算成吸入状态的体积)分有小型机(排气量在10立方米/分以下)、中型机(排气量在10~100立方米/分)、大型机(排气量在100立方米/分以上)。
按结构型式分有回转式、活塞式、膜式空压机。常见的有活塞式和回转式中的螺杆式、滑片式。螺杆压缩机转子型线复杂,制造成本较高,但其体积小,质量轻,零件小。相同排气量的情况下,螺杆式压缩机要比活塞式压缩机贵很多,维修人员也必须有专门的知识和经验。
按气缸中心线和相对位置可分为立式、卧式、角度式空压机。其中,角度式又分为V型、W型、L型等。一般来讲,由于活塞式压缩机为往复式机器,都有一定的震动。而角度式能较好地平衡其惯性力,所以,中小型活塞式压缩机大多做成角度式,只有车船用压缩机由于受占地面积的限制而做成立式。卧式压缩机是初期产品,由于没有优越性,现在几乎不再生产。
按冷却器方式可分为水冷式和风冷式空压机。水冷式采用自来水开式循环冷却;风冷式为风扇冷却。
按发动机的不同可分为电动机驱动方式和柴油机驱动方式空压机。大型电动式配有配电柜,柴油驱动式由电瓶启动,两种压缩机均有直联、侧联(即皮带传动)。
按润滑方式可分为无油式和机油润滑式空压机,后一种又分为飞溅式和强制式(即油泵和注油器供油润滑式)。
按宽代压机基础配置可分为固定式(有基础式、无基础式)和移动式空压机。
选择空压机的基本准则是经济性、可靠性与安全性。
一是应考虑排气压力的高低和排气量大小。一般用途空气动力用压缩机排气压力为0.7MPa,老标准为0.8MPa。目前社会上有一种排气压力为0.5MPa的空压机,从使用角度看是不合理的,因为对风动工具而言其压力余量太小,输气距离稍远一些就不能使用。另外,从设计角度看,这种压缩机设计为一级压缩,压比太大,易引起排气温度过高,造成气缸积炭,导致事故发生。如果用户所用的压缩机大于0.8MPa,一般要特别制造,不能采取强行增压的办法,以免造成事故。
排气量是空压机的主要参数之一,选择空压机的气量要和所需的排气量相匹配,并留有10%的余量。如果用气量大而空压机排气量小,风动工具一开动,会造成空压机排气压力的大大降低,而不能驱动风动工具。当然盲目追求大排气量也是错误的,因为排气量越大压缩机配的电机越大,不但价格高,而且浪费购置资金,使用时也会浪费电力能源。
另外,在选排气量时还要考虑高峰用量和通常用量及低谷用量。如果低谷用量较大,而通常用量和高峰用量都不大,国外通常的办法是以较小排气量的空压机并联取得较大的排气量,随着用气量增大而逐一开机,这样不但对电网有好处,而且能节约能源。
二是要考虑用气场合和条件。如用气场地狭小(船用、车用),应选立式;如用气场合有长距离的变化(超过 500米),则应考虑移动式;如果使用场合不能供电,则应选择柴油机驱动式;如果使用场合没有自来水,就必须选择风冷式。
在风冷、水冷两种冷却方式上,用户常有错误的认识,认为水冷好,其实不然。国内外小型压缩机中风冷式大约占到90%以上,这是因为在设计上风冷简便,使用时无需水源。
而水冷式压缩机的致命缺点有四:必须有完备的上下水系统,投资大;水冷式冷却器寿命短;在北方冬季还容易冻坏气缸;在正常的运转中会浪费大量的水。
三是要考虑压缩空气质量。一般空压机产生的压缩空气均含有一定量润滑油,并有一定量的水,有些场合是禁油和禁水的,这时不但对压缩机选型要注意,必要时要增加附属装置。
解决的办法:一是选用无润滑压缩机。这种压缩机气缸中基本上不含油,其活塞环和填料一般为聚四氟乙烯。但这种机器也有缺点,润滑不良,故障率高;聚四氟乙烯也是一种有害物质,食品、制药行业不能使用;无润滑压缩机只能做到输气不含油,不能做到不含水。第二种也是常用的方法,是将空压机(无论哪种)再加一级或二级净化装置或干燥器。这种装置可使压缩机空气既不含油又不含水,使压缩空气中的含油水量在5ppm以下,可满足工艺要求。
四是要考虑压缩机运行的安全性。空压机是一种带压工作的机器,工作时伴有温升和压力,其运行的安全性要放在首位。国家对压缩机的生产实行规范化的“两证”制度,即压缩机生产许可证和压力容器生产许可证(储气罐)。因此,在选购压缩机产品时,要严格审查“两证”。通常有证厂家的产品质量保证系统是完善的,不会出现大的质量问题,即使出现一些问题,也会由厂家负责三包。
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