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    二级压缩滑片式压缩机开发的基本参数确定 空气在压缩机中被压缩

    分类:演讲稿800字 时间:2019-05-03 本文已影响

      摘要:本文综合考虑各种滑片式空气压缩机二级开发中的问题,以一级压缩的研究理论和实际工作状态为基础进行理论分析和校核,进行了二级压缩状态参数计算,最后确定了二级压缩滑片式空气压缩机的基本结构形式和状态参数。
      关键词:二级压缩;压缩机;参数
      Abstract: this paper considers synthetically all kinds of slippery chip air compressor level 2 development, the problem in the theory and research level compression actual working conditions as the foundation for theoretical analysis and check, the secondary compression state parameter calculation, and finally determined the secondary compression slippery chip air compressor basic structure form and state parameter.
      Keywords: the secondary compression; Compressor; parameters
      中图分类号:TB652 文献标识码:A文章编号:
      一、滑片式空气压缩机采用二级压缩方式的优点和可行性
       二级压缩压缩机在活塞式压缩机中已经广泛应用,在所需要的压缩比很大时,若采用二级压缩方式则可显著提高压缩比。压缩机对气体的压缩采用多级压缩+级间冷却方式时,在与单级排气压力相同的情况下,功率消耗会大量减少,有些情况下消耗功率减少会达到50%。二级压缩还可减少每一级气缸内的温度增加,保证压缩机运行状态良好。若在滑片式空气压缩机中采用二级压缩则可提高压缩比,增加排气压力,在需要高压气体输入或输送的工业领域有很大的发展,并显著提高经济效益。
       多级压缩机的具体形式是多级压缩加中间冷却,将气缸-冷却器-气缸…依相同次序连接起来。具体过程是将气体压缩到某一中间压力,然后通过一个中间冷却器,通入循环冷却水使其在等压下冷却,降低在压缩过程中气体的温度;依次进行逐级压缩和冷却,达到所需压力,而气体温度又不至于升得过高。这样,整个压缩过程趋近于等温压缩,可减少压缩功耗,具体过程见图1。
      
      
       将气体从p1加压到p2,若进行单级等温压缩为BGF线,其功耗可用ABGHFHA的面积表示;若进行单级绝热压缩为BCD线,功率消耗为ABCDHA的面积。当气体为二级压缩过程时,将气体的压力从p1绝热压缩到某一中间压力p2`,即BC线,功率消耗为BCIAB的面积;然后沿等压线GE进行中间冷却,所耗功为GEHIG的面积。显然,二级与单级绝热压缩比较,节省功为CDEGC的面积。
       由此推断,对于一定的总压缩比,从理论上讲,分级越多,越接近于等 温压缩线BGF,功耗也就减少得越多。但级数越多,压缩装置的结构、运行、维修就越复杂,造价也越高,而且经阀门、冷却器的流动阻力也变大。因此超过一定限度,节省的功有限,但设备费和压降猛增也是不经济的。所以一般选择为2~4级,多至6级。
       但在滑片式空气压缩机中即使二级压缩压缩机还很少见,主要由于其工作原理和具体工作状态的限制,润滑油的影响也非常重要。首先,由于压缩机中起冷却和润滑作用的油对压缩腔的在压缩过程中的滑片与定子和转子接触部分起到密封作用,还起到在转子和滑片工作时的润滑作用。在压缩比很大时,对应状态的温度也很高,这样会对冷却润滑油的性质产生影响,导致失效,甚至在超过闪点时就会爆炸或燃烧。然后,当压缩腔的压力很大时相邻压缩腔之间的压差较大,容易在相邻放置的滑片、滑片与转子、滑片与定子、滑片与两端端盖之间的间隙产生泄漏,造成大量的功耗。所以在滑片式空气压缩机中采用二级压缩的分析和计算中要主要解决或避免以上两个问题。
      二、二级压缩参数的选择
      1、二级压缩最终状态的参数的选择
       压缩过程的主要状态参数应包括排气量、压缩比、每级的进出气体的工作压力和温度。
       排气量是压缩机设计中的基本参数,决定了压缩机的功耗,结构参数设计,并影响气体状态参数。单级压缩机的排气量通常≤10m3。这里设定压缩机的排气量为8m3。
       压缩机的最高工作温度应该是二级压缩后的气体和油的工作温度,应根据冷却润滑油的正常工作最高温度来确定压缩过程中的最高温度。由设计中所选的冷却润滑油决定。油的性质见表1。
       从表1可知,在第二级压缩的最终温度不能超过255℃(闪点),但为保证压缩机润滑油的正常工作,润滑油的温度不能太高,否则对工作性能产生影响。初步设定第二级压缩的最高温度为100℃。排气温度超过进气温度T1的值为Td,Td<10K。
      表1 冷却油性质
      Table 1 Features of oil
      
       对于二级压缩机的最高工作压力即二级压缩后的压力的最终状态参数应根据压缩机的具体内部工作条件,还要考虑气体在压缩腔中不产生泄漏和结构上允许的最高压力来确定二级压缩后的最终压力。初步设定为2.0MPa。
      2、中间压缩状态参数
       最终压缩状态确定后,可以确定中间的压缩状态参数。中间压缩状态参数包括一级压缩终了的排气压力、排气温度;二级压缩开始时的吸气压力、吸气温度。
       假设中间压力不变,即一级的排气压力同二级的吸气压力相同时的情况确定中间压力。对于二级压缩,最佳中间压力和最适合的压缩比的选择至关重要。应从工艺和节能两方面考虑,工艺要求各不相同,从节能角度考虑,最造合的压缩比应是各级的压缩比均相等,此时总的功耗最小。现证明如下,设理想气体初压p1,一级压缩后p2`,最后排气压力p2。一级压缩后,若将气体冷却到第一级进气温度,二级压缩所耗功为各级压缩所耗功之和。
      具体过程推导如下:
       假设第一级出气压力和第二级进气压力为p2`,并且在等温条件下所式(1):
       (1)
       (2)
       (3)
       总压缩功
       W=W1+W2= (4)
       由此可见,二级压缩所耗总功与中间压力p2`的选择有关。总功为最小时的中间压力称最佳中间压力,其值为总功对中间压力的一阶偏导数等于零,即:
       (5)
       对于公式(5)求解得,当两级压缩比相等时ε1=ε2耗功最小,即:
       (6)
       同理对于多级压缩,要使其耗功最小则各级压缩比相等,得最佳压缩比和级数的关系为:
       (7)
       这时各级压缩比相等时,总耗功为最小值。
       (8)
       设G为压缩机每分钟的生产量(Kg/min),得到多级多变压缩的理论功率为: (9)
       这样,中间压力就确定下来了,即,但在实际多级压缩中由于有冷却器和油水分离器会导致压力降,级间的冷却作用也会导致压力降,因而实际上二级的压缩比要比式(7)求得的ε都要大。
       由于滑片式空气压缩机的二级压缩所存在的密封性和油的性质两个关键问题,对于二级压缩比ε的值不能太大。综合考虑各种因素,以一级压缩为基础,设第一级压缩比为6.2,第二级压缩比为3.0。所以第一级压缩最终排气压力为6.2bar。

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