第二章 容积式压缩机PPT讲稿.ppt
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1、第二章 容积式压缩机第1页,共144页,编辑于2022年,星期三 过程流体机械过程流体机械教材及参考书教材及参考书1.蔡增基等编著,流体力学泵与风机蔡增基等编著,流体力学泵与风机 中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社2.陈次昌等编著,水泥生产机械设备陈次昌等编著,水泥生产机械设备 机械工业出版社机械工业出版社第2页,共144页,编辑于2022年,星期三课程内容:课程内容:本课程主要介绍流体机械设备,其中包括容积式本课程主要介绍流体机械设备,其中包括容积式压缩机、离心压缩机、泵、离心机等。压缩机、离心压缩机、泵、离心机等。过程流体机械过程流体机械绪论容积式压缩机离心压缩机泵离心机内容如下内容如下
2、第3页,共144页,编辑于2022年,星期三第二章第二章 容积式压缩机容积式压缩机本章学习要求:本章学习要求:1.了解往复压缩机基本构成和工作过程了解往复压缩机基本构成和工作过程2.了解往复压缩机热力和动力性能了解往复压缩机热力和动力性能3.了解往复压缩机的气阀和密封了解往复压缩机的气阀和密封4.了解往复压缩机的调节和其他附属系统了解往复压缩机的调节和其他附属系统5.了解往复压缩机的选型了解往复压缩机的选型6.了解回转式压缩机了解回转式压缩机 过程流体机械过程流体机械第4页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机容积式压缩机的工作原理容积式压缩机的工作原理 是依靠工作腔容
3、积的变化来压缩气体,因而它具有容积是依靠工作腔容积的变化来压缩气体,因而它具有容积可周期变化的工作腔。可周期变化的工作腔。按工作腔和运动部件形状,容积式压缩机可分为按工作腔和运动部件形状,容积式压缩机可分为“往复式往复式”和和“回转式回转式”两大类。两大类。往复式往复式:运动部件进行往复运动;:运动部件进行往复运动;回转式回转式:运动部件做单方向回转运动。:运动部件做单方向回转运动。第5页,共144页,编辑于2022年,星期三绪论绪论1.4 1.4 压缩机概述压缩机概述1.4.1.51.4.1.5压缩机分类及命名压缩机分类及命名按工作原理按工作原理按工作腔中运动件或气流工作特征按工作腔中运动件
4、或气流工作特征容积式容积式往复式往复式回转式回转式动力式动力式离心式离心式轴流式轴流式漩涡式漩涡式喷射式喷射式第6页,共144页,编辑于2022年,星期三绪论绪论1.2 1.2 流体机械的分类流体机械的分类1.2.31.2.3按流体机械结构特点分类按流体机械结构特点分类1.2.3.11.2.3.1往复式结构的流体机械往复式结构的流体机械1.2.3.21.2.3.2旋转式结构的流体机械旋转式结构的流体机械分类分类主要运动部件主要运动部件特点特点举例举例往复式往复式在工作腔中作往在工作腔中作往复运动的活塞复运动的活塞输送流体的流量输送流体的流量较小而单级压升较小而单级压升较高较高往复式压缩机、往复
5、式压缩机、往复式泵往复式泵旋转式旋转式转轮、叶轮或转转轮、叶轮或转鼓鼓输送流体的流量输送流体的流量大而单级压升不大而单级压升不太高太高回转式、叶轮回转式、叶轮式的压缩机和式的压缩机和泵以及分离机泵以及分离机第7页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机容积式压缩机的主要特点容积式压缩机的主要特点(1)工作腔的容积变化规律只取决于机构的尺寸,故机器工作腔的容积变化规律只取决于机构的尺寸,故机器压力与流量关系不大,工作的稳定性较好;压力与流量关系不大,工作的稳定性较好;(2)气体的吸入和排出是靠工作腔容积变化,与气体气体的吸入和排出是靠工作腔容积变化,与气体性质关系不大,故机
6、器适应性强并容易达到较高的压性质关系不大,故机器适应性强并容易达到较高的压力;力;(3)机器的热效率较高;机器的热效率较高;(4)结构比较复杂,尤其是往复式压缩机易于损坏的零结构比较复杂,尤其是往复式压缩机易于损坏的零件多;件多;(5)一些压缩机的气体吸入和排出是间歇的,容易一些压缩机的气体吸入和排出是间歇的,容易引起气柱及管道的振动。引起气柱及管道的振动。第8页,共144页,编辑于2022年,星期三 容积式压缩机容积式压缩机 日立牌活塞往复压缩机于日立牌活塞往复压缩机于1911年问世,迄今已年问世,迄今已有有90年的历史。日立于年的历史。日立于1953年生产了日本第一台年生产了日本第一台平衡
7、对称式压缩机,此装置功率为平衡对称式压缩机,此装置功率为450kW。第9页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机 自此以后,日立向世界多个国家输送了约自此以后,日立向世界多个国家输送了约4,800台共计台共计1,310,000 kW功率的平衡对称式压缩机,其中包括一台输功率的平衡对称式压缩机,其中包括一台输出功率为出功率为5,500 kW的压缩机及另一台压力为的压缩机及另一台压力为550 kg/cm2的的压缩机,后者具备了同类产品的最高压力。压缩机,后者具备了同类产品的最高压力。自自1968年以来,日立还为低密度聚乙烯工厂提供了年以来,日立还为低密度聚乙烯工厂提供了21
8、台超高压台超高压压缩机,包括一台功率为压缩机,包括一台功率为11,000kW,压力为压力为3,3000kg/cm2的压缩的压缩机。机。第10页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机第11页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.1 2.1.1.1总体结构和组成总体结构和组成 图图2-12-1是一台大型往复式压缩机结构示意图,这是一是一台大型往复式压缩机结构示意图,这是一台卧式四列五级对称平衡型高压活塞压缩机
9、;图中所示的台卧式四列五级对称平衡型高压活塞压缩机;图中所示的压缩机结构部件大致可分为如下三大部分:压缩机结构部件大致可分为如下三大部分:(1)工作腔部分)工作腔部分 工作腔部分是直接处理气体的部分,包括汽缸、工作腔部分是直接处理气体的部分,包括汽缸、活塞、气阀等,构成有进、出通道的封闭空间。活塞活塞、气阀等,构成有进、出通道的封闭空间。活塞杆穿出工作腔端板的部位设有填料,用以密封间隙,杆穿出工作腔端板的部位设有填料,用以密封间隙,活塞上设置的活塞环也是起密封作用的。活塞上设置的活塞环也是起密封作用的。第12页,共144页,编辑于2022年,星期三绪论绪论1.4 1.4 压缩机概述压缩机概述1
10、.4.1.41.4.1.4按功率大小分类按功率大小分类名称名称功率功率/KWKW一般配用电源一般配用电源/V V小型压缩机小型压缩机5 5220220中型压缩机中型压缩机5 5450450380380大型压缩机大型压缩机45045030003000或或60006000第13页,共144页,编辑于2022年,星期三绪论绪论1.4 1.4 压缩机概述压缩机概述1.4.1.21.4.1.2按排气压力分类按排气压力分类分类分类名称名称排气表压排气表压风机风机通风机通风机鼓风机鼓风机15kPa15kPa0.0150.0150.2MPa0.2MPa压缩机压缩机低压压缩机低压压缩机中压压缩机中压压缩机高压压
11、缩机高压压缩机超高压压缩机超高压压缩机0.20.21.0MPa1.0MPa1.01.010MPa10MPa1010100MPa100MPa100MPa100MPa第14页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.1 2.1.1.1总体结构和组成总体结构和组成(2)传动部分)传动部分 传动部分把电动机的旋转运动转化为活塞的往复传动部分把电动机的旋转运动转化为活塞的往复运动,包括曲轴、连杆、十字头等,往复运动的活塞运动,包括曲轴、连杆、
12、十字头等,往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接。通过活塞杆与十字头连接。(3)机身部分)机身部分 机身部分是用来支承(或连接)汽缸部分与传动部机身部分是用来支承(或连接)汽缸部分与传动部分的零部件,包括机身(或称曲轴箱)、中体、中间接分的零部件,包括机身(或称曲轴箱)、中体、中间接筒等,其上还可能安装有其他附属设备。筒等,其上还可能安装有其他附属设备。第15页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.1 2.1.1.1总体结构和组成
13、总体结构和组成 图图2-12-1所示的压缩机确切地讲应称为压缩机主机,所示的压缩机确切地讲应称为压缩机主机,一台压缩机除主机外,还必须配以润滑系统、冷却系一台压缩机除主机外,还必须配以润滑系统、冷却系统、缓冲和减振系统、分离和净化系统、调节系统、统、缓冲和减振系统、分离和净化系统、调节系统、安全防护系统等必不可少的附属装置才能稳定、可靠安全防护系统等必不可少的附属装置才能稳定、可靠工作。工作。第16页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机 用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构,用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构,也称曲柄连杆机构。曲柄滑块机
14、构中与机架构成移动副的构件为滑也称曲柄连杆机构。曲柄滑块机构中与机架构成移动副的构件为滑块,通过转动副块,通过转动副B、C联接曲柄和滑块的构件为连杆。联接曲柄和滑块的构件为连杆。曲柄滑块机构曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中。活塞式发动机以滑块为主动件,把往复移动床等的主机构中。活塞式发动机以滑块为主动件,把往复移动转换为不整周或整周的回转运动;转换为不整周或整周的回转运动;压缩机、冲床以曲柄为主压缩机、冲床以曲柄为主动件,把整周转动转换为往复移动。动件,把整周转动转换为往复移动。第17页,共144页,编辑于2022年,星期三
15、容积式压缩机容积式压缩机第18页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机第19页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机第20页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和构成 图图2-22-2所示活塞压缩机的机构学原理:所示活塞压缩机的机构学原理:(1)曲柄)曲柄1的的旋转运动旋转运动通过来回摆动的连杆通过来回摆动的连杆2转换成十字转换成十字头
16、头3的的往复运动往复运动,活塞,活塞7通过一根细长的活塞杆通过一根细长的活塞杆4连接在连接在十字头上与其十字头上与其同步往复运动同步往复运动。(2)活塞)活塞同心地安装同心地安装在圆筒形汽缸在圆筒形汽缸10内,汽缸的一端内,汽缸的一端或两端设有端盖,相应的前部和后部端盖称为缸盖和或两端设有端盖,相应的前部和后部端盖称为缸盖和缸座。缸座。第21页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和构
17、成 图图2-22-2所示活塞压缩机的机构学原理:所示活塞压缩机的机构学原理:(3)活塞、汽缸、缸盖或缸座共同围合成的封闭空间就是)活塞、汽缸、缸盖或缸座共同围合成的封闭空间就是用于进行气体压缩的用于进行气体压缩的工作腔工作腔,当活塞在十字头带动下做,当活塞在十字头带动下做往复运动时,往复运动时,工作腔容积做周期性变化工作腔容积做周期性变化,即可实现气体,即可实现气体的吸入、压缩和排出。的吸入、压缩和排出。(4)气体进出工作腔的控制部件)气体进出工作腔的控制部件11、12分别称为分别称为进、进、排气阀排气阀。第22页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往
18、复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和构成 图图2-22-2所示活塞压缩机的机构学原理:所示活塞压缩机的机构学原理:(5)活塞杆穿出汽缸端盖的部位存在环形间隙,需要进)活塞杆穿出汽缸端盖的部位存在环形间隙,需要进行密封,该密封元件行密封,该密封元件5称为称为填料填料。(6)活塞与汽缸之间同样也存在环形间隙,导致活塞)活塞与汽缸之间同样也存在环形间隙,导致活塞两侧产生气体泄漏,对这一部位进行密封的元件两侧产生气体泄漏,对这一部位进行密封的元件8称为称为活塞环活塞环
19、。第23页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和构成 图图2-32-3所示进气阀、排气阀的原理与结构:所示进气阀、排气阀的原理与结构:控制气体进出工作腔的气阀,它有四个主要零件:控制气体进出工作腔的气阀,它有四个主要零件:阀阀座座、阀片(板)、弹簧阀片(板)、弹簧、升程限制器升程限制器。图图2-3(a)所示:所示:气阀处于气阀处于关闭状态关闭状态时,阀片紧压在阀座上,使工作时,阀片紧
20、压在阀座上,使工作腔与外部断开。腔与外部断开。图图2-3(b)所示:所示:工作时,阀片下侧气体压力升高或上部气体压力下降,工作时,阀片下侧气体压力升高或上部气体压力下降,从而在阀片上产生一个与弹簧力反向的从而在阀片上产生一个与弹簧力反向的第24页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和构成 气体压差力,阀片两侧压差足够大时,气体力便克服气体压差力,阀片两侧压差足够大时,气体力便克服了弹
21、簧力而将阀片顶开,了弹簧力而将阀片顶开,形成气流通道形成气流通道;反之,当作用在阀片上的气体力减小或消失时,反之,当作用在阀片上的气体力减小或消失时,阀片便在弹簧力作用下落回阀座,阀片便在弹簧力作用下落回阀座,气阀关闭气阀关闭。升程限制器的作用:升程限制器的作用:是限制阀片的最大位移,并用于承载弹簧。是限制阀片的最大位移,并用于承载弹簧。第25页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.2 2.1.1.2机构学原理和构成机构学原理和
22、构成 这种气阀的启闭完全是由工作腔内外的流体压力差决定,这种气阀的启闭完全是由工作腔内外的流体压力差决定,自动工作,故称为自动工作,故称为自动阀自动阀。进、排气阀进、排气阀的原理和结构相同,只是安装方向相反。的原理和结构相同,只是安装方向相反。第26页,共144页,编辑于2022年,星期三 过程流体机械过程流体机械第27页,共144页,编辑于2022年,星期三 过程流体机械过程流体机械第28页,共144页,编辑于2022年,星期三 过程流体机械过程流体机械第29页,共144页,编辑于2022年,星期三 过程流体机械过程流体机械第30页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩
23、机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.3 2.1.1.3汽缸基本形式和工作腔汽缸基本形式和工作腔分类分类定义定义单作用气缸单作用气缸对于压缩机的一个气缸而言,缸内仅在活塞一对于压缩机的一个气缸而言,缸内仅在活塞一侧构成工作腔并进行压缩循环的结构。侧构成工作腔并进行压缩循环的结构。双作用气缸双作用气缸在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同级次压在活塞两侧构成两个工作腔并进行相同级次压缩循环的结构。缩循环的结构。级差式气缸级差式气缸通过活塞与气缸结构的搭配,构成两个或两个通过活塞与气缸结构的搭配
24、,构成两个或两个以上工作腔,并在各工作腔内完成两个或两个以上工作腔,并在各工作腔内完成两个或两个以上级次压缩循环的结构。以上级次压缩循环的结构。第31页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.3 2.1.1.3汽缸基本形式和工作腔汽缸基本形式和工作腔分类分类定义定义平衡腔平衡腔有些多工作腔汽缸,其中的一个腔室仅与某工有些多工作腔汽缸,其中的一个腔室仅与某工作腔进气相通,而不用于压缩气体,起力平衡作腔进气相通,而不用于压缩气体,起力
25、平衡作用,称为平衡腔。作用,称为平衡腔。工作腔工作腔直接用来处理气体的容积可变的封闭腔室称为直接用来处理气体的容积可变的封闭腔室称为工作腔,一个压缩机汽缸中可能有一个工作腔,工作腔,一个压缩机汽缸中可能有一个工作腔,也可能有多个工作腔,它们同时或轮流依次工也可能有多个工作腔,它们同时或轮流依次工作,执行相同或不同压缩任务。作,执行相同或不同压缩任务。第32页,共144页,编辑于2022年,星期三容积式压缩机容积式压缩机2.1 2.1 往复往复压缩机基本构成和工作过程压缩机基本构成和工作过程 2.1.12.1.1基本构成和工作原理基本构成和工作原理 2.1.1.3 2.1.1.3汽缸基本形式和工
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