各种压缩机工作原理及优缺点分析.docx
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各种压缩机工作原理及优缺点分析
各种压缩机工作原理及优缺点分析
各种压缩机工作原理及优缺点分析
一、压缩机概念
用来压缩气体借以提高气体压力的机械称为压缩机。
提升的压力小于0.2MPa时，称为鼓风机。
提升压力小于0.02MPa时称为通风机。
二、压缩机分类
1.按工作原理分类
容积式压缩机直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。
其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。
离心式压缩机它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。
其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。
2.按排气压力分类
分类
名称
排气压力（表压）
风机
通风机
<15kPa
鼓风机
0.015～0.2Mpa
压缩机
低压压缩机
0.2～1.0Mpa
中压压缩机
1.0～10Mpa
高压压缩机
10～100Mpa
超高压压缩机
>100Mpa
3.按压缩级数分类
单级压缩机气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩
两级压缩机气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩
多级压缩机气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机
4.容积流量分类
名称容积流量（m3／min）
微型压缩机<1
小型压缩机1～10
中型压缩机10～100
大型压缩机≥100
5.按结构或工作特征的分类
按工作原理
容积式
离心式
按运动件工作特性
往复式
回转式
离心式
轴流式
旋涡式
按运动件结构特征
活塞式
隔膜式
柱塞式
转子式
滑片式
液环式
三角转子
涡旋式
罗茨
双螺杆
单螺杆
叶轮（透平）式
三、各种压缩机工作原理及优缺点
1.活塞式压缩机的工作原理及优缺点
当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。
活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。
当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。
总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。
活塞压缩机的优点：
（1） 不论流量大小，都能得到所需要的，排气压力范围广，最高压力可达320MPa（工业应用），甚至700MPa，（实验室中）。
（2） 单机能力为在500m3/min以下的任意流量。
（3） 在一般的压力范围内，对材料的要求低，多采用普通的钢铁材料，加工较容易，造价也较低廉。
（4） 热效率较高，一般大、中型机组绝热效率可达0.7~0.85左右。
（5） 气量调节时，适应性强，即排气范围较广，且不受压力高低影响，能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。
（6） 气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同的气体。
（7） 驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速，可维修性强。
（8） 活塞压缩机技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。
活塞压缩机的缺点：
（1）结构复杂笨重，易损件多，占地面积大，投资较高，维修工作量大，使用周期较短，但经过努力可以达到8000小时以上。
（2）转速不高，机器体积大而重，单机排气量一般小于500m3/min。
（3）机器运转中有振动。
（4）排气不连续，气流有脉动，容易引起管道振动，严重时往往因气流脉动、共振而造成管网或机件的损坏。
（5）流量调节采用补助容积或旁路阀，虽然简单、方便、可靠，但功率损失大，在部分载荷操作时效率降低。
（6）用油润滑的压缩机，气体中带油需要脱除。
（7）大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。
2.离心式压缩机的工作原理及优缺点
离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。
但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。
离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高气体的压力。
这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。
离心式压缩机的优点：
（1）离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，相对于活塞式压缩机，在制冷量相同时，重量较活塞式轻5～8倍。
（2）由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。
（3）工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。
在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。
（4）离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。
对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。
离心式压缩机的缺点：
（1）离心式压缩机目前还不适用于气量太小及压比过高的场合。
（2）离心式压缩机的稳定工况区较窄，其气量调节虽较方便，但经济性较差。
（3）目前离心式压缩机效率一般比活塞式压缩机低。
（4）一般要用增速齿轮传动，转速较高，对轴端密封要求高，这些均增加了制造上的困难和结构上的复杂性。
（5）操作的适应性差，气体的性质对操作性能有较大影响。
在机组开车、停车、运行中，负荷变化大。
（6）气流速度大，流道内的零部件有较大的摩擦损失。
（7）有喘振现象，对机器的危害极大。
3.螺杆式压缩机的工作原理及优缺点
螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。
它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成气体的吸入、压缩和排气过程。
无油螺杆压缩机在本世纪三十年代问世，主要用于压缩空气。
后来汽缸内喷油的螺杆式压缩机出现，性能得到提高，目前，喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一。
螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。
螺杆式压缩机的优点：
（1）螺杆式压缩机只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速。
（2）螺杆式压缩机的结构简单、紧凑，重量轻，无吸排汽阀，易损件少，可靠性高，检修周期长。
（3）在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。
这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸、排汽阀，故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率。
（4）螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。
（5）螺杆式压缩机的制冷量可以在10％一100％范围内无级调节，但在40％以上负荷时的调节比较经济。
螺杆式压缩机的缺点：
（1）转子齿面是一空间曲面，需利用特制的刀具，在价格昂贵的设备上加工，机体零部件加工精度也有较高的要求，必须采用高精度设备。
（2）由于齿间容积周期性地与吸、排气口连通，故压缩机噪声高。
（3）由于受到转子刚度和轴承寿命等限制，压缩机内部只能依靠间隙密封，所以螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，不能用于高压场合。
（4）由于喷油量大，油处理系统复杂，故机组附属设备多。
（5）螺杆压缩机依靠间隙密封气休，在小容积范围内不具有优越的性能。
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