活塞式压缩机工作原理

1.什么是压缩机工作过程?

往复式压缩机都有气缸、活塞和气阀。压缩气体的工作过程可分成膨胀、吸入、压缩和排气四个过程。

例:单吸式压缩机的气缸，这种压缩机只在气缸的一段有吸入气阀和排除气阀，活塞每往复一次只吸一次气和排一次气。

(1)膨胀:当活塞向左边移动时，缸的容积增大，压力下降，原先残留在气缸中的余气不断膨胀。

(2) 吸入:当压力降到稍小于进气管中的气体压力时，进气管中的气体便推开吸入气阀进入气缸。随着活塞向左移动，气体继续进入缸内，直到活塞移至左边的末端(又称左死点)为止。

(3)压缩:当活塞调转方向向右移动时，缸的容积逐渐缩小，这样便开始了压缩气体的过程。由于吸入气阀有止逆作用，故缸内气体不能倒回进口管中，而出口管中气体压力又高于气缸内部的气体压力，缸内的气体也无法从排气阀跑到缸外。出口管中的气体因排出气阀有止逆作用，也不能流入缸内。因此缸内的气体数量保持一定，只因活塞继续向右移动，缩小了缸内的容气空间(容积)，使气体的压力不断升高。

(4)排出:随着活塞右移，压缩气体的压力升高到稍大于出口管中的气体压力时，缸内气体便顶开排除气阀的弹簧进入出口管中，并不断排出，直到活塞移至右边的末端(又称右死点)为止。然后，活塞右开始向左移动，重复上述动作。活塞在缸内不断的往复运动，使气缸往复循环的吸入和排出气体。活塞的每一次往复成为一个工作循环，活塞每来或回一次所经过的距离叫做冲程。

2.什么是压缩气体的三种热过程?

气体在压缩过程中的能量变化与气体状态(即温度、压力、体积等)有关，在压缩气体时产生大量的热，导致压缩后气体温度升高。气体受压缩的程度越大，其受热的程度也越大，温度也就升得越高。压缩气体时所产生的热量，除了大部分留在气体中使气体温度升高外，还有一部分传给气缸，使气缸温度升高，并有少部分热量通过缸壁散失于空气中。

压缩气体所需的压缩功，决定于气体状态的改变。说通缩点，压缩机耗功的大小与除去压缩气体所产生的热量有直接关系。一般来说，压缩气体的过程有

以下三种:

(1)等温压缩过程:在压缩过程中，把与压缩功相当的热量全部移除，使缸内气体的温度保持不变，这种压缩成为等温压缩。在等温压缩过程中所消耗的压缩功较小。但这一过程是一种理想过程，实际生产中是很难办到的。

(2)绝热压缩过程:在压缩过程中，与外界没有丝毫的热交换，结果使缸内气体的温度升高。这种不向外界散热也不从外界吸热的压缩成为绝热压缩。这种压缩过程的耗功较大，也是一种理想压缩。因为实际生产中，无伦何种情况要想避免热量的散失，是很难做到的。

(3)多变压缩过程:在压缩气体过程中，既不等温，也不完全绝热的过程，成为多变压缩过程。这种压缩过程介于等温过程和绝热过程之间。实际生产中气体的压缩过程均属于多变压缩过程。

3.什么是多级压缩?

所谓多级压缩，即根据所需的压力，将压缩机的气缸分成若干级，逐级提高压力。并在每级压缩之后设立中间冷却器，冷却每级压缩后的高温气体。这样便能降低每级的排气温度。

4.为什么要多级压缩?

用单级压缩机将气体压到很高的压力，压缩比(压缩比是指压缩机排气和进气的压力之比。例:在海平面时进气压力为0.1MPa，排气压力为压力0.8MPa。则压缩比:

P2 0.8

R=---=------=8

P1 0.1

多级压缩的优点:

(1)、节省压缩功;

(2)、降低排气温度;

(3)、提高容积系数:[1]

(4)、对活塞压缩机来说，降低气体对活塞的推力。必然增大，压缩后的气体温度也会升得很高。气体压力升高比(压力升高比:压缩后气体压力与压缩前气体压力之比成为压力升高比，简称压力比。越大，气体泪度升得越高。当压力比超过一定数值，气体压缩后的终结温度就会超过一般压缩机,润滑油的闪点(200-240℃)，润滑油会被烧成碳渣，造成润滑困难。另外往复式压缩机在吸气过程中，需带残留在气缸余隙容积(所谓余隙容积系指压缩机在排气终了，活塞处于死点位置时活塞与气缸之间的空间以及连接气阀和气缸间的通道空间)内的高压气体膨胀到压力稍低于进气压力时，才开始吸气，高压气体膨胀后占去一部分气缸容积，使气缸吸入气体的容积减少。显然，如果压力比越高，余隙内残留的气体压力也越高，余气膨胀后所占去的容积就越大，压机的生产

能力就显著降低。同时，压缩机机件的长度、厚度和直径都必须相应增大。不然，就不能适应其所承受的负荷。结果，不但使压机的造价成本增高，而且还会增加机件制造上的困难。因此，为了达到较高的终压，必须采用多级压缩机。多级压缩机所消耗的功比单级的大为减少，级数越多，省功越多。同时，级数越多，气体压缩后的温度也越低，气缸所能吸入的其他体积也越大。但压缩机的级数也不应太多，因为级数每增加一级，就必须多一套气缸、气阀、活塞杆和连

杆等机件，使压缩机的结构复杂，并且大大增加设备费用。根据我国目前情况来看，一般压缩机每一级的压缩比不超过3~5。