空气压缩机基本理论(比较齐全)

tongxing

9 {4 l! ~. J! F0 k0 n8 I5 @6 I
& |: L) m* |# A5 y- j% X一.压缩和压缩比
8 A+ K: l' V0 b# z* k1.压缩：
& u! T+ G/ B8 F: \, X压缩是指将低压力的媒介转换成比进口压力高的一个过程。
* b+ p- S3 x  w; q3 Q2 V绝热压缩是一种在压缩过程中气体热量不产生明显传入或传出的压缩过程。
等温压缩是一种在压缩过程中气体保持温度不变的压缩过程。
2.压缩比（R）：
压缩比是指压缩机排气和进气的绝对压力之比。
4 S& {9 r6 ~$ h1 k8 T5 p例：在海平面时进气绝对压力为0.1 MPa ，排气压力为绝对压力0. 8MPa。则压缩比：
       P2        0.8
& n9 |! Z% y: Y1 h; Q2 HR= ---- = ----- = 8
       P1        0.1
多级压缩的优点：
4 K! p# Z3 j& c8 Z a.节省压缩功；
" F$ a; x2 d- t0 d! u b.降低排气温度；
( ]- \. `* M6 O) K3 ~" `' Q- D5 f+ [ c.提高容积系数；
! P$ D, T4 v+ S1 j d.对活塞压缩机来说，降低气体对活塞的推力。

二.压缩介质
  {7 H& o" A5 }* @8 C1.可用的压缩介质：
. _3 t5 v3 p( o, i0 ?压缩介质可用空气、氮气、氧气、二氧化碳、乙烯、天然气、煤气等各种特殊气体。
  }4 V, l7 i& P' T4 u2.为什么要用空气来做压缩介质？
因为空气是可压缩、清晰透明的，且输送方便（不凝结）、无害性、安全、取之不尽。
4 Q; e2 h0 }, T# Z7 z惰性气体是一种对环境不起化学作用的气体，标准压缩机能一样压缩惰性气体。干氮
和二氧化碳均为惰性气体。
3.空气的性质：
' a, _; }. `9 M1 H9 s) ~& o' V a.干空气成分：氮气（N2）     氧气（O2）        二氧化碳（CO2）
4 o6 E0 [+ @8 P' A' {6 E                     78.03%           20.93%               0.03%   
2 K3 i; G4 a/ ~0 e6 S b.分子量：28.96
c.比重：在0℃、760mmHg柱，r0=1.2931g/m3
$ X9 t0 g, d% N' d. y d.比热：在25℃、1个大气压时，Cp=0.241大卡/kg－℃

+ s# f. M2 u, p% H! T4 _+ H* F三.压力(压强)
2 O& f% T9 ^$ L! B* }1.压力（压强）
: |2 P$ ]7 E- A  U% `% L. z这只是某一单位面积的力，如平方米上受1牛顿力，压力（压强）单位为1帕斯卡：
7 V  Q$ {( e" z# V) s即：1Pa = 1N/m2
. @% X1 E1 ~1 H5 b+ H     1KPa = 1,000 Pa = 0.01 kg/cm2
. K$ Q4 G8 \% k  Z/ K1 B1 @( ~      1MPa = 106Pa = 10 kg/ cm2
0 F5 P/ @  N( E) F1bar=1.02kg/cm2
8 X$ B1 S6 g) {9 S& K! J1kg/m2=14.5Psi
/ t% J8 b* M3 E3 L  Q2.绝对压力
8 m/ G( v, e& c绝对压力是考虑到与完全真空或绝对零值相比，我们所居住的环境大气具有0.1Mpa 的
绝对压力。在海平面上，仪表压力加上0.1MPa的大气压力可得出绝对压力。高度越高大气压力就越低。
# b: X( W; \6 q  U$ G+ b# @; J. f& c$ ~    3.大气压力
    气压表是用于衡量大气的压力。当加上仪表压力上就可得出绝对压力。
    绝对压力=压力计压力＋大气压力
  f) b' n. R8 U  M7 v8 ]( p    4.压力单位换算：
    单位： MPa，Psi(bf/in2)
        1Psi=0.006895MPa
        1bar=0.1MPa
        1kgf/cm2=98.066KPa=0.098066MPa≌0.1Mpa
" ^1 l: |& {; q1bar=1.02kg/cm2
+ f/ M8 S) d4 Q, |7 N" i5 T/ L* Z  Q1kg/m2=14.5Psi
- F) F2 S- H, I7 J  ^
/ L3 l4 \. I: ]四.温度
+ k+ V7 @$ z8 {1.温度
2 p. R3 X( j  K" e温度是指衡量某一物质在某一时间能量水平的方法。（或更简单的说，某一事物有多
少热或多少冷）。
从华氏转换成摄氏：华氏=1.8摄氏＋32， 摄氏=5/9（华氏-32）
2.绝对温度
2 ?: v& D2 F7 \7 A' l这是用绝对零度作为基点来解释的温度。
基点零度为华氏零下459.67度或摄氏零下273.15度
- ?3 D0 R- j, ~' m( B9 f5 w绝对零度是指从物质上除去所有的热量时所存在的温度或从理论上某一容积的气体
4 X1 f0 k# L9 {- f. L! E缩到零时所存在的温度。
3.冷却温度差
冷却温度差是确定冷却器的效率的术语。因为冷却器不可能达到100％的效率，我们
只能用冷却温差衡量冷却器的效率。
5 y: j: R9 u  M$ J  @2 F冷却温度差是进入冷却器的冷水或冷空气温度和压缩空气冷却后的温度之差。

8 a6 Q9 S/ ^. ]9 E3 y五.露点和相对湿度
' }) f& v- X1 p- ?2 A, V! \6 g* l; B& d1.露点和相对湿度
5 \4 g8 p) k# D, f8 x, x就象晚上温度下降会产生露水一样，压缩空气系统内的温度下降也会产生水气。
1 W5 ~, Q, p; Q, ?5 x露点就是当湿空气在水蒸气分压力不变的情况下冷却至饱和的温度。
这是为什么呢?
含有水分的空气只能容纳一定量的水分。如果通过压力或冷却使体积缩小，就没有足
够的空气来容纳所有的水分，因此多于的水分析出成为冷凝水。
空压机出口的空气通常是完全饱和的。分离器内的冷凝水就显示了这一点，因此空气
温度有任何的降低，就会产生冷凝水。
    2.饱和空气
) K5 n" `/ O% |' g6 H* ]3 @    当没有再多的水气能容纳在空气中时，就产生了空气的饱和，任何加压或降温均会导
致冷凝水的析出。
8 s" H- a) b" ~- @& @& K  i0 O* ?3.水气分离器
) p; K, R7 {* o' m: P0 c* K) V水气分离器是用于收集和除去在冷却过程中从空气或气体中冷凝出来水的器件。
# N5 |  w& O; I8 ~  |储气筒是用于储存压缩机排放出来的压缩空气和气体的容器。储气筒有利于消除排气
2 L6 y% y4 ^2 I6 n2 u管路中的脉冲，并在需求量大于压缩机的能力时，可起储存和补充提供压缩空气的作用。
4.干燥机
干燥机是用于干燥空气的装置。用我们的术语，就是用其干燥的压缩空气。空压机出
口的空气通常是完全饱和的，就是说任何降温都会产生冷凝水。冷冻式干燥机是通过降
低压缩空气的温度，析去水分，然后将空气再加热到接近原来的温度。冷冻式干燥机的压
2 ^5 B3 ]* v% n' [; c) e力露点一般为2℃-10℃。
- J. Y. A, d* x; W7 |; G- e
六.状态及气量
1.标准状态
标准状态的定义是：空气吸入压力为0.1MPa，温度为15.6℃（国内行业定义是0℃）
的状态下提供给用户系统的空气的容积。如果需要用标准状态，来反映考虑实际的操作条
件，诸如海拔高度、温度和相对湿度则将应实际吸入状态转换成标准状态。
2.常态空气
规定压力为0.1MPa、温度为20℃、相对湿度为36％状态下的空气为常态空气。常态
2 \/ W0 z- X! \; Z- {  f空气与标准空气不同在于温度并含有水分。当空气中有水气，一旦把水气分离掉，气量将
& z" Y5 p, R5 X1 b/ y有所降低。
7 J! E% \( |: u; k
. ~) D0 M! G3 Y% z1 Z6 F( L3.吸入状态
* m5 A% y" P5 a$ `* P压缩机进口状态下的空气。
1 U1 ~+ [( z0 @0 [1 Y, T9 Y" g
1 P+ b" Y; k& i; ^  p七.压缩目的
( K" a  B1 [4 [4 S气体的压缩有一个基本目的，即以高于原来压力的压力传送气体。原来的压力水平可
能高低不等，从非常低的绝对压力（千分之几公斤）直到几千公斤；压力从几克到几千公
4 @5 k5 {2 j/ J3 ~# k, d斤；而传输的气量从几立方米/分直到几十万立方米/分。
& _: B# d6 }6 h6 i压缩的具体目的有各种各样:
0 _. |! t( K' E1 y! L. {a.在驱动风动工具的压缩空气系统中传递功率；
b.为燃烧提供空气；
) Y0 G/ ]9 l3 J2 K( b- Ec.在天然气管道和城市煤气分配系统中输送和分配气体；
3 N. k7 F; ]- r3 l. ?) fd.使气体通过一个过程或系统循环；
  c, t1 y7 d! ye.制造一个对化学反应更活跃的条件；
f.出于多种目的制造和维持一个比原来高的压力水平，办法是将漏入或流入该系统的
气体或原来就存在的杂气排出系统。
: h2 L. \% o4 A! m" M: X& ^1.压缩方法（略）
压缩气体的办法有4种: 2种是断续气流法，另2种是连续气流法。
' w4 B0 A: Z: x& z2.压缩机的种类和特点
a.容积式压缩机--是将一定量的连续气流限制于一个封闭的空间里，使压力升高。
& l7 T! k8 M0 o: l2 A8 s6 |b.往复式压缩机--是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。
c.回转式压缩机--是容积式压缩机，压缩是由旋转元件的强制运动实现的。
d.滑片式压缩机--是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径
  j# i% T: J( i* A3 H向滑动。截留于滑片之间的空气被压缩后排出。
e.螺杆压缩机--是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，
6 A8 p8 O  Q# F' E$ Q从而将气体压缩并排出。
$ S2 Q9 W; }4 D2 P1 j4 Kf.离心式压缩机--属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）
1 m3 ?8 j) L; w, V% }! X% k使气体加速。主气流是径向的。
( V2 J' V: |: @- ~! s/ H! s3.空压机的分类及其特点
$ V% F2 L9 s1 ^% I" ~' ?3 j& \三种基本类型的空压机包括：往复式， 回转式，离心式。
以上三种类型的空压机可进一步划分为：裸机和整机，风冷和水冷，喷油和无油。
1 v1 x; O. l- [3 T让我们简单地讨论以下这三种类型的空压机：                        
a.往复式空压机(略)
b.回转式空气压缩机
: T* ?7 P/ u4 V# {  f1 g0.85M3/min -- 85M3/min回转式空压机是变容式压缩机，最普通的回转式空压机是单
级喷油螺杆式空压机，这种压缩机在机腔内有两个转子，通过转子来压缩空气，内部没有
阀门。这种空压机一般为油冷（冷却介质是空气或水），这种油起到了密封的作用。
  \7 N; b+ j& B) [: N- \6 Y& c由于冷却在空压机内部进行，因此部件不会有很高的温度，因此，回转式空压机是连
续工作制可设计成风冷或水冷机组。
1 I- e8 a( J! |" K0 F% _由于结构简单易损件少，回旋式螺杆空压机很容易维护，操作，并具有安装灵活的特
点。回转式空压机可安装在任何能支撑重量的地面。
9 L: s. b8 R' i3 ~两级喷油回转式螺杆空压机在主机部件里带有两对转子，压缩过程由第一级和第二级
  m6 Z* {* S$ U2 P" z串接压缩完成。两级回转式空压机具有结构简单和灵活性以及高效率的特点，两级回转式
: v4 \9 M! k# q/ S& O螺杆式空压机可是风冷和水冷以及全封装式。
% H2 I* k, E% n/ l无油回转式螺杆空压机使用特别设计的主机无需喷油就可进行压缩，从而产生无油压
缩空气。无油回旋螺杆式空压机有风冷和水冷两种，并具有和喷油一样的灵活性。如你所
) j7 C9 R+ s* a; c  l看到的，回转式螺杆空压机有风冷、水冷、喷油、无油、单级和两级、在压力、气量、结
构上有广泛的适用性。
6 g3 B* p, [" K4 a9 _& T c.离心式空气压缩机（略）

0 f- E1 f, o9 Y# f  _八.空气系统基础知识
1.压缩空气系统 ━ 耗电大户
- ?* ~# F9 m- k电动机是耗电最多的设备, 改进压缩空气系统设计和运行所得到的节能大大超过电动机效率提高所产生的节能。
, d: i# l) \: ]4 t# w通过改进压缩空气系统的设计和运行可节能20-50%。 许多企业将压缩空气视为等同于煤, 电, 水的实用品。它与其它实用品不同, 很少有人知道每立方米/分压缩空气的成本。
3 q) {! c. }1 v, Z4 j9 l; p2 g2.每立方米/分压缩空气的成本
通过下列计算可得到每立方米/分压缩空气的成本，假定:
a.电机服务系数 = 110%
b.功率因子 = 0.9
一台典型的空压机每1 HP可产生4CFM（立方英尺）
* z! ]# t, `( W  {4 d! L, R8 w: _1 HP = 110%x0.746kW/0.9 = 0.912kW
所以 产生1CFM压缩空气需0.228kW
3 A# O2 m' M# t6 u9 b' W2 B/ l如果每度电费为0.65元: 1CFM = 0.1482元/小时
. `+ F% A( k+ X% d/ l! }6 y$ c. }1立方米/分= 35.315CFM
2 l1 J9 C1 Q& o; D1 `3 B$ {所以 1立方米/分 = 5.23元/小时
% v; y1 n- k" D0 H7 l* a! \( s& O故 1台10立方米/分的空压机运行8,000小时将耗电: 10 x 8,000 x 5.23 = 418,694元
" T8 F* X/ r/ E9 s' K3 o9 ^2 n    3.压缩机出口压力每升高1bar，耗电量将增加6%至7%。
1 F8 l3 d+ }9 R3 I. O; `4.含油量：PPM指百万分之一
螺杆式空压机的出口含油量一般为1PPM-3PPM，也就是说，每立方米的压缩空气里含油量约等于1mg-3mg。通过对含油量的计算，可以知道空压机的耗电状态的正常范围。

hebeizhonghuan

多谢楼主分享的信息哇。很厉害。

tongxing

加油，各位商友。

alucy569

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gzaigo

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KissMaya

辛苦了。

yjw0993

楼主辛苦了，我先来顶一下。大家都来看看。