安徽建筑大学过程流体机械第二章容积式压缩机气阀和密封专题详解.ppt

第二章 容积式压缩机 本章主要内容： 补充内容：气体性质和热力过程 2.1 往复式压缩机基本构成和工作过程 2.2 往复式压缩机的热力和动力性能 2.3 往复压缩的气阀和密封 2.4 往复压缩机调节和其他附属系统 2.5 往复压缩机选型和结构实例 2.6 回转式压缩机 2.3.1　气阀组件 　　一、气阀组成及工作过程 　　气阀是控制气体进、出气缸的部件。 　　是压缩机转速提高的主要障碍，是噪声的主要来源之一。 　　压缩机上的气阀都是自动气阀。 常见的几种气阀 2.3 往复压缩的气阀和密封 （1）气阀的基本组成 　　　①阀座：具有能被阀片覆盖的气体通道，与阀片一起闭锁气流通道，并承受汽缸内外压力差； 　　　②启闭元件：交替开启与关闭阀座通道，控制气体的进出工作腔，也称阀片； 　　　③弹簧：气阀关闭时推动阀片落向阀座的零件，并在开启时抑制阀片对升程限制器的冲击； 　　　④升程限制器：限制阀片升起高度，并往往作为承座弹簧的零件，也称阀盖。 气阀的评价指标： 　可靠性和耐用性好； 　阻力损失小； 　良好的密封； 　余隙容积小； 　噪声小。 2.3 往复压缩的气阀和密封 （2）气阀的工作过程 2.3 往复压缩的气阀和密封 ①工作原理：吸、排气阀工作原理相同。 余隙容积膨胀终了时，气缸与阀腔的气体压力差△P大于弹簧力+阀片弹簧重力，阀片开启； 阀片离开阀座，气体进入气缸，气体力作用下，阀片上升至升程限制器 （a-b段） 撞击升程限制器后，反弹力+弹簧力＞气流推力，阀片回弹 （b-c段） 阀片在气流推力作用下再次贴回到升程限制器上（c-d） 气流推力大于弹簧力，阀片停留在升程限制器上（d-e） 活塞接近止点，气流推力减小，不足以克服弹簧力时，阀片离开升程限制器，向阀座方向运动。（e-f） ② 颤振现象： 气阀开始阶段，如果弹簧力过强，最大压差造成的气流推力也不足以克服弹簧力，则阀片不能抑制贴在升程限制器上，而是在阀座与升程限制器间来回跳动。 2.3 往复压缩的气阀和密封 害处： a、气阀时间截面减小，阻力损失增加。 b、阀片的反复撞击导致气阀和弹簧寿命缩短。 滞后关闭的坏处： a、因活塞已经进入压缩行程，股使一部分吸入的气体又从进气阀回窜出去，造成排气量减小。 b、阀片将在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向阀座，造成严重的敲击，致使阀片应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，导致气阀提前损坏。 c、强烈的敲击会产生更大的噪声。 2.3 往复压缩的气阀和密封 ③滞后关闭：如果弹簧力过弱，则阀片停留在升程限制器上的时间延长，阀片在活塞更接近止点的位置，气流达到更低一些的速度才开始回落，以至于活塞到达止点位置时阀片来不及落到阀座上，这种现象称为滞后关闭。 二、流量系数与阀隙马赫数 （1）流量系数 　气流在流经气阀时引起的压力损失可表示为： 2.3 往复压缩的气阀和密封 气体密度，kg/m3 气体容积流量，m3/s 气阀流通面积，m2 气阀流量系数： h：升程 b：阀座通道宽度 与计算截面A选取有关，一般取阀隙面积作为整个气阀计算截面 取决于气阀结构，几何形状，粗糙度等 阀隙：阀片升起后与阀座形成的间隙 （2）阀隙平均马赫数与压力损失 　　　 定义：气阀全开时阀隙处的气体平均速度与当地声速之比。 ?????????????????????? 　　 气体在阀隙中流动时视为不可压缩流体，故其平均流速为： ?????????????????????????????????? 2.3 往复压缩的气阀和密封 理想气体的声速为： 实际气体的声速为： 活塞面积 有效流通面积 同名气阀个数 活塞平均速度 气体流经气阀的平均相对压力损失为 ??????????????????????? 实际气体流经气阀的瞬时相对压力损失?????????????????????????????????????????????????????????? 2.3 往复压缩的气阀和密封 马赫数的选取:以小为宜，但马赫数小要求流通面积大，往往受到气阀安装尺寸和升程的限制。 气体等熵指数 修正系数 三、气阀结构和示例 　　(1)进、排气阀基本结构 ① 进、排气阀的结构基本相同，区别是进气阀的升程限制器在工作腔侧，排气阀则反之。 ② 环状阀和网状阀按升程限制器结构，分为开式和闭式两种，如图。 ③ 开式： 　　　　优点：升程限制器结构简单，气体流过升程限制器外缘阻力损失小； 　　　　缺点：气阀螺钉易受到交变负荷而疲劳破坏。 ④ 闭式阀的气阀紧固螺钉的直径可较小，且较安全。 2.3 往复压缩的气阀和密封 升程限制器外径小于气阀外径，外缘不接触 升程限制器外径与阀座相等，并压紧 （2）环状阀和网状阀 2.3