常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)壓力系數(shù)的討論

于亮++李麗娜

摘 要：本文指出了常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)氣閥的彈簧力對壓力系數(shù)的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調(diào)整來提高壓縮機(jī)輸氣量的效果。

關(guān)鍵詞：常壓進(jìn)氣；進(jìn)氣閥；彈簧力；壓力系數(shù)

1.引言

在討論往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率時(shí)，壓力系數(shù)λp一般都采用選取值而不做詳細(xì)的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機(jī)的第一級中，當(dāng)吸入壓力等于或接近于大氣壓時(shí)，壓力系數(shù)一般為0.95-0.98，且下限適應(yīng)于小截面的或具有過強(qiáng)彈簧力的氣閥.當(dāng)吸入壓力較高時(shí)，取0.98-1。

由于壓力系數(shù)λp對容積效率的影響不象容積系數(shù)λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數(shù)的存在，它對常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機(jī)，其實(shí)際壓力系數(shù)的影響更不可忽視：因?yàn)樗粌H影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進(jìn)氣的其它介質(zhì)的壓縮機(jī)也有同樣的影響。

2.壓力系數(shù)的定義：

圖1

如圖1所示，由于進(jìn)氣過程阻力損失的影響，實(shí)際吸進(jìn)的氣體量VS折合到進(jìn)氣管道中的名義壓力PS時(shí)，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數(shù)。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)對ΔV的影響遠(yuǎn)大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內(nèi)外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經(jīng)氣閥時(shí)的壓力損失，因此，一般會認(rèn)為氣閥的流通面積會影響壓力系數(shù)，甚至于常出現(xiàn)為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實(shí)踐中，這種做法有時(shí)是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實(shí)施只有在常壓進(jìn)氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結(jié)構(gòu)的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時(shí)才有效。如果是閉式結(jié)構(gòu)，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實(shí)踐證明，一般情況下，氣閥的設(shè)計(jì)流通面積對壓力系數(shù)沒有明顯的影響，原因是當(dāng)活塞運(yùn)行到止點(diǎn)附近時(shí)，流經(jīng)排氣閥的氣流速度已經(jīng)很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時(shí)，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態(tài)。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時(shí)的流通面積無關(guān)。然而，影響λp的主要部位是進(jìn)氣閥這一點(diǎn)是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時(shí)的流通面積的影響的情況下，實(shí)際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關(guān)閉時(shí)的彈簧力）左右著壓力系數(shù)λp。當(dāng)彈簧力過強(qiáng)時(shí)，閥片提前關(guān)閉，這將降低接近吸入行程終點(diǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)的壓力，并由此降低壓力系數(shù)。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關(guān)閉的條件是氣體力大于閥片完全關(guān)閉時(shí)的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運(yùn)動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態(tài)，這時(shí)，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點(diǎn)是氣體力與彈簧力相等點(diǎn)，也是一個非常重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關(guān)向閥座。當(dāng)氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關(guān)閉。這時(shí)，閥片兩側(cè)仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關(guān)彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內(nèi)的容積縮小，壓力上升，氣缸內(nèi)的容積縮小至圖1中的A點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)壓力達(dá)到了名義吸氣壓力，A點(diǎn)到止點(diǎn)位置的容積即ΔV。由此可見，進(jìn)氣閥全關(guān)彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數(shù)的實(shí)際意義

當(dāng)壓縮機(jī)的實(shí)測輸氣量略小于設(shè)計(jì)值時(shí)，可以通過調(diào)整壓力系數(shù)λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數(shù)來提高輸氣量是非常困難的。

在設(shè)計(jì)常壓進(jìn)氣的壓縮機(jī)的氣閥時(shí)， 一定要考慮進(jìn)氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關(guān)閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數(shù)λp。

5. 結(jié)論

在進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，熱力計(jì)算中往往只按經(jīng)驗(yàn)選取λp值，而氣閥設(shè)計(jì)對壓力系數(shù)影響卻被忽視了。通過本文的分析及實(shí)踐證明，在常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥的設(shè)計(jì)中，彈簧力對壓力系數(shù)的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實(shí)踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調(diào)整，往往可以達(dá)到提高壓縮機(jī)輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機(jī)》， 西安交通大學(xué)，1972.

摘 要：本文指出了常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)氣閥的彈簧力對壓力系數(shù)的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調(diào)整來提高壓縮機(jī)輸氣量的效果。

關(guān)鍵詞：常壓進(jìn)氣；進(jìn)氣閥；彈簧力；壓力系數(shù)

1.引言

在討論往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率時(shí)，壓力系數(shù)λp一般都采用選取值而不做詳細(xì)的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機(jī)的第一級中，當(dāng)吸入壓力等于或接近于大氣壓時(shí)，壓力系數(shù)一般為0.95-0.98，且下限適應(yīng)于小截面的或具有過強(qiáng)彈簧力的氣閥.當(dāng)吸入壓力較高時(shí)，取0.98-1。

由于壓力系數(shù)λp對容積效率的影響不象容積系數(shù)λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數(shù)的存在，它對常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機(jī)，其實(shí)際壓力系數(shù)的影響更不可忽視：因?yàn)樗粌H影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進(jìn)氣的其它介質(zhì)的壓縮機(jī)也有同樣的影響。

2.壓力系數(shù)的定義：

圖1

如圖1所示，由于進(jìn)氣過程阻力損失的影響，實(shí)際吸進(jìn)的氣體量VS折合到進(jìn)氣管道中的名義壓力PS時(shí)，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數(shù)。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)對ΔV的影響遠(yuǎn)大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內(nèi)外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經(jīng)氣閥時(shí)的壓力損失，因此，一般會認(rèn)為氣閥的流通面積會影響壓力系數(shù)，甚至于常出現(xiàn)為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實(shí)踐中，這種做法有時(shí)是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實(shí)施只有在常壓進(jìn)氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結(jié)構(gòu)的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時(shí)才有效。如果是閉式結(jié)構(gòu)，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實(shí)踐證明，一般情況下，氣閥的設(shè)計(jì)流通面積對壓力系數(shù)沒有明顯的影響，原因是當(dāng)活塞運(yùn)行到止點(diǎn)附近時(shí)，流經(jīng)排氣閥的氣流速度已經(jīng)很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時(shí)，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態(tài)。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時(shí)的流通面積無關(guān)。然而，影響λp的主要部位是進(jìn)氣閥這一點(diǎn)是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時(shí)的流通面積的影響的情況下，實(shí)際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關(guān)閉時(shí)的彈簧力）左右著壓力系數(shù)λp。當(dāng)彈簧力過強(qiáng)時(shí)，閥片提前關(guān)閉，這將降低接近吸入行程終點(diǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)的壓力，并由此降低壓力系數(shù)。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關(guān)閉的條件是氣體力大于閥片完全關(guān)閉時(shí)的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運(yùn)動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態(tài)，這時(shí)，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點(diǎn)是氣體力與彈簧力相等點(diǎn)，也是一個非常重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關(guān)向閥座。當(dāng)氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關(guān)閉。這時(shí)，閥片兩側(cè)仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關(guān)彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內(nèi)的容積縮小，壓力上升，氣缸內(nèi)的容積縮小至圖1中的A點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)壓力達(dá)到了名義吸氣壓力，A點(diǎn)到止點(diǎn)位置的容積即ΔV。由此可見，進(jìn)氣閥全關(guān)彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數(shù)的實(shí)際意義

當(dāng)壓縮機(jī)的實(shí)測輸氣量略小于設(shè)計(jì)值時(shí)，可以通過調(diào)整壓力系數(shù)λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數(shù)來提高輸氣量是非常困難的。

在設(shè)計(jì)常壓進(jìn)氣的壓縮機(jī)的氣閥時(shí)， 一定要考慮進(jìn)氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關(guān)閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數(shù)λp。

5. 結(jié)論

在進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，熱力計(jì)算中往往只按經(jīng)驗(yàn)選取λp值，而氣閥設(shè)計(jì)對壓力系數(shù)影響卻被忽視了。通過本文的分析及實(shí)踐證明，在常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥的設(shè)計(jì)中，彈簧力對壓力系數(shù)的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實(shí)踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調(diào)整，往往可以達(dá)到提高壓縮機(jī)輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機(jī)》， 西安交通大學(xué)，1972.

摘 要：本文指出了常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)氣閥的彈簧力對壓力系數(shù)的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調(diào)整來提高壓縮機(jī)輸氣量的效果。

關(guān)鍵詞：常壓進(jìn)氣；進(jìn)氣閥；彈簧力；壓力系數(shù)

1.引言

在討論往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率時(shí)，壓力系數(shù)λp一般都采用選取值而不做詳細(xì)的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機(jī)的第一級中，當(dāng)吸入壓力等于或接近于大氣壓時(shí)，壓力系數(shù)一般為0.95-0.98，且下限適應(yīng)于小截面的或具有過強(qiáng)彈簧力的氣閥.當(dāng)吸入壓力較高時(shí)，取0.98-1。

由于壓力系數(shù)λp對容積效率的影響不象容積系數(shù)λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數(shù)的存在，它對常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機(jī)，其實(shí)際壓力系數(shù)的影響更不可忽視：因?yàn)樗粌H影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進(jìn)氣的其它介質(zhì)的壓縮機(jī)也有同樣的影響。

2.壓力系數(shù)的定義：

圖1

如圖1所示，由于進(jìn)氣過程阻力損失的影響，實(shí)際吸進(jìn)的氣體量VS折合到進(jìn)氣管道中的名義壓力PS時(shí)，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數(shù)。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)對ΔV的影響遠(yuǎn)大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內(nèi)外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經(jīng)氣閥時(shí)的壓力損失，因此，一般會認(rèn)為氣閥的流通面積會影響壓力系數(shù)，甚至于常出現(xiàn)為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實(shí)踐中，這種做法有時(shí)是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實(shí)施只有在常壓進(jìn)氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結(jié)構(gòu)的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時(shí)才有效。如果是閉式結(jié)構(gòu)，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實(shí)踐證明，一般情況下，氣閥的設(shè)計(jì)流通面積對壓力系數(shù)沒有明顯的影響，原因是當(dāng)活塞運(yùn)行到止點(diǎn)附近時(shí)，流經(jīng)排氣閥的氣流速度已經(jīng)很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時(shí)，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態(tài)。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時(shí)的流通面積無關(guān)。然而，影響λp的主要部位是進(jìn)氣閥這一點(diǎn)是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時(shí)的流通面積的影響的情況下，實(shí)際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關(guān)閉時(shí)的彈簧力）左右著壓力系數(shù)λp。當(dāng)彈簧力過強(qiáng)時(shí)，閥片提前關(guān)閉，這將降低接近吸入行程終點(diǎn)時(shí)的氣缸內(nèi)的壓力，并由此降低壓力系數(shù)。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關(guān)閉的條件是氣體力大于閥片完全關(guān)閉時(shí)的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運(yùn)動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態(tài)，這時(shí)，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點(diǎn)是氣體力與彈簧力相等點(diǎn)，也是一個非常重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關(guān)向閥座。當(dāng)氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關(guān)閉。這時(shí)，閥片兩側(cè)仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關(guān)彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內(nèi)的容積縮小，壓力上升，氣缸內(nèi)的容積縮小至圖1中的A點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)壓力達(dá)到了名義吸氣壓力，A點(diǎn)到止點(diǎn)位置的容積即ΔV。由此可見，進(jìn)氣閥全關(guān)彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數(shù)的實(shí)際意義

當(dāng)壓縮機(jī)的實(shí)測輸氣量略小于設(shè)計(jì)值時(shí)，可以通過調(diào)整壓力系數(shù)λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數(shù)來提高輸氣量是非常困難的。

在設(shè)計(jì)常壓進(jìn)氣的壓縮機(jī)的氣閥時(shí)， 一定要考慮進(jìn)氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關(guān)閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數(shù)λp。

5. 結(jié)論

在進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，熱力計(jì)算中往往只按經(jīng)驗(yàn)選取λp值，而氣閥設(shè)計(jì)對壓力系數(shù)影響卻被忽視了。通過本文的分析及實(shí)踐證明，在常壓進(jìn)氣的往復(fù)式壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥的設(shè)計(jì)中，彈簧力對壓力系數(shù)的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實(shí)踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調(diào)整，往往可以達(dá)到提高壓縮機(jī)輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機(jī)》， 西安交通大學(xué)，1972.