課程即將進入下一進階,為了讓接下來的內容更容易理解,有必要先來學習一下空壓機相關的專業術語及名詞的解釋。
問
▍壓縮介質
答
為什么要用空氣來做壓縮介質?
因為空氣可壓縮、清晰透明并且輸送方便(不凝結)、無害性、安全、取之不盡。
空氣的物理性質:
干空氣成分:氮氣(約78%) 氧氣(約21% ) 二氧化碳(約0.04%) 稀有氣體(氦、氖、氬、氪、氙、氡)(約0.934%)
分子量:28.96
比重:在0℃及一個標準大氣壓下時為1.2931kg/m³
在化工上將干氮和二氧化碳視為惰性氣體,標準壓縮機能一樣壓縮惰性氣體。
關于是否“惰性氣體”不要較真,在這里就叫惰性氣體。
其它適宜壓縮的氣體還包括:各類烴類氣體(如天然氣、石油氣、焦爐氣、乙烯、丙烯、丙烷等),活性氣體(如氯、氯化氫、氧化氮、二氧化硫等)
注:通常壓縮空氣的叫“空壓機”,壓縮其它氣體的叫“xx氣體壓縮機”
問
▍壓縮
答
壓縮是指將低壓力的媒介轉換成比進口壓力高的一個過程。
等溫壓縮——是一種在壓縮過程中氣體保持溫度不變的壓縮過程。
絕熱壓縮——是一種在壓縮過程中與外界沒有絲毫的熱交換,不向外界散熱也不向外部吸熱的壓縮過程
ps.以上兩種都是理想狀態下的壓縮過程
多變壓縮-在壓縮空氣的過程中,既不完全等溫、也不完全絕熱的壓縮過程。實際應用中都是這種壓縮過程。
問
▍壓縮比
答
壓縮比是指壓縮機排氣和進氣的絕對壓力之比,俗稱“壓比”。
例:某排氣壓力為8bar的空壓機,其壓縮比是多少呢?
首先,分別求出進氣和排氣的壓力(絕壓)是多少:
進氣——如果進氣是直接吸入大氣,則進氣就是大氣壓。查當地的大氣壓是多少,進氣壓力(絕壓)就是多少。
排氣——排氣的表顯壓力(表壓)+當地的大氣壓就是排氣絕壓了。
如:當地的大氣壓是0.1MPa(算比值的,單位統一就好,無所謂用哪種單位)
則:
壓縮比R=P排氣/P進氣=0.8+0.1/0.1=9
如果是多級壓縮,將涉及到各級之間壓比的分配,這里先不贅述。
壓縮比對空壓機設計制造來說是一個非常重要的值,對壓縮機的功耗、密封、效率等影響巨大。
多級或者多段壓縮就是在效率、工藝、材料、成本等各個方面平衡妥協的產物。
問
▍理想氣體狀態方程
答
有必要再溫習一下高中物理中的這一知識點,因為涉及到空壓機的一些簡單計算實際上都與此有關。
理想氣體狀態方程:
描述理想氣體狀態變化規律的方程。提出者克拉伯龍。
其中:
p為壓強(Pa帕)
V為體積(m³立方)
n為物質的量(mol摩爾)
T為絕對溫度(K開爾文)
R為普適氣體常量(約為8.31)
該方程嚴格意義上來說只適用于理想氣體,但我們可以近似的用來做一些簡單的空壓機計算。
氣體狀態方程建立在以下四個定律上:
波義耳-馬略特定律:在等溫過程中,一定質量的氣體的壓強跟其體積成反比。
即:p1V1=p2V2
ps.比如我們有時候用來計算充滿儲氣罐需要多長時間,其實就使用了這個公式,氣體體積的換算而已。近似值不需要太準確。
蓋·呂薩克定律:一定質量的氣體,當其壓強不變時,它的體積跟熱力學溫度成正比。
即:V1/T1=V2/T2
ps.溫度每升高(或降低)1℃,它的體積的增加(或減少)量等于0℃時體積的1/273。
查理定律:一定質量的氣體,當其體積一定時,它的壓強與熱力學溫度成正比。
即:P1/T1=P2/T2
ps.壓力越高則壓縮空氣的溫升越高。
阿伏伽德羅定律:同溫同壓下,相同體積的任何氣體含有相同的分子數。
問
▍容積流量
答
又叫“公稱容積流量”、“銘牌流量”、“標稱流量”、“額定流量”,俗稱“排氣量”。
是指單位時間內壓縮機吸入空氣的流量。
通俗的講:在所要求的排氣壓力下,空壓機單位時間內排出的氣體容積,折算到進氣狀態,也即第一級進氣接管處的吸氣壓力與吸氣溫度和濕度時的容積值。
上面提到的折算到某種狀態,即我們001課所講的空壓機標識方法中的基準狀態。
鏈接在這里:空壓機培訓100課之001:與之相關的空氣基礎理論知識(一)
按國家標準,空壓機的實際排氣量為標稱流量的±5%時均為合格。
擴展閱讀:排量
排量為壓縮機一轉中所形成的總工作容積的大小,單位為cm³或m³,對一定的壓縮機而言,排量是一個定制,它真正反應了壓縮機的大小,故較多的壓縮機,尤其是微型制冷和空調用壓縮機,大多用排量來表示其容量的大小。
問
▍空壓機的氣量測量方法有哪些?
答
空壓機排氣量的測定方法主要有兩種:
直接測量法和間接測量法。
直接測量法如充罐法、氣柜法、流量計測試法等,它直接測定某一時間間隔內流進、流出、流過的壓縮空氣量,由此再推算出空氣壓縮機排氣量。
充罐法測定排氣量簡單易行,但由于不易正確測得溫度值,因而經常使計算的排氣量有某些誤差。而流量計測量準確性取決于流量計,特別是大流量測試時,準確性很難保障,為了獲得比較準確的排氣量,多采用間接測量法。
間接測量法如使用節流裝置,在同一時間內保持空氣壓縮機排出氣體狀態穩定不變的情況下,測定流過節流孔前后的有關動態參數,然后通過計算以求出空氣壓縮機排氣量。
如已被廣泛使用的噴嘴和孔板測量方法,在測定時雖然要制造較多的設備和做較大量的準備,但只要嚴格按有關技術規范,安裝要求及規定方法去進行制造和使用,便可獲得較為準確可靠的測定結果。
國標《GB/T 15487-2015 容積式壓縮機流量測量方法》也對此進行了規范。給出了三種測量方法:
• ISA 1932噴嘴加整流器測量裝置
• ASME噴嘴測量裝置
• 圓弧文丘里噴嘴測量裝置
問
▍普遍使用的容積式壓縮機氣量測量方法——ASME噴嘴測量
答
ASME噴嘴測試是一種精確衡量壓縮機所提供空氣的方法。
1-噴嘴 2-壓差計 3-直管段 4-導板 5-隔板
6-調壓閥(微調) 7-調壓閥 8-儲氣罐
9-排液閥 10-溫度計 11-安全閥 12-壓力表
這一方法得到大多數壓縮空氣和氣體學會的認可,還為ASME能源測試代號委員會所接受。( ASME--美國機械工程師協會),也成為ISO、JIS等標準組織用以測定空壓機的實際出風量的規范。
它的理論基礎就是噴嘴前后產生靜壓差列出伯努利方程,從不可壓縮流體(水柱差)推導出可壓縮流體。
國內的空壓機制造商及檢測機構大多使用這種方法來測定空壓機容積流量。
問
▍螺桿機的容積效率
答
螺桿機的容積效率是實際容積流量與理論容積流量的比值。
理論容積流量是單位時間內轉子轉過的齒間容積之和,它只取決于壓縮機的幾何尺寸和轉速。
螺桿機的容積效率反應了壓縮機主機結構本身的完美程度。受主機型線種類、壓差、轉速、氣體性質等眾多因素的影響。這個值通常在0.75~0.95之間。