常压进气的往复式压缩机压力系数的讨论

　　于亮++李丽娜
　　摘 要：本文指出了常压进气的往复式压缩机进气阀的弹簧力对压力系数的影响，并提出通过气阀弹簧力的调整来提高压缩机输气量的效果。
　　关键词：常压进气；进气阀；弹簧力；压力系数
　　1.引言
　　在讨论往复式压缩机的容积效率时，压力系数λp一般都采用选取值而不做详细的分析，低压级取值较小，高压级取值较大，但都在0.95以上。在压缩机的第一级中，当吸入压力等于或接近于大气压时，压力系数一般为0.95-0.98，且下限适应于小截面的或具有过强弹簧力的气阀.当吸入压力较高时，取0.98-1。
　　由于压力系数λp对容积效率的影响不象容积系数λv那样明显，所以很少有人深入地讨论它。然而，由于压力系数的存在，它对常压进气的往复式压缩机的容积效率的影响还是不可忽视的。特别是对于容积比能要求较高的动力用空气压缩机，其实际压力系数的影响更不可忽视：因为它不仅影响容积效率，还影响容积比能。对于常压或接近常压进气的其它介质的压缩机也有同样的影响。
　　2.压力系数的定义：
　　图1
　　如图1所示，由于进气过程阻力损失的影响，实际吸进的气体量VS折合到进气管道中的名义压力PS时，体积就减少了ΔV，用λP表示，既
　　λp=（ V-ΔV）/V
　　λP称为压力系数。
　　3.气阀的影响。
　　在气体流动的过程中，气阀处的流通面积最小，又有弹簧力的影响，所以，它的结构参数对ΔV的影响远大于压力脉动等造成的影响。
　　为了便于讨论，在这里假定气缸内外完全没有压力脉动。
　　首先，讨论气阀流通面积的影响。由于流通面积直观地影响气体流经气阀时的压力损失，因此，一般会认为气阀的流通面积会影响压力系数，甚至于常出现为了减小ΔPS值而加大气阀流通面积的做法。在实践中，这种做法有时是有效的。但是，这里必须提请注意的是：这种方法的实施只有在常压进气的情况下，而且增加流通面积的方法，是采用在开式结构的气阀的阀盖与阀座之间加垫时才有效。如果是闭式结构，而且是通过加深升程限制器的＂盆底＂、而不动原来弹簧孔深度的方式来增大气阀的流通面积，则ΔPS值不会有什么变化。
　　实践证明，一般情况下，气阀的设计流通面积对压力系数没有明显的影响，原因是当活塞运行到止点附近时，流经排气阀的气流速度已经很低，其气体对阀片的顶推力不足以将阀片完全开足，这时，无论气阀阀片的升程有多大，都处于不完全开启状态。因此，可以说ΔPS与气阀阀片完全开足时的流通面积无关。然而，影响λp的主要部位是进气阀这一点是无可置疑的。
　　在忽略了压力脉动及气阀全开时的流通面积的影响的情况下，实际上，气阀中作用在阀片上的最小弹簧力（即阀片全关闭时的弹簧力）左右着压力系数λp。当弹簧力过强时，阀片提前关闭，这将降低接近吸入行程终点时的气缸内的压力，并由此降低压力系数。众所周知，造成阀片动作的主要作用力有两个，一是气体力，另一个是作用于阀片的弹簧力。阀片开启或不完全关闭的条件是气体力大于阀片完全关闭时的弹簧力，否则阀片会紧贴在阀座上，没有气流通过气阀。吸气阀阀片的运动曲线如图2所示，A-B段为膨胀过程。B-C段为完全开启状态，这时，气体力大于作用阀片上的弹簧力。C点是气体力与弹簧力相等点，也是一个非常重要的转折点，它的位置对气阀的效率和使用寿命都有非常重要的影响。C-D段为不完全开启阶段，在这一阶段中，阀片随着气体升力的减小逐渐关向阀座。当气体升力小于弹簧力后，阀片既完全关闭。这时，阀片两侧仍然存在一个压差，既ΔPS，其值与全关弹簧力基本相等。随着压缩行程的开始，气缸内的容积缩小，压力上升，气缸内的容积缩小至图1中的A点时，缸内压力达到了名义吸气压力，A点到止点位置的容积即ΔV。由此可见，进气阀全关弹簧力的大小是影响λP的主要因素。
　　4.改变压力系数的实际意义
　　当压缩机的实测输气量略小于设计值时，可以通过调整压力系数λp来提高输气量；但这是有条件的，就是原来气阀的弹簧力偏大且又工作在常压附近。离开这两个条件，想通过改善压力系数来提高输气量是非常困难的。
　　在设计常压进气的压缩机的气阀时， 一定要考虑进气阀的弹簧力对气量的影响，考虑降低气阀关闭前瞬间的ΔP值，以提高压力系数λp。
　　5. 结论
　　在进行往复式压缩机设计时，热力计算中往往只按经验选取λp值，而气阀设计对压力系数影响却被忽视了。通过本文的分析及实践证明，在常压进气的往复式压缩机的进气阀的设计中，弹簧力对压力系数的影响是不容忽视的。而且，通过分析和实践也证明，通过对气阀弹簧力的调整，往往可以达到提高压缩机输气量的效果，尽管这种效果是有限的和有条件的。
　　参考文献：
　　[1]《活塞式压缩机设计》，机械工业出版社，1974.
　　[2]《活塞式压缩机》， 西安交通大学，1972.
　　摘 要：本文指出了常压进气的往复式压缩机进气阀的弹簧力对压力系数的影响，并提出通过气阀弹簧力的调整来提高压缩机输气量的效果。
　　关键词：常压进气；进气阀；弹簧力；压力系数
　　1.引言
　　在讨论往复式压缩机的容积效率时，压力系数λp一般都采用选取值而不做详细的分析，低压级取值较小，高压级取值较大，但都在0.95以上。在压缩机的第一级中，当吸入压力等于或接近于大气压时，压力系数一般为0.95-0.98，且下限适应于小截面的或具有过强弹簧力的气阀.当吸入压力较高时，取0.98-1。
　　由于压力系数λp对容积效率的影响不象容积系数λv那样明显，所以很少有人深入地讨论它。然而，由于压力系数的存在，它对常压进气的往复式压缩机的容积效率的影响还是不可忽视的。特别是对于容积比能要求较高的动力用空气压缩机，其实际压力系数的影响更不可忽视：因为它不仅影响容积效率，还影响容积比能。对于常压或接近常压进气的其它介质的压缩机也有同样的影响。
　　2.压力系数的定义：
　　图1
　　如图1所示，由于进气过程阻力损失的影响，实际吸进的气体量VS折合到进气管道中的名义压力PS时，体积就减少了ΔV，用λP表示，既
　　λp=（ V-ΔV）/V
　　λP称为压力系数。
　　3.气阀的影响。
　　在气体流动的过程中，气阀处的流通面积最小，又有弹簧力的影响，所以，它的结构参数对ΔV的影响远大于压力脉动等造成的影响。
　　为了便于讨论，在这里假定气缸内外完全没有压力脉动。
　　首先，讨论气阀流通面积的影响。由于流通面积直观地影响气体流经气阀时的压力损失，因此，一般会认为气阀的流通面积会影响压力系数，甚至于常出现为了减小ΔPS值而加大气阀流通面积的做法。在实践中，这种做法有时是有效的。但是，这里必须提请注意的是：这种方法的实施只有在常压进气的情况下，而且增加流通面积的方法，是采用在开式结构的气阀的阀盖与阀座之间加垫时才有效。如果是闭式结构，而且是通过加深升程限制器的＂盆底＂、而不动原来弹簧孔深度的方式来增大气阀的流通面积，则ΔPS值不会有什么变化。
　　实践证明，一般情况下，气阀的设计流通面积对压力系数没有明显的影响，原因是当活塞运行到止点附近时，流经排气阀的气流速度已经很低，其气体对阀片的顶推力不足以将阀片完全开足，这时，无论气阀阀片的升程有多大，都处于不完全开启状态。因此，可以说ΔPS与气阀阀片完全开足时的流通面积无关。然而，影响λp的主要部位是进气阀这一点是无可置疑的。
　　在忽略了压力脉动及气阀全开时的流通面积的影响的情况下，实际上，气阀中作用在阀片上的最小弹簧力（即阀片全关闭时的弹簧力）左右着压力系数λp。当弹簧力过强时，阀片提前关闭，这将降低接近吸入行程终点时的气缸内的压力，并由此降低压力系数。众所周知，造成阀片动作的主要作用力有两个，一是气体力，另一个是作用于阀片的弹簧力。阀片开启或不完全关闭的条件是气体力大于阀片完全关闭时的弹簧力，否则阀片会紧贴在阀座上，没有气流通过气阀。吸气阀阀片的运动曲线如图2所示，A-B段为膨胀过程。B-C段为完全开启状态，这时，气体力大于作用阀片上的弹簧力。C点是气体力与弹簧力相等点，也是一个非常重要的转折点，它的位置对气阀的效率和使用寿命都有非常重要的影响。C-D段为不完全开启阶段，在这一阶段中，阀片随着气体升力的减小逐渐关向阀座。当气体升力小于弹簧力后，阀片既完全关闭。这时，阀片两侧仍然存在一个压差，既ΔPS，其值与全关弹簧力基本相等。随着压缩行程的开始，气缸内的容积缩小，压力上升，气缸内的容积缩小至图1中的A点时，缸内压力达到了名义吸气压力，A点到止点位置的容积即ΔV。由此可见，进气阀全关弹簧力的大小是影响λP的主要因素。
　　4.改变压力系数的实际意义
　　当压缩机的实测输气量略小于设计值时，可以通过调整压力系数λp来提高输气量；但这是有条件的，就是原来气阀的弹簧力偏大且又工作在常压附近。离开这两个条件，想通过改善压力系数来提高输气量是非常困难的。
　　在设计常压进气的压缩机的气阀时， 一定要考虑进气阀的弹簧力对气量的影响，考虑降低气阀关闭前瞬间的ΔP值，以提高压力系数λp。
　　5. 结论
　　在进行往复式压缩机设计时，热力计算中往往只按经验选取λp值，而气阀设计对压力系数影响却被忽视了。通过本文的分析及实践证明，在常压进气的往复式压缩机的进气阀的设计中，弹簧力对压力系数的影响是不容忽视的。而且，通过分析和实践也证明，通过对气阀弹簧力的调整，往往可以达到提高压缩机输气量的效果，尽管这种效果是有限的和有条件的。
　　参考文献：
　　[1]《活塞式压缩机设计》，机械工业出版社，1974.
　　[2]《活塞式压缩机》， 西安交通大学，1972.
　　摘 要：本文指出了常压进气的往复式压缩机进气阀的弹簧力对压力系数的影响，并提出通过气阀弹簧力的调整来提高压缩机输气量的效果。
　　关键词：常压进气；进气阀；弹簧力；压力系数
　　1.引言
　　在讨论往复式压缩机的容积效率时，压力系数λp一般都采用选取值而不做详细的分析，低压级取值较小，高压级取值较大，但都在0.95以上。在压缩机的第一级中，当吸入压力等于或接近于大气压时，压力系数一般为0.95-0.98，且下限适应于小截面的或具有过强弹簧力的气阀.当吸入压力较高时，取0.98-1。
　　由于压力系数λp对容积效率的影响不象容积系数λv那样明显，所以很少有人深入地讨论它。然而，由于压力系数的存在，它对常压进气的往复式压缩机的容积效率的影响还是不可忽视的。特别是对于容积比能要求较高的动力用空气压缩机，其实际压力系数的影响更不可忽视：因为它不仅影响容积效率，还影响容积比能。对于常压或接近常压进气的其它介质的压缩机也有同样的影响。
　　2.压力系数的定义：
　　图1
　　如图1所示，由于进气过程阻力损失的影响，实际吸进的气体量VS折合到进气管道中的名义压力PS时，体积就减少了ΔV，用λP表示，既
　　λp=（ V-ΔV）/V
　　λP称为压力系数。
　　3.气阀的影响。
　　在气体流动的过程中，气阀处的流通面积最小，又有弹簧力的影响，所以，它的结构参数对ΔV的影响远大于压力脉动等造成的影响。
　　为了便于讨论，在这里假定气缸内外完全没有压力脉动。
　　首先，讨论气阀流通面积的影响。由于流通面积直观地影响气体流经气阀时的压力损失，因此，一般会认为气阀的流通面积会影响压力系数，甚至于常出现为了减小ΔPS值而加大气阀流通面积的做法。在实践中，这种做法有时是有效的。但是，这里必须提请注意的是：这种方法的实施只有在常压进气的情况下，而且增加流通面积的方法，是采用在开式结构的气阀的阀盖与阀座之间加垫时才有效。如果是闭式结构，而且是通过加深升程限制器的＂盆底＂、而不动原来弹簧孔深度的方式来增大气阀的流通面积，则ΔPS值不会有什么变化。
　　实践证明，一般情况下，气阀的设计流通面积对压力系数没有明显的影响，原因是当活塞运行到止点附近时，流经排气阀的气流速度已经很低，其气体对阀片的顶推力不足以将阀片完全开足，这时，无论气阀阀片的升程有多大，都处于不完全开启状态。因此，可以说ΔPS与气阀阀片完全开足时的流通面积无关。然而，影响λp的主要部位是进气阀这一点是无可置疑的。
　　在忽略了压力脉动及气阀全开时的流通面积的影响的情况下，实际上，气阀中作用在阀片上的最小弹簧力（即阀片全关闭时的弹簧力）左右着压力系数λp。当弹簧力过强时，阀片提前关闭，这将降低接近吸入行程终点时的气缸内的压力，并由此降低压力系数。众所周知，造成阀片动作的主要作用力有两个，一是气体力，另一个是作用于阀片的弹簧力。阀片开启或不完全关闭的条件是气体力大于阀片完全关闭时的弹簧力，否则阀片会紧贴在阀座上，没有气流通过气阀。吸气阀阀片的运动曲线如图2所示，A-B段为膨胀过程。B-C段为完全开启状态，这时，气体力大于作用阀片上的弹簧力。C点是气体力与弹簧力相等点，也是一个非常重要的转折点，它的位置对气阀的效率和使用寿命都有非常重要的影响。C-D段为不完全开启阶段，在这一阶段中，阀片随着气体升力的减小逐渐关向阀座。当气体升力小于弹簧力后，阀片既完全关闭。这时，阀片两侧仍然存在一个压差，既ΔPS，其值与全关弹簧力基本相等。随着压缩行程的开始，气缸内的容积缩小，压力上升，气缸内的容积缩小至图1中的A点时，缸内压力达到了名义吸气压力，A点到止点位置的容积即ΔV。由此可见，进气阀全关弹簧力的大小是影响λP的主要因素。
　　4.改变压力系数的实际意义
　　当压缩机的实测输气量略小于设计值时，可以通过调整压力系数λp来提高输气量；但这是有条件的，就是原来气阀的弹簧力偏大且又工作在常压附近。离开这两个条件，想通过改善压力系数来提高输气量是非常困难的。
　　在设计常压进气的压缩机的气阀时， 一定要考虑进气阀的弹簧力对气量的影响，考虑降低气阀关闭前瞬间的ΔP值，以提高压力系数λp。
　　5. 结论
　　在进行往复式压缩机设计时，热力计算中往往只按经验选取λp值，而气阀设计对压力系数影响却被忽视了。通过本文的分析及实践证明，在常压进气的往复式压缩机的进气阀的设计中，弹簧力对压力系数的影响是不容忽视的。而且，通过分析和实践也证明，通过对气阀弹簧力的调整，往往可以达到提高压缩机输气量的效果，尽管这种效果是有限的和有条件的。
　　参考文献：
　　[1]《活塞式压缩机设计》，机械工业出版社，1974.
　　[2]《活塞式压缩机》， 西安交通大学，1972.