当前课程知识点：容积式压缩机原理 > 第3章 压缩机工作过程的实际循环 > 3.5 多级压缩 > 3.5.3 多级压缩（各级压比分配）
同学
你好
这节我们来讲述多级压缩中各级压比的分配
多级压缩
确定了级数以后
各级的压力比如何分配呢
各级比的分配原则
我们仍然以省功为基本原则
那么怎样分配压比最省功
我们以一台Z级压缩的压缩机为例进行分析
假设进气压力是P1
排气压力是Pd各级回冷完善
压缩过程是绝热压缩
工作介质是理想气体
忽略余隙容积的影响
或者说我们认为各级余隙容积是相等的
那么我们就可以写出来
压缩机理论循环的指示功
总的指示功就等于各级指示功的和
写出来的结果就是这样一个表达式
这里面Pxi就表示第i级的排气压力
因为有回冷完善的条件
各级的进气温度都是相同的
对理想气体
那么这些系数
前面这些系数的话
它都是相等的
那么就可以对指示功的结果进行简化
那么提取了这些相等的因子以后
我们整理就可以得到
指示功的表达式是这样一个表达式
把前面这个都提取来是一样的
是这样一个表达式
为了求出总的指示功最小的各级压力比
我们可以对这个公式分别对各级间压力求偏导
并令其等于0
以得到各级的压力比
首先对第一级的排气压力求偏导
得到这样一个结果
第一级的话得到这样一个结果
这个结果把它进一步的化简以后就得到就是
px1
比P1等于px2比
px1
px1是第一级的
排气压力
Px2是第二级的排气压力
也就说第一级的压比等于
第二级的压比
同理我们也可以对第二级的排气压力求偏导
求出来的结果类似的
是第二级的压比等于第三级的压比
这样对各级的级间压力求偏导以后
得到的结果是就是各级的压力比相等的时候
总的指示功是最小的
就是px1比P1等于px2比px1
也就是各级的这个压比是相等的
好
我们再强调一下刚才得到的结论
对于Z级压缩的压缩机
在前面推导的假设条件下
多级压缩总指示功最小的条件
是各级的压力比相等
并且等于总压力比的Z次方根
满足这个条件的时候
那么实际上各级的指示功也都是相等的
那么总的指示功的话就是这个表达式
根据这个结论
我们可以得到各级的压比等于总压比的Z分之
一次方的时候
总的指示功是最小的
符合前面假设条件
总指示功就是这个表达式
这就是理想气体的指示功
这是理想气体的指示功
那么对于实际气体进行压力比分配的时候
还要考虑到压缩性系数的影响
按照等压力比分配以后再进行适当的调整
以使得各级的指示功是相等的
只有各级的指示功相等的时候
那么总的指示功是最小的
我们总指示功最小的条件实际上就是
各级的指示功相等
理论分析中得到的等压力比分配
完全是理想情况
那么实际压缩机进行各级压力比的分配的时候
还要考虑比如说压力损失回冷不完善
余隙容积 热交换
以及介质的压缩性系数等等
通常我们要考虑以下一些原则
首先第一个
为了降低压缩机的排气温度
我们一般来说
要适当的提高第一级的压比
一般来说可以取第一级的压比
是等压力比分配的时候的压比的1.05到1.1倍
这是因为压缩机中一般存在回冷不完善的情况
高压级的进气温度比第一级高
另外由于高压级的换热面积也比较小
它的压缩过程更接近于绝热过程
所以我们一般要适当的降低第一级的压比
来降低排气温度
第二点
为了提高容积效率
提高容积效率
那么这时候就要适当地减小第一级的压比
我们可以把第一级的压比取为等压力比分配的时候
它的压比的0.9到0.95倍
因为第一级压比降低以后
它的泄漏减少
能够进来更多的气量
那么余隙容积膨胀
它占据的容积 气缸的容积也比较小
那么它的容积效率就比较高
所以为了提高容积效率
我们建议降低第一级的压比
另外为了减小压缩机的功耗
我们要适当的提高第一级的压比
这个压比也可以取为等压比分配时候的
1.05到1.1倍
这是因为压缩机的功耗和相对压力损失有关系
相对压力损失是流动阻力损失和压力的比值
那么第一级压比提高
级间压力升高
因为流动阻力损失基本是不变的
那么相对压力损失就会降低
从而降低总的耗功
另外一般取最后一级的压比要小一些
低一些
这是因为压缩机工作的时候工况是在不断变化
的
比如说易损件在工作中磨损了
外泄漏增加了
那么该级的压比就会降低
这样呢
这个压比累积到最后一级
就会使得最后一级的压比增加
为了减小这种影响
防止最后一级的排气温度过高
我们通常在设计的时候
就把最后一级的压比取的低一些
另外要考虑到活塞力的平衡
各级压比不一定完全按照等压比设计
因为对多级多列的压缩机
在设计的时候还要尽量考虑调整各列的活塞力
尽量均衡
这样就可以最大限度的利用运动部件
比如说活塞杆连杆曲轴
这些零部件的强度和刚度
使得各列的运动机构比较均匀
结构比较轻巧
因此也需要根据这个要求对压力比进行适当的调整
另外如果有余隙容积调节的这种情况
那么如果余隙容积调节的时候
只在调节这一级有余隙容积
具有额外的余隙容积
而末级没有设置余隙容积的时候
为了控制末级的排气温度
不至过高
末级的压力比也要适当取低一些
当然这些的话原则有的是互相矛盾的
那么我们在选择的时候就要根据主要
矛盾来进行压力比的分配
下面我们来总结一下本小节的主要讲述内容
我们主要讲述了级数确定以后
如何根据总压比来分配各级的压比
通过分析我们知道对一些理想情况
等压比的分配最省功
这时候各级的指示功是相等的
我们实际上也是按照各级指示功相等的原则
进行压力比的分配
按这个原则分配压比最省功
但在实际压缩机中
我们考虑到
比如说各级的换热条件不同
考虑到比如提高容积效率
减少功耗的要求等等
我们会对各级的压力比进行适当的调整
调整的目的不一样
调整的方向也就不同
我们要抓住主要矛盾
运用实际经验进行适当的调整
这是一个复杂巧妙的工程问题
但总体来说
我们最终的结论仍然可以说按照等压比
或者等功的原则来分配各级压比
可以使压缩机的总指示功趋于最小
今天的课程就到这里
谢谢
-1.1 压缩机的功能
--1.1 课件
-1.2 压缩机的用途
--1.2课件
-1.3 压缩机的种类
--1.3 课件
-1.4 压缩机的其它分类方法
--1.4 课件
-1.5 压缩机的特点
--1.5 课件
-1.6 容积式压缩机型号编制方法
--1.6 课件
-第1章作业
-2.1 压缩机级的循环概念
--2.1课件
-2.2 压缩机级的理论循环
--2.2课件
-2.3 级的理论循环进气量和指示功
--2.3课件
-第2章作业
-3.1 压缩机级的实际循环
--3.1课件
-3.2 影响实际循环的主要因素
--3.2.2 影响实际循环的主要因素（压力损失、气流脉动）
--3.2课件
-3.3 实际循环进气量及进气系数
--3.3课件
-3.4 级的实际循环指示功
--3.4课件
-3.5 多级压缩
--3.5课件
-第3章作业
-4.1 容积流量
--4.1 容积流量
--4.1课件
-4.2 排气压力
--4.2 排气压力
--4.2课件
-4.3 排气温度
--4.3 排气温度
--4.3课件
-4.4 压缩机的性能指标
--4.4课件
-第4章作业
-5.1 容积流量调节
--5.1课件
-第5章作业
-6.1 曲柄连杆机构的运动规律分析
--6.1课件
-6.2 往复压缩机列的作用力
--6.2课件
-6.3 作用力的计算方法
--6.3课件
-6.4 总切向力及飞轮矩的确定
--6.4课件
-第6章作业
-7.1 单列压缩机惯性力的平衡
--7.1课件
-7.2 多列压缩机惯性力及力矩的平衡
--7.2课件
-第7章作业
-8.1 回转压缩机的特点
--8.1课件
-8.2 回转压缩机的理想工作过程
--8.2课件
-8.3 回转压缩机的实际工作过程
--8.3课件
-第8章作业
-9.1 啮合原理数学基础
--9.1课件
-9.2 平面啮合问题
--9.2课件
-9.3 空间啮合问题
--9.3课件
-第9章作业
-10.1 双螺杆压缩机工作原理
--10.1课件
-10.2 双螺杆压缩机特点与种类
--10.2课件
-10.3 双螺杆压缩机性能参数
--10.3课件
-10.4 双螺杆压缩机转子型线
--10.4课件
-10.5 双螺杆压缩机容积流量计算
--10.5课件
-10.6 双螺杆压缩机吸气孔口设计
--10.6课件
-10.7 双螺杆压缩机排气孔口设计
--10.7 课件
-第10章作业
-11.1 涡旋压缩机基本工作原理
--11.1课件
-11.2 涡旋压缩机的特点和应用
--11.2课件
-11.3 涡圈型线与几何参数
--11.3课件
-11.4 涡旋压缩机的容积流量计算
--11.4课件
-11.5 内容积比和排气角
--11.5课件
-11.6 型线修正
--11.6课件
-第11章作业
-12.1 单螺杆压缩机的工作原理
--12.1课件
-12.2 单螺杆压缩机的特点
--12.2课件
-12.3 单螺杆压缩机的典型应用
--12.3课件
-12.4 单螺杆压缩机主要几何参数
--12.4课件
-12.5 单螺杆压缩机容积流量计算
--12.5课件
-12.6 单螺杆压缩机进排气孔口设计
--12.6课件
-第12章作业
-13.1 滚动活塞压缩机原理简介
--13.1课件
-13.2 结构参数与容积变化规律
--13.2课件
-13.3 特征角及容积效率
--13.3课件
-第13章作业
