實(shí)行多級壓縮有如下優(yōu)點(diǎn):
1、降低排氣溫度。當(dāng)壓縮機(jī)的排氣壓力較高時(shí),如仍采用單級壓縮,則壓力比將很大,從而造成排氣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于允許值,使機(jī)器不能正常運(yùn)行。如果采用多級壓縮,則每一級的壓力比可以減小,而且可以在級間施以中間冷卻措施,使每一級的吸氣溫度也很低(通??梢耘c第一級吸氣溫度相近),這樣壓縮終了氣體排氣溫度便會大大降低,如圖83所示,由T2降至T′2計(jì)算表明,在吸氣溫度為27℃、吸氣壓力為0.1MPa的條件下,當(dāng)排氣壓力為0.5MPa時(shí),一次壓縮(n=1.4)的排氣溫度可高達(dá)197℃,所以要想使壓縮機(jī)提供高壓氣體必須采用多級壓縮。
2、節(jié)省功率消耗。采用多級壓縮,可以通過在級間設(shè)置中間冷卻器的方法,使被壓縮氣體在經(jīng)過一級壓縮后,先進(jìn)行等壓冷卻,以降低溫度,再進(jìn)入下一級氣缸。溫度降低、密度增
大,這樣易于進(jìn)一步壓縮,較之一次壓縮可以大大節(jié)省耗功量。圖84中斜線所標(biāo)出的面積代表了兩級壓縮比一級壓縮所節(jié)省的功。
3、提高氣缸容積利用率。由于制造、安裝以及運(yùn)行三方面的原因,氣缸內(nèi)的余隙容積總是不可避免的,而余隙容積不僅直接減小了氣缸的有效容積,而且其中所殘留的高壓氣體還必須膨脹至吸氣壓力,氣缸才能開始吸入新鮮氣體,這樣就等于進(jìn)一步減小了氣缸的有效容積。不難理解,如果壓力比愈大,則余隙容積內(nèi)殘留氣體膨脹愈劇,氣缸有效容積則愈小。在極限情況下,甚至能夠出現(xiàn)余隙容積內(nèi)的氣體在氣缸內(nèi)完全膨脹后,壓力仍不低于吸氣壓力,這時(shí)就無法繼續(xù)吸、排氣,氣缸的有效容積就變成了零。如果采用多級壓縮,則每一級的壓縮比很小,余隙容積內(nèi)殘留氣體稍微膨脹即可達(dá)到吸氣壓力,這樣自然就可以使氣
缸有效容積增大,從而提高氣缸容積的利用率。
4、降低活塞上的最大氣體作用力。當(dāng)壓縮比較高時(shí),如果采用單級壓縮,則較高的終壓力作用在較大的活塞面積上,于是傳遞給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力也較大。若是多級壓縮,氣體壓力逐級升高,而氣缸的直徑卻逐級減小,這樣,在低壓級較大的活塞面積上作用的氣體壓力小,而高壓級是較高的氣體壓力作用在較小的活塞面積上。從而各級作用于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的力都比較小。如果再把各級合理配置,則更可以減小作用在運(yùn)動(dòng)部件上的力。
壓縮機(jī)采用多級壓縮,級數(shù)的確定一般應(yīng)綜合考慮這樣幾條原則:每一級的壓縮溫度在允許范圍之內(nèi);壓縮機(jī)的總功耗最少;機(jī)器結(jié)構(gòu)盡量簡單,易于制造;運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。
在遵循上述原則前提下,現(xiàn)有進(jìn)氣壓力為大氣壓的壓縮機(jī),其終壓力與級數(shù)通常按表32的統(tǒng)計(jì)值選取:
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