压缩比分配的优化方法

压缩比的分配是按最省功的原则进行的。使空压机循环总功最小的中间压力称为最有利的中间压力。

设有一台两级空压机，被压缩空气的初始压力为p1，容积为V1，温度为T1；中间压力为pz，容积为Vz，终了压力为p2。由式（10-10）可求出各级气缸所需的循环功。

（1）低压缸所需循环功为

（2）高压缸所需循环功为

（3）两级空压机的总循环功为各级循环功之和，即

若中间冷却器冷却完善，空气进入高压缸时的温度与进入低压缸的初始温度相同，即T1=T2，则有

为确定最有利的中间压力，取W对pz的一阶导数并令其为零，即

则有

或

即

设空压机的总压缩比则(www.xing528.com)

即

该式说明，在两级压缩的空压机中，为获得最小的功耗，两级压缩比应相等，并等于总压缩比的平方根。

实际压缩比的分配，可通过空压机的结构实现。在冷却器冷却完善的条件下，T1=Tz，p1V1=pzVz，则

当一、二级气压缸中的活塞行程S1和S2相等时，则有

式中　A1，A2——一、二级气缸的面积，m2；

D1，D2——一、二级气缸直径，m。

实际设计中，在确定空压机各级压缩比时，除了要考虑耗功量的大小，还要根据空压机的排气量和温度等因素对压缩比做适当调整。通常，为了增加排气量而又不使气缸尺寸过大，往往将一级压缩比适当降低，一般比最有利压缩比低5%～10%，即

如4L-20/8型空压机的一级气缸和二级气缸的直径分别为D1=420 mm，D2=250 mm，若额定吸、排气压力为0.981×105Pa和8.83×105Pa，则最有利的压缩比为

而实际上，按设计的结构尺寸计算，该空压机的压缩比为

它只有最有利压缩比的94%。