压缩机性能参数及选取参考指南

1.理论输气量

理论输气量也称活塞排气量，只与压缩机转速、气缸数以及气缸的结构尺寸有关。

2.容积效率η_v

在实际工作过程中，有很多因素会影响压缩机的实际输气量V_S，故实际输气量V_S恒小于理论输气量V_h，两者的比值即为压缩机的容积效率（也称输气系数），即：

影响活塞式压缩机工作过程的因素主要是气缸的余隙容积、进排气过程中的气阀阻力、吸气过程中气体被加热的程度以及漏气情况等四个方面。所以，容积效率在数值上又等于这四个系数的乘积：

式中 λ_v——余隙系数；

λ_p——压力系数；

λ_T——温度系数；

λ_L——泄漏系数。

（1）余隙系数λ_v 由于气缸余隙的存在，从而对压缩机实际输气量造成的影响用余隙系数表示，它是导致活塞式压缩机实际输气量降低的主要因素，随压缩比的增大而减小，一般取值0.5～0.9。

（2）压力系数λ_p 因吸气压力损失所造成压缩机吸气量减小的系数。压缩机在吸气过程中由于必须克服吸气管道和气阀的阻力损失，吸入终了压力一般总低于吸气管中的名义吸气压力，因此实际吸入的气体体积量折算到吸气管中的名义压力下的体积时，其值就有所减小。压力系数λ_p就是表示其减小的相对值，其值一般小于1。影响λ_p的主要因素是吸气阀的弹簧力和吸气管中的压力波动。弹簧过强时，气阀将提前关闭，造成进气不足，λ_p就下降；当气阀中阀隙通道较小时，阻力损失增大，λ_p亦下降。λ_p一般按经验值选取，对于常压吸气的第一级缸，可取λ_p为0.95～0.98；对于多级压缩机第一级以后各级或增压压缩机，λ_p取0.98～1.0；第三级以后，一般取λ_p≈1。吸气管道中压力波动对λ_p的影响，决定于吸气终了时气缸压力波的相位和波幅大小。若处于压力波的波峰，λ_p可能大于1；若处于压力波的波谷，则λ_p比正常状态还要低。

（3）温度系数λ_T 吸气过程的热交换作用造成压缩机吸气量减小的系数。在吸气过程中，吸入气体受到吸气管、阀腔、缸壁、活塞等传给的热量，同时吸气阻力损失消耗功转换成的热量亦加给气体，因此吸气终了温度高于吸气管中的名义吸气温度，气体体积膨胀，密度减小。把实际吸入的气体体积折算到吸气管中名义吸气温度下的体积，其体积就有所减小。温度系数λ_T是表示其减小的相对值。影响λ_T的主要因素是吸气过程中同气体接触的各壁面传给气体的热量和气体在吸气过程中的阻力损失。吸气过程中气体吸收的热量越多，λ_T就越小。其影响因素较复杂，难于直接用公式计算，一般可根据压缩比大小，从λ_T与压缩比关系图上查取。选取时，对于大和中排气量、气缸冷却良好、吸气阻力小、高转速、气体导热性差、气体绝热指数小的压缩机宜取较大值；反则取较小值。一般λ_T均大于0.9。某些吸气温度特别低的压缩机，如-30℃左右吸气的氯气压缩机和-40℃吸气的乙烯压缩机，其λ_T可能低于0.9。

（4）泄漏系数λ_L 压缩机的泄漏分为外泄漏和内泄漏。外泄漏是指直接漏入大气或第一管道的泄漏，会影响到排气量；内泄漏是指气体由高压级漏入低压级气缸内或级间管道中，这会引起级间压力异常以及排气温度异常升高、功率消耗增大等。

活塞式压缩机的进、排气阀以及活塞与气缸壁之间并非绝对密封。在压缩机工作时，少量的气体会从高压级向低压级泄漏，导致压缩机实际输气量降低。泄漏系数是用来表示这种泄漏对压缩机实际输气量影响的参量。除了与压缩机的构造、加工质量、零部件磨损程度有关之外，泄漏系数正随着压缩比的增大而减小，一般取值0.95～0.98。

由以上分析可看出，余隙系数、压力系数、温度系数和泄漏系数除了与压缩机的构造、加工质量、零部件磨损程度有关之外，都有一个共同的规律，就是都随着压缩比的增大而减小。要精确计算容积效率_ηv相当困难，需要工程技术人员有丰富的经验积累。

3.功率与效率

单位时间内压缩机所消耗的功称为功率，符号为N，单位为W。功率、效率、容积比作为压缩机的重要性能指标，也是选择电动机的依据。

（1）指示功率 在一个工作循环中，气缸所消耗的功称为指示功；单位时间内消耗的指示功称为指示功率，单位为W。(www.xing528.com)

（2）单机压缩机的等温指示效率 在理想状态下，不考虑进、排气压力损失的等温压缩循环所消耗的指示功最小。等温循环指示功与实际指示功的比值即为等温指示功率。

（3）多级压缩机的功率 多级压缩机的功耗为各级功耗之和。传入压缩机曲轴的功率，除了需要克服压缩气体过程中的指示功率之外，还必须克服机器的摩擦。通常用机械效率η_m来反映摩擦功率损失——轴功率N=N_i/η_m，其中N_i为实际指示功率。压缩机的结构形式、转速、活塞平均速度、加工质量、润滑情况等都会影响到机械效率。

（4）多级压缩机的等温指示效率 与单机压缩机等温指示功率类似，多级压缩机等温指示功率（η_i-is）也为理想循环等温循环功率（N_i-is）与实际消耗功率（N_i）之比，如式（2-11）所示：

式中 η_i-is——多级压缩机等温指示效率；

ሂN_i-is——各级等温循环指示功率之和；

ሂN_i——各级实际指示功率之和。

若把等温指示效率与轴功率相比，其比值称为等温轴效率或全等温指示效率（η_is），如式（2-12）所示：

式中 η_is——全等温指示效率；

η_i-is——多级压缩机等温指示效率。

η_m——机械效率。

4.排气温度

压缩机排气温度取决于进气温度、压缩比以及压缩过程指数。

要大幅度降低排气温度，需在进气口前采用特殊的冷却措施，如加装冷却器等。在多级压缩机中，若发现某一级排气温度超过许用范围而其他级并未超过时，可以改变气缸直径或调整相应余隙容积，适当调整压缩比分配以达到降低该级排气温度的目的。

5.排气压力

通常是指最终排出压缩机的气体压力，应该在压缩机末级排气接管处测量，常用单位为Pa。

一台压缩机的排气压力并非固定，其铭牌标出的排气压力指的是额定排气压力。实际上，压缩机可以在额定排气压力以下的任意压力之下工作，只要强度和排气温度允许，在适量超过额定排气压力的情况下也可以运转。