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呼吸空气压缩机采用多级压缩和单级压缩各有什么区别
2016-03-01

当要求气体工作压力高时,呼吸空气压缩机单级压缩不仅不经济,有时甚至不可能实现,必须采用多级压缩。多级压缩意味着气体从吸入口被加压几次,以达到所需的工作压力。


呼吸空气压缩机


一、节省功率消耗


采用多级压缩,压缩气体经过一级压缩后,通过在级间设置中冷器降温,可以等压冷却,然后进入下一级气缸。随着温度降低和密度增加,易于进一步压缩。与一次压缩相比,可以大大节约能耗。因此,在相同压力下,多级压缩面积小于单级压缩面积。阶段越多,该省的功耗越大,就越接近等温压缩。


注:喷油呼吸空气压缩机的空气压缩机非常接近恒温过程。如果在达到饱和状态后继续压缩并继续冷却,冷凝水将被分离出来。如果这些冷凝水和压缩空气进入油气分离器(油箱),会乳化冷却油并影响润滑效果。随着冷凝水的不断增加,油位将继续上升。最后,冷却油将与压缩空气一起进入系统,污染压缩空气并对系统造成严重后果。


因此,为了防止冷凝水的产生,压缩室内的温度不得过低,但必须高于冷凝温度。例如,对于排气压力为11巴(A)的空气压缩机,冷凝温度为68℃,当压缩室内的温度低于68℃时,冷凝水将被分离出来。因此,喷油呼吸空气压缩机的排气温度不能太低,即等温压缩在喷油呼吸空气压缩机中的应用受到冷凝水问题的限制。


二、提高容积利用率


由于制造、安装和操作的原因,气缸内的间隙容积总是不可避免的,间隙容积不仅直接减小了气缸的有效容积,而且在气缸能够开始吸入新鲜气体之前,残留的高压气体必须膨胀到吸入压力,这相当于进一步减小了气缸的有效容积。


不难理解,压力比越大,余隙容积中的残余气体膨胀越多,气缸的有效容积越小。在极端情况下,即使间隙容积中的气体在气缸中完全膨胀,压力仍然不低于吸入压力,那么吸入和排出不能继续,气缸的有效容积变为零。如果采用多级压缩,每一级的压缩比都很小,余隙容积中的残余气体可以轻微膨胀达到吸入压力,从而自然增加气缸的有效容积,提高气缸容积的利用率。


三、降低排气温度


呼吸空气压缩机排气的温度随着压缩比的增加而增加。压缩比越高,排气温度越高,但通常不允许排气温度过高。这是因为在油润滑压缩机中,润滑油的温度会降低粘度并加剧磨损。当温度升得太高时,钢瓶和阀门上很容易形成积碳,这会加剧磨损,甚至导致事故甚至爆炸。由于各种原因,排气温度受到很大限制,因此必须采用多级压缩来降低排气温度。


四、降低作用在活塞杆上的气体力


在呼吸空气压缩机中,当压缩相对较高且采用单级压缩时,如果气缸直径相对较大,较高的气体最终压力将作用在较大的活塞面积上,并且活塞中的气体将相对较大。如果采用多级压缩,作用在活塞上的气体力可以大大减小,从而使机构更轻,机械效率提高。


当然,多级压缩不如多级压缩好。随着级数的增加,呼吸空气压缩机的结构趋于复杂,并且尺寸、重量和成本增加。随着气体通道数量的增加,气阀的压力损失和管理增加,等等,有时经济性随着级数的增加而降低。随着级数的增加,失败的几率也会增加。随着摩擦的增加,机械效率也会降低。