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不容忽视!海拔高度对空压机排气量的影响!

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发表于 2017-12-29 16:09:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
今天,我们主要来研究压缩机排量跟进气口压强的关系,因进气口压强又跟海拔高度相关,即可将研究对象转化为海拔高度同排气量关系。
一台空压机在出厂前,都会进行严格的检测,额定排气量作为主要参数之一,在出厂前是必须测试的。
图1 排量测试
影响空压机的排量大小主要分内因和外因:
内因
空压机排量跟机头型线设计主要相关(齿间容积、封闭容积、泄漏三角形大小、进油量、额定转速设计、内压缩比等),属于机头的固有属性。
外因
空压机排量同电机转速,外压缩比,进气口压强(海拔高度)等相关;属于外部因素对排量的影响。
一个机头设计固化了内因,整机设计也基本确定了最大转速,变量主要剩外压缩比,进气口压强,机头温度。
今天,我们主要来研究压缩机排量跟进气口压强的关系,因进气口压强又跟海拔高度相关,即可将研究对象转化为海拔高度同排气量关系。
图2 螺杆机头结构示意图
图2是螺杆机头的结构示意图,压缩方式属于容积式压缩,将低压的气体压缩为高压的气体,产生动力,供用气设备使用,排气压力越大,压差泄露越大,排量越小,以下是某空压机在额定频率时,不同排气压力下的排量:
表1 不同压力对应排气量
从以上数据可以得出,在外压缩比增大的情况下,整机的排量是逐渐减小的,对于37KW的机器,平均压力比每上升1bar,排量减小0.2m⊃3;/min,一台设计好的机头,内因的影响就是固定的,那么,理论上压缩前后压比越大,泄露越大,排量就越小,但这里,我们暂时忽略压比对排量的影响,来分析压缩过程中排量同海拔高度的关系。
根据克拉伯龙方程式 PV=nRT=KT 可得,即单位 mol 的气体,温度不变,体积跟压力成反比,压强不变,体积跟温度成反比;
P :压强,Pa;
V: 体积,单位 L;
n :物质的量,单位mol,标准大气压下,1mol =22.4L;
T : 绝对温度,单位 k ;
R : 常数,等于8.314,单位 Pa·m3/ mol·K;
等温压缩过程中,单位的气体,压缩前后,压力跟体积成反比关系,即:
空压机选定机头后,机头的齿间容积是恒定的,变量只有进气压强,压强越大,排量越大,进气压强越小,排量越小。
以下表格显示不同海拔高度的排量基于海平面海拔减小的百分比:
表2 海拔高度同排气量的关系
结论一
忽略海拔高度对环境温度的影响,由以上统计数据可得:海拔高度在2000米以内,基于海平面,高度每上升100米,排气量减小约1.24%,2000米~3000米范围内,高度每上升100米,平均排量减小为1.59%,海拔在3000米~4000范围内;海拔每升高100米,排气量减小约1.81%。
结论二
忽略海拔高度对环境温度的影响,由上表可得,同标准大气压强下测试的排气量相比,在海拔1000米时,排量降低11.75%,在海拔为2000米时,排量降低22.11%,在海拔为3000米时,排气量降低约33.62%,在海拔为4000米时,排量降低约44.68%。

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