常壓進氣的往復式壓縮機壓力系數的討論

于亮++李麗娜

摘 要：本文指出了常壓進氣的往復式壓縮機進氣閥的彈簧力對壓力系數的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調整來提高壓縮機輸氣量的效果。

關鍵詞：常壓進氣；進氣閥；彈簧力；壓力系數

1.引言

在討論往復式壓縮機的容積效率時，壓力系數λp一般都采用選取值而不做詳細的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機的第一級中，當吸入壓力等于或接近于大氣壓時，壓力系數一般為0.95-0.98，且下限適應于小截面的或具有過強彈簧力的氣閥.當吸入壓力較高時，取0.98-1。

由于壓力系數λp對容積效率的影響不象容積系數λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數的存在，它對常壓進氣的往復式壓縮機的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機，其實際壓力系數的影響更不可忽視：因為它不僅影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進氣的其它介質的壓縮機也有同樣的影響。

2.壓力系數的定義：

圖1

如圖1所示，由于進氣過程阻力損失的影響，實際吸進的氣體量VS折合到進氣管道中的名義壓力PS時，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結構參數對ΔV的影響遠大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經氣閥時的壓力損失，因此，一般會認為氣閥的流通面積會影響壓力系數，甚至于常出現為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實踐中，這種做法有時是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實施只有在常壓進氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結構的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時才有效。如果是閉式結構，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實踐證明，一般情況下，氣閥的設計流通面積對壓力系數沒有明顯的影響，原因是當活塞運行到止點附近時，流經排氣閥的氣流速度已經很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時的流通面積無關。然而，影響λp的主要部位是進氣閥這一點是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時的流通面積的影響的情況下，實際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關閉時的彈簧力）左右著壓力系數λp。當彈簧力過強時，閥片提前關閉，這將降低接近吸入行程終點時的氣缸內的壓力，并由此降低壓力系數。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關閉的條件是氣體力大于閥片完全關閉時的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態，這時，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點是氣體力與彈簧力相等點，也是一個非常重要的轉折點，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關向閥座。當氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關閉。這時，閥片兩側仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內的容積縮小，壓力上升，氣缸內的容積縮小至圖1中的A點時，缸內壓力達到了名義吸氣壓力，A點到止點位置的容積即ΔV。由此可見，進氣閥全關彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數的實際意義

當壓縮機的實測輸氣量略小于設計值時，可以通過調整壓力系數λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數來提高輸氣量是非常困難的。

在設計常壓進氣的壓縮機的氣閥時， 一定要考慮進氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數λp。

5. 結論

在進行往復式壓縮機設計時，熱力計算中往往只按經驗選取λp值，而氣閥設計對壓力系數影響卻被忽視了。通過本文的分析及實踐證明，在常壓進氣的往復式壓縮機的進氣閥的設計中，彈簧力對壓力系數的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調整，往往可以達到提高壓縮機輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻：

[1]《活塞式壓縮機設計》，機械工業出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機》， 西安交通大學，1972.

摘 要：本文指出了常壓進氣的往復式壓縮機進氣閥的彈簧力對壓力系數的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調整來提高壓縮機輸氣量的效果。

關鍵詞：常壓進氣；進氣閥；彈簧力；壓力系數

1.引言

在討論往復式壓縮機的容積效率時，壓力系數λp一般都采用選取值而不做詳細的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機的第一級中，當吸入壓力等于或接近于大氣壓時，壓力系數一般為0.95-0.98，且下限適應于小截面的或具有過強彈簧力的氣閥.當吸入壓力較高時，取0.98-1。

由于壓力系數λp對容積效率的影響不象容積系數λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數的存在，它對常壓進氣的往復式壓縮機的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機，其實際壓力系數的影響更不可忽視：因為它不僅影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進氣的其它介質的壓縮機也有同樣的影響。

2.壓力系數的定義：

圖1

如圖1所示，由于進氣過程阻力損失的影響，實際吸進的氣體量VS折合到進氣管道中的名義壓力PS時，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結構參數對ΔV的影響遠大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經氣閥時的壓力損失，因此，一般會認為氣閥的流通面積會影響壓力系數，甚至于常出現為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實踐中，這種做法有時是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實施只有在常壓進氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結構的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時才有效。如果是閉式結構，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實踐證明，一般情況下，氣閥的設計流通面積對壓力系數沒有明顯的影響，原因是當活塞運行到止點附近時，流經排氣閥的氣流速度已經很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時的流通面積無關。然而，影響λp的主要部位是進氣閥這一點是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時的流通面積的影響的情況下，實際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關閉時的彈簧力）左右著壓力系數λp。當彈簧力過強時，閥片提前關閉，這將降低接近吸入行程終點時的氣缸內的壓力，并由此降低壓力系數。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關閉的條件是氣體力大于閥片完全關閉時的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態，這時，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點是氣體力與彈簧力相等點，也是一個非常重要的轉折點，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關向閥座。當氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關閉。這時，閥片兩側仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內的容積縮小，壓力上升，氣缸內的容積縮小至圖1中的A點時，缸內壓力達到了名義吸氣壓力，A點到止點位置的容積即ΔV。由此可見，進氣閥全關彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數的實際意義

當壓縮機的實測輸氣量略小于設計值時，可以通過調整壓力系數λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數來提高輸氣量是非常困難的。

在設計常壓進氣的壓縮機的氣閥時， 一定要考慮進氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數λp。

5. 結論

在進行往復式壓縮機設計時，熱力計算中往往只按經驗選取λp值，而氣閥設計對壓力系數影響卻被忽視了。通過本文的分析及實踐證明，在常壓進氣的往復式壓縮機的進氣閥的設計中，彈簧力對壓力系數的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調整，往往可以達到提高壓縮機輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻：

[1]《活塞式壓縮機設計》，機械工業出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機》， 西安交通大學，1972.

摘 要：本文指出了常壓進氣的往復式壓縮機進氣閥的彈簧力對壓力系數的影響，并提出通過氣閥彈簧力的調整來提高壓縮機輸氣量的效果。

關鍵詞：常壓進氣；進氣閥；彈簧力；壓力系數

1.引言

在討論往復式壓縮機的容積效率時，壓力系數λp一般都采用選取值而不做詳細的分析，低壓級取值較小，高壓級取值較大，但都在0.95以上。在壓縮機的第一級中，當吸入壓力等于或接近于大氣壓時，壓力系數一般為0.95-0.98，且下限適應于小截面的或具有過強彈簧力的氣閥.當吸入壓力較高時，取0.98-1。

由于壓力系數λp對容積效率的影響不象容積系數λv那樣明顯，所以很少有人深入地討論它。然而，由于壓力系數的存在，它對常壓進氣的往復式壓縮機的容積效率的影響還是不可忽視的。特別是對于容積比能要求較高的動力用空氣壓縮機，其實際壓力系數的影響更不可忽視：因為它不僅影響容積效率，還影響容積比能。對于常壓或接近常壓進氣的其它介質的壓縮機也有同樣的影響。

2.壓力系數的定義：

圖1

如圖1所示，由于進氣過程阻力損失的影響，實際吸進的氣體量VS折合到進氣管道中的名義壓力PS時，體積就減少了ΔV，用λP表示，既

λp=（ V-ΔV）/V

λP稱為壓力系數。

3.氣閥的影響。

在氣體流動的過程中，氣閥處的流通面積最小，又有彈簧力的影響，所以，它的結構參數對ΔV的影響遠大于壓力脈動等造成的影響。

為了便于討論，在這里假定氣缸內外完全沒有壓力脈動。

首先，討論氣閥流通面積的影響。由于流通面積直觀地影響氣體流經氣閥時的壓力損失，因此，一般會認為氣閥的流通面積會影響壓力系數，甚至于常出現為了減小ΔPS值而加大氣閥流通面積的做法。在實踐中，這種做法有時是有效的。但是，這里必須提請注意的是：這種方法的實施只有在常壓進氣的情況下，而且增加流通面積的方法，是采用在開式結構的氣閥的閥蓋與閥座之間加墊時才有效。如果是閉式結構，而且是通過加深升程限制器的“盆底”、而不動原來彈簧孔深度的方式來增大氣閥的流通面積，則ΔPS值不會有什么變化。

實踐證明，一般情況下，氣閥的設計流通面積對壓力系數沒有明顯的影響，原因是當活塞運行到止點附近時，流經排氣閥的氣流速度已經很低，其氣體對閥片的頂推力不足以將閥片完全開足，這時，無論氣閥閥片的升程有多大，都處于不完全開啟狀態。因此，可以說ΔPS與氣閥閥片完全開足時的流通面積無關。然而，影響λp的主要部位是進氣閥這一點是無可置疑的。

在忽略了壓力脈動及氣閥全開時的流通面積的影響的情況下，實際上，氣閥中作用在閥片上的最小彈簧力（即閥片全關閉時的彈簧力）左右著壓力系數λp。當彈簧力過強時，閥片提前關閉，這將降低接近吸入行程終點時的氣缸內的壓力，并由此降低壓力系數。眾所周知，造成閥片動作的主要作用力有兩個，一是氣體力，另一個是作用于閥片的彈簧力。閥片開啟或不完全關閉的條件是氣體力大于閥片完全關閉時的彈簧力，否則閥片會緊貼在閥座上，沒有氣流通過氣閥。吸氣閥閥片的運動曲線如圖2所示，A-B段為膨脹過程。B-C段為完全開啟狀態，這時，氣體力大于作用閥片上的彈簧力。C點是氣體力與彈簧力相等點，也是一個非常重要的轉折點，它的位置對氣閥的效率和使用壽命都有非常重要的影響。C-D段為不完全開啟階段，在這一階段中，閥片隨著氣體升力的減小逐漸關向閥座。當氣體升力小于彈簧力后，閥片既完全關閉。這時，閥片兩側仍然存在一個壓差，既ΔPS，其值與全關彈簧力基本相等。隨著壓縮行程的開始，氣缸內的容積縮小，壓力上升，氣缸內的容積縮小至圖1中的A點時，缸內壓力達到了名義吸氣壓力，A點到止點位置的容積即ΔV。由此可見，進氣閥全關彈簧力的大小是影響λP的主要因素。

4.改變壓力系數的實際意義

當壓縮機的實測輸氣量略小于設計值時，可以通過調整壓力系數λp來提高輸氣量；但這是有條件的，就是原來氣閥的彈簧力偏大且又工作在常壓附近。離開這兩個條件，想通過改善壓力系數來提高輸氣量是非常困難的。

在設計常壓進氣的壓縮機的氣閥時， 一定要考慮進氣閥的彈簧力對氣量的影響，考慮降低氣閥關閉前瞬間的ΔP值，以提高壓力系數λp。

5. 結論

在進行往復式壓縮機設計時，熱力計算中往往只按經驗選取λp值，而氣閥設計對壓力系數影響卻被忽視了。通過本文的分析及實踐證明，在常壓進氣的往復式壓縮機的進氣閥的設計中，彈簧力對壓力系數的影響是不容忽視的。而且，通過分析和實踐也證明，通過對氣閥彈簧力的調整，往往可以達到提高壓縮機輸氣量的效果，盡管這種效果是有限的和有條件的。

參考文獻：

[1]《活塞式壓縮機設計》，機械工業出版社，1974.

[2]《活塞式壓縮機》， 西安交通大學，1972.