【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、前言

　　一般情況，羅茨空壓機(jī)的性能參數(shù)均指設(shè)計工況下的數(shù)據(jù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，因使用地點(diǎn)和時間的不同，其進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力會與設(shè)計工況存在較大偏差，這些偏差會影響空壓機(jī)的流量、功率等特性[1,2]。對用戶而言，一旦羅茨空壓機(jī)流量、功率等關(guān)鍵性能發(fā)生偏差，則會造成氣量不夠、耗電過多等問題。所以，當(dāng)環(huán)境工況變化時，對空壓機(jī)性能進(jìn)行預(yù)測和修正能夠提前識別偏差量，有利于用戶提前應(yīng)對。本文就進(jìn)氣溫度的變化對羅茨空壓機(jī)質(zhì)量流量的影響進(jìn)行討論，并形成一套有效的修正方法。
 
　　2、進(jìn)氣溫度對羅茨空壓機(jī)流量的影響 

　　2.1 空壓機(jī)質(zhì)量流量

　　羅茨空壓機(jī)屬于容積式空壓機(jī)，其由一對相互嚙合的葉輪進(jìn)行方向相反的旋轉(zhuǎn)，將工作缸體內(nèi)的氣體由進(jìn)氣口推送到排氣口，通過排氣管道內(nèi)的氣體壓力將推送而來的氣體進(jìn)行壓縮，達(dá)到輸送壓縮氣體的目的。實(shí)際上，兩個葉輪和葉輪與殼體之間并不接觸，彼此具有微小的工作間隙。所以羅茨空壓機(jī)工作過程中，會造成氣體內(nèi)泄漏[3]。實(shí)際質(zhì)量流量可由式（1）得出



　
　3、不同進(jìn)氣溫度的質(zhì)量流量修正方法

　　利用相似原理討論工質(zhì)的可壓縮性影響[5]，對于同一羅茨空壓機(jī)，只有進(jìn)氣溫度變化時，當(dāng)轉(zhuǎn)速一致時，M_a、k 值相等，則有

　　因羅茨空壓機(jī)實(shí)際工作中的進(jìn)氣溫度范圍為-30~45℃，此溫度范圍，對空氣值 影響較小，基本可認(rèn)為相等，故上式適用于該溫度范圍的流量修正。

　　但羅茨空壓機(jī)除了工質(zhì)的可壓縮性變化外，其泄漏量也受到進(jìn)氣溫度的影響。泄漏量可按下面公式進(jìn)行修正

　　將式（9）和式（10）代入式（1）中，可得不同進(jìn)氣溫度對羅茨空壓機(jī)質(zhì)量流量的修正公式

　　4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　實(shí)驗(yàn)中樣機(jī)為4葉羅茨空壓機(jī)，將樣機(jī)和空壓機(jī)性能臺架放置在環(huán)境箱內(nèi)，采集各個轉(zhuǎn)速下的各個參數(shù)。為確保僅有進(jìn)氣溫度是實(shí)驗(yàn)變量，通過環(huán)境箱，設(shè)定環(huán)境壓力為100 KPa，濕度為40%。通過環(huán)境箱控制進(jìn)氣溫度為-30℃、20℃、45℃，分別測試在150KPa和170KPa排氣壓力下空壓機(jī)各轉(zhuǎn)速的流量，空壓機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置分別為4000rpm、5000rpm、6000rpm、7000rpm。

　　通過測試和記錄，150KPa和170KPa 排氣壓力下，空壓機(jī)流量轉(zhuǎn)速圖如圖1、圖2所示。通過圖中所示，不同進(jìn)氣溫度下，空壓機(jī)同一轉(zhuǎn)速的流量是不同的，并且質(zhì)量流量隨著溫度升高而降低。

　　下面通過式（11）對空壓機(jī)流量進(jìn)行修正，分別將-30℃和45℃的流量修正為20℃時的流量，并對修正后的流量進(jìn)行比較，所得結(jié)果如圖3、圖4所示。

　　通過圖3、圖4對比，-30℃和45℃修正后的流量與20℃實(shí)測流量高度吻合。結(jié)果說明，對于同一空壓機(jī)，當(dāng)僅有進(jìn)氣溫度變化時，可通過式（11）進(jìn)行質(zhì)量流量修正。修正結(jié)果與實(shí)測結(jié)果具有較好的一致性。

　　5、結(jié)論

　　進(jìn)氣溫度的變化對空壓機(jī)的流量有較大的影響，本文通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，可得到如下結(jié)論：
　?。?）對于同一空壓機(jī)，當(dāng)僅有進(jìn)氣溫度變化時，空壓機(jī)的質(zhì)量流量隨著進(jìn)氣溫度的升高而降低；反之，進(jìn)氣溫度降低，則質(zhì)量流量上升。
　?。?）對于同一空壓機(jī)，當(dāng)僅有進(jìn)氣溫度變化時，可通過式（11）進(jìn)行質(zhì)量流量修正。修正結(jié)果與實(shí)測結(jié)果具有較好的一致性。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 鄧定國, 束鵬程. 回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)（修訂本）[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1989.
　　[2] 宋明昌. 進(jìn)氣壓力對空壓機(jī)性能的影響及應(yīng)用[J]. 壓縮機(jī)技術(shù)(4):17-18.
　　[3] 張鳴遠(yuǎn), 景思睿, 李國君. 高等工程流體力學(xué)[M]. 西安交通大學(xué)出版社, 2006.
　　[4] 吳丹, 趙軍. 吸氣參數(shù)對螺桿空壓機(jī)運(yùn)行能耗影響的研究分析[J]. 壓縮機(jī)技術(shù), 2019,274(02):15-19.
　　[5] 童鈞耕，吳孟余，王平陽. 高等工程熱力學(xué)[M]. 科學(xué)出版社, 2006.

　　作者簡介
　　喻久哲（1994-），男，產(chǎn)品工程師，主要從事空壓機(jī)產(chǎn)品管理和開發(fā)工作。

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