【壓縮機網(wǎng)】1、前言

　　一般情況，羅茨空壓機的性能參數均指設計工況下的數據，但在實(shí)際應用中，因使用地點(diǎn)和時(shí)間的不同，其進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力會(huì )與設計工況存在較大偏差，這些偏差會(huì )影響空壓機的流量、功率等特性[1,2]。對用戶(hù)而言，一旦羅茨空壓機流量、功率等關(guān)鍵性能發(fā)生偏差，則會(huì )造成氣量不夠、耗電過(guò)多等問(wèn)題。所以，當環(huán)境工況變化時(shí)，對空壓機性能進(jìn)行預測和修正能夠提前識別偏差量，有利于用戶(hù)提前應對。本文就進(jìn)氣溫度的變化對羅茨空壓機質(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流量的影響 

　　2.1 空壓機質(zhì)量流量

　　羅茨空壓機屬于容積式空壓機，其由一對相互嚙合的葉輪進(jìn)行方向相反的旋轉，將工作缸體內的氣體由進(jìn)氣口推送到排氣口，通過(guò)排氣管道內的氣體壓力將推送而來(lái)的氣體進(jìn)行壓縮，達到輸送壓縮氣體的目的。實(shí)際上，兩個(gè)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。所以羅茨空壓機工作過(guò)程中，會(huì )造成氣體內泄漏[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，只有進(jìn)氣溫度變化時(shí)，當轉速一致時(shí)，M_a、k 值相等，則有

　　因羅茨空壓機實(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質(zhì)量流量的修正公式

　　4、實(shí)驗結果與分析

　　實(shí)驗中樣機為4葉羅茨空壓機，將樣機和空壓機性能臺架放置在環(huán)境箱內，采集各個(gè)轉速下的各個(gè)參數。為確保僅有進(jìn)氣溫度是實(shí)驗變量，通過(guò)環(huán)境箱，設定環(huán)境壓力為100 KPa，濕度為40%。通過(guò)環(huán)境箱控制進(jìn)氣溫度為-30℃、20℃、45℃，分別測試在150KPa和170KPa排氣壓力下空壓機各轉速的流量，空壓機轉速設置分別為4000rpm、5000rpm、6000rpm、7000rpm。

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

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

　　通過(guò)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。結果說(shuō)明，對于同一空壓機，當僅有進(jìn)氣溫度變化時(shí)，可通過(guò)式（11）進(jìn)行質(zhì)量流量修正。修正結果與實(shí)測結果具有較好的一致性。

　　5、結論

　　進(jìn)氣溫度的變化對空壓機的流量有較大的影響，本文通過(guò)理論分析和實(shí)驗驗證的方法，可得到如下結論：
　?。?）對于同一空壓機，當僅有進(jìn)氣溫度變化時(shí)，空壓機的質(zhì)量流量隨著(zhù)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，當僅有進(jìn)氣溫度變化時(shí)，可通過(guò)式（11）進(jìn)行質(zhì)量流量修正。修正結果與實(shí)測結果具有較好的一致性。

　　參考文獻
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　　[4] 吳丹, 趙軍. 吸氣參數對螺桿空壓機運行能耗影響的研究分析[J]. 壓縮機技術(shù), 2019,274(02):15-19.
　　[5] 童鈞耕，吳孟余，王平陽(yáng). 高等工程熱力學(xué)[M]. 科學(xué)出版社, 2006.

　　作者簡(jiǎn)介
　　喻久哲（1994-），男，產(chǎn)品工程師，主要從事空壓機產(chǎn)品管理和開(kāi)發(fā)工作。

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