[科普中国]-排气量

排气量是指在引擎的某一循环运作中，能将全部空气及混合气送入所有汽缸的能力，也是指一个活塞从一个行程运作至另一行程所能排的体积。单位时间内压缩机最后一级排出的气体经过换算，在第一级进口状态的压力和温度条件下得到的气体容积值就是压缩机的排气量。它的计算方式和用计算圆柱体体积的方式一样。

单位原理活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。 我国有一个按发动机排量来划分轿车等级的标准，如1L以下为微型轿车，大于1L小于或等于1.6L为普通轿车，大于1.6L小于或等于2.5L为中级轿车，大于2.5L小于或等于4L为中高级轿车，大于4为高级轿车。按发动机排量来划分汽车级别的做法其实已经有些过时，是传统观念，已不适合当今的汽车设计。因为轿车的产品等级定位，现在不能仅仅根据发动机排量来定义，如相同车系的车身，可有数种不同发动机来搭配，即使相同发动机、相同排量的车型，也可以有相差悬殊的配置。一些高端配置的车型其售价和性能可能比排量较大的车型还高，如天津丰田威驰1的几款车型，它们的车身尺寸、发动机排量（1.5L）都一样，但因配置的差异，价格从13.5万元到19.5万元不等，最高配置的威驰比1.6L的宝来、1.8L的桑塔纳2000，甚至2.0L的索那塔GL2.0、中华2.0、奇瑞东方之子2.4等都贵。如以发动机排量为轿车划分等级，19.5万元的威驰与4.99万元的吉利美日（1.3L）应为同级车，均为普通轿车。这样划分显然有失公平。所以确定轿车等级应综合三个因素，一是车身大小，二是发动机排量，三是配置，不能只看其中一个因素，而且随着时代的发展，和汽车工业的进步，这些标准也在不断变化。

核算节点依据标准规定，排气量的统计范围包括与生产工艺和装置有直接或间接关系的各种外排废气口。而常规以铜精矿为原料的火法炼铜工艺过程包括“原料制备一熔炼一吹炼一精炼一电解”。在各生产环节中还存在多个、分散的废气排放源，如电解净液车间的酸雾、贵金属处理车间的废气、烟尘破碎系统的废气、渣选矿的废气等。这些源排放的废气有的经收集处理后以数根低矮的排气筒(如屋顶排气筒)的形式排放，有的在一些不规范的、规模较小的企业中以无组织源的形式直接外排，还有的因企业不自建处理车间，直接作为中间产品外委处理⋯⋯作者本着突出重点、便于防控和对比的原则，调查采用简化的方法，依据铜冶炼企业现场监察技术指南提出的防控环节，确定的单位产品基准排气量核算范围包括备料环节(含干燥或配料烟气)、熔炼吹炼环节(环集烟气)、精炼环节(阳极炉烟气)、制酸环节(制酸尾气)。2

测试方法作为压缩机的一个重要性能参数，排气量能够将单位时间内机组生产压缩气体量反映出来。通常排气量的测定有两种方式，即直接测定与间接测定。直接测量法也有几种，例如贮气罐测量法，这是一种对某一时间段流进贮气罐压缩空气量进行直接测定的方法，并根据测定结果对空气压缩机的排气量进行推算。间接测量中节流装置的使用比较广泛，在同一时间内空气压缩机排除的气体保持着稳定不变的状态下，对流过节流孔前后的有关动态参数进行测定并计算，得出空气压缩机排气量。目前常用的测量方法包括喷嘴法、充罐法、压差式流量计和孔板法等。3

测试系统为准确测量高速运转的活塞式压缩机的末级排气量，在活塞式压缩机性能测试实验装置的基础上，应用现代测试技术与采集方法，构建了一个活塞式压缩机排气量测试系统。该测试系统采用GB一3000A压力传感器检测压力，采用LM35温度传感器检测温度，通过PCI2000数据采集卡采集系统压力与温度传感器的数据，借助Visual Basic高级编程语言，构建了完整的活塞式压缩机排气量测试系统软件。最后通过对测试系统测量的排气量与原实验测试方法测量的排气量以及理论排气量的多组数据进行了比较分析，结果表明，压缩机排气量测试系统测量的排气量与原实验方法测量的排气量数值接近，且测试系统测量的排气量更接近理论排气量的数值。研究结果表明，该活塞式压缩机排气量测试系统具有较高的准确性，并且测量结果可靠，测试速度快捷。4

排气量不足原因分析离心式压缩机是透平式压缩机的一种 , 主要包括吸气室、叶轮、扩压器、弯道和回流器以及蜗壳等部分，气体由吸气室进入高速旋转的叶轮，在离心力的作用下叶轮的机械能转化为气体的内能、内压能和动能，使气体的温度和流动速度增加 . 然后气体进入扩压器，气体的流动速度降低使动能转化为内压能，从而达到压力升高的目的。经过弯道和回流器后，气体流入压缩机的下一级并继续压缩。最后高压气体经蜗壳排出，进入与压缩机连接的管网 。

引起压缩机排气量不足的原因有很多，归纳起来可分为以下几种情况 ：

1) 压缩机入口参数改变 . 在压缩机入口容积流量稳定的情况下 , 进气压力降低或进气温度升高都会使压缩机特性曲线下移 , 导致压缩机入口的质量流量下降 , 进而影响到压缩机的出口排气量 . 常见的原因包括入口过滤器堵塞导致进气压力降低 , 上游工艺变化引起进气温度升高等 .

2) 管网阻力过高 . 如果压缩机排气管网中的管道或者阀门发生堵塞 , 将使管网阻力增大 , 管网特性曲线向左移动， 从而导致压缩机排气压力升高 , 排气量减少 .

3) 压缩机转速下降 . 压缩机转速与排气量成正比关系 , 如果由于某种原因 ( 如电动机皮带打滑 ) 使压缩机的转速突然降低，压缩机特性曲线将向下移动，排气量必然会减少。

4) 压缩机内部故障 . 例如 , 压缩机的中间冷却器因为结垢或者冷却水流量减少等原因造成其换热效率降低 , 则经过压缩后的高温气体的热量不能充分被冷却水带走 , 导致下一级进气温度上升 , 使压缩机排气量降低 . 另外 , 在压缩机运行过程中 , 因为磨损、腐蚀等原因经常导致级间密封失效 . 随着密封处的泄露量逐渐增大 , 使该级入口处气体温度逐渐升高 , 泄露处以后的各级排气温度均升高 , 从而导致压缩机排气量减少 . 这两种情况都会使压缩机特性曲线下移 。5

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学