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气流脉动(往复压缩机)之消减:缓冲罐方案
缓冲罐由于具有良好的气流脉动抑制效果,至今仍然被广泛使用。


将缓冲罐安装在压缩机气缸(振源)处与管道隔离。其作用是脉动的气流在缓冲罐中得以消减,管道中的脉动变得轻微;缓冲罐可以改变管道系统的气柱固有频率,使气缸和缓冲器间的气柱固有频率值大大提高,从而可避开低阶气柱共振;缓冲罐足够大时,又像一个水库,起到稳压作用;缓冲罐还是一种低通滤波器,对高频波有强烈的衰减作用。
确定缓充罐容积有多种方法,简繁程度相差悬殊。目前使用的缓冲罐的容积,大多是气缸工作容积的10~15倍。缓充罐距离气缸越远,所需容积越大,有的容积甚至达气缸工作容积的25~40倍。
缓冲罐的安装位置越靠近气缸,其缓冲效果越好。在安装空间允许的情况下,缓冲罐尽量直接与气缸进、排气口法兰相连。缓冲罐进口位置对缓冲效果的影响也较明显。如图所示,方案Ⅰ缓冲效果不明显;方案Ⅱ的缓冲效果可提高15%~20%;方案Ⅲ比Ⅰ的效果提高2~3倍。另外,缓冲罐平卧安装比竖立安装的效果好。
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国内学者做过相关实验,得出如下结论:
(1)随着缓冲罐容积的增加,管路内压力脉动值逐渐减小,从而明确了增大缓冲罐容积可有效减少管路气流脉动的事实。
(2)随着压缩机气缸与缓冲罐之间管道长度的增加,管道内气流压力脉动逐渐增加。
(3)当需要增加缓冲罐的容积时,通过增加缓冲罐的直径来增大缓冲罐的容积比增加缓冲罐的长度能更好地削减管路内气流脉动压力。当缓冲罐的长径比(长度/直径)介于 1.5~2.0 之间时,缓冲罐对管道系统内的压力脉动起到最佳减振效果。
(4)除了缓冲罐的容积,压缩机气缸与缓冲罐之间接管参数也对管路内气流压力脉动有着较大的影响。当接管长径比(长度/内径)介于 1.25~1.75 之间时,能够使接管容积更好地削减压缩机管路系统内的气流脉动,并且当接管的长径比大于 2.5 时,管道内的压力脉动值逐渐增加。




缓冲罐有圆筒形和球形两种形式。容积相等时,球形缓冲罐的缓冲效果优于圆筒形。无论从容器受力的角度还是从消减气流脉动的角度,高压级采用球形罐更优越。

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