分析活塞式壓縮機工作過程的目的在于研究其主要工作參數，如排氣量、功率、壓力、溫度之間的關系，從而解決排氣量、功率和溫度的計算問題。

進行壓縮機熱力計算的任務是根據要求的排氣量和工作壓力來確定所需的功率、氣缸直徑、行程和轉速等，或是對已有壓縮機進行改造，確定其所能達到的排氣量和消耗的功率。

壓縮機的實際工作循環(huán)

實際壓縮機中，為避免活塞與缸蓋相撞，以及考慮氣閥結構、氣閥安裝的需要，在氣缸端部都留有一定的空隙，稱為余隙容積。此外，在壓縮機吸氣、排氣過程中有阻力損失，這些因素都使實際工況比理論工況復雜。

圖1表示壓縮機一個單作用級氣缸的實際工作循環(huán)。由于存在余隙容積，排氣終了時缸內還有氣體殘留在余隙內，當活塞自外止點右行時，缸內工作容積增大，殘留氣體的容積隨之增大而壓力降低，這個過程為膨脹過程，膨脹線為cd。由于氣閥主要依靠缸內外氣體壓力差控制啟閉，只有當缸內氣體膨脹到壓力低于吸氣管內壓力p1并且兩壓力差足以克服氣閥自身的流動阻力時，才能頂開吸氣閥，開始吸氣過程。在吸氣過程中缸內壓力有波動，活塞到內止點a時吸氣終了，吸氣閥關閉?；钊詢戎裹c回行時，缸內容積減小，氣體進行壓縮過程，壓縮線為ab。當缸內壓力p高于排氣管內壓力p2并足以克服阻力而頂開排氣閥時，才開始排氣過程，當活塞回到外止點時，排氣過程終了，完成一個工作循環(huán)。

圖1 活塞式壓縮機工作原理示意圖

在p-V圖上表示的實際循環(huán)稱為實際指示圖。利用示功儀器可實測出壓縮機的指示圖，指示圖上a一b—c—d—a所包圍的面積代表壓縮機每個實際工作循環(huán)所需的指示功。

壓縮機工作時，缸內氣體的溫度在不斷變化，圖2所示為某壓縮機Ⅱ級缸的膨脹和壓縮過程溫—熵圖。由于氣體的熱力性質，一般在壓縮終了時溫度最高，膨脹終了時溫度最低，氣缸壁面溫度則由于熱惰性及缸外冷卻而保持基本穩(wěn)定，大約處于吸氣、排氣溫度的平均值。因此，如圖2所示，在膨脹開始階段，缸內殘留氣體的溫度高于缸壁溫度，氣體把熱量傳給缸壁，這個階段是放熱膨脹，膨脹過程指數m'>k；隨著膨脹過程的進行，氣體溫度逐漸降低，到了后期，氣體溫度低于缸壁溫度，氣體從缸壁吸熱，成為吸熱膨脹 m'<k。一般情況下吸熱膨脹部分是主要的，如圖2中cd所示。壓縮過程則相反，開始階段是吸熱壓縮，壓縮過程指數m>k；到后期則成為放熱壓縮m<k。一般放熱壓縮部分是主要的，如圖2中ab所示。

圖2 壓縮機實際循環(huán)溫—熵圖

實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別是：

（1）由于存在余隙容積，實際工作循環(huán)由膨脹、吸氣、壓縮和排氣四個過程組成，而理論工作循環(huán)無膨脹過程，這就使得實際吸氣量比理論值少。

（2）實際吸、排氣過程存在阻力損失，使氣缸內的實際吸氣壓力低于吸氣管內壓力p1，而實際排氣壓力高于排氣管內的壓力p2。吸、排氣管內的壓力取決于外界系統(tǒng)壓力，與缸內過程無關，此壓力是在壓縮機標準吸、排氣位置上測得的壓力，稱為標準吸、排氣壓力，也稱為名氣壓力。而氣缸氣體的瞬時工作壓力p是周期性變化的。

（3）壓縮機工作中，活塞環(huán)、填料和氣閥等不可避免會有泄漏。

（4）在膨脹和壓縮過程中，氣體與缸壁間的熱交換使膨脹過程指數 m'和壓縮過程指數 m不斷變化。為計算方便，工程上常把過程指數簡化成常數。常用的方法有兩種。

一種是等端點法。如圖3所示，保持指示圖上各端點的位置不變，用假想的m等于常數的過程線來代替實際過程線，這樣得出的過程指數稱等端點過程指數。這種方法是維持簡化前后的端點位置不變，但指示圖的面積略有減少，故適用于計算吸氣量。

另一種是等功法。如圖 3 所示，簡化的原則是維持指示圖的面積不變。假想從膨脹過程始點3（或壓縮過程始點1）出發(fā)，作m等于常數的膨脹線（或壓縮線）。此線代替實際的過程線而保持指示圖的面積不變，這樣過程指數稱為當量過程指數，過程線稱為當量過程線，因它保持指示圖面積不變，常用來計算指示功。

圖3 過程指數簡化圖