氣體壓縮機在石油、化工等過程工業(yè)及商業(yè)、民用眾多領域中得到廣泛應用。目前常用的容積式壓縮機，其壓縮過程中的氣體溫升隨壓縮比的增大而增大，為防止機油氧化變質，均限制單級壓縮的壓縮比不能過大。為獲得更高的壓編比，通常采用多級壓縮和級間冷卻。與單級壓縮相比，多級壓縮使制冷系統(tǒng)變得復雜、操作維護麻煩。

　　流體噴射式齒輪壓縮機屬于容積式壓縮機，但其壓縮機理與傳統(tǒng)的容積式壓縮機不同。目前廣泛應用的容積式壓縮機如往復式、桿式壓縮機其壓縮腔容積的改變是通過有關部件的機械運動而實現(xiàn)的，而齒輪壓縮機是通過向壓縮腔內噴射一定量的流體（高壓冷凍機油或來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽〉，該流體占據(jù)壓縮腔的一部分容積，使壓縮腔內原有氣體所占容積相應減小從而實現(xiàn)壓縮。由于噴射的流體溫度較低，可有效減小壓縮溫升，因此，這種壓縮機有望實現(xiàn)單級高壓縮比壓縮，如果開發(fā)成功，將有廣闊的應用前景。本文主要對其壓縮過程進行熱力學分析。

　　1齒輪壓縮機的工作原理，如所示，氣體經(jīng)由管道進入齒輪壓縮機的吸氣腔，齒槽被機體和前后端蓋封閉，從吸氣腔充入的低壓氣體被封閉在齒中，由于齒輪旋轉就源深不斷地把吸氣腔內的氣體送到排氣腔。在輸氣過程中，高壓的機油不斷沿切線方向噴進齒榷，壓縮和冷卻齒榷內氣體。噴射壓縮之后，齒槽內氣體壓力上升到預定壓力，噴管進出口壓差消失，噴射隨之停止。接著，高壓齒槽進入排氣腔，其中的機油進入高壓油池，而壓縮氣體進入排氣腔經(jīng)上部排氣管排出。排氣完后的一對齒榷在油面以下嚙合，齒檐內充滿的油就又被嚙合齒排出。當排空油的齒槽進入吸氣腔時就重新開始充氣，如此循環(huán)往復完成壓縮機的工作過程。

　　齒輪壓鏞機結ft示敢B 3齒內的壓縮過程分析為了便于對齒輪壓縮機齒槽進行熱力過程分析，假設機油噴進齒榷后與齒槽內的氣體均勻混合，齒頂前沿和后沿掠過噴嘴出口的過程瞬間完成。

　　齒榷噴射過掛示意S若壓縮過程為絕熱過程，則齒槽內氣體經(jīng)過噴嘴噴油壓縮后氣體溫度為：齒檐內氣體經(jīng)過噴嘴噴油壓縮后氣體體積變?yōu)椋簩τ诙嘧冞^程，只需將多變指數(shù)n代替式噴嘴噴入齒槽內的油的質量為：體比熱容，4為油比熱容，Ty為油進口溫度，T'為油氣混合后的平均溫度。

　　則油氣混合后的平均溫度為：上式給出的是絕熱壓縮后齒檐內氣體的溫度。

　　齒棺壓縮過程必然伴隨著傳熱，因此，實際壓縮過程為多變過程，先以T（為初值，按等端點法求出多變指數(shù)lnPH/PtnT7T+lnPPH然后，將求得的n代替式（1）、式（2）中的絕熱指數(shù)k，進行迭代計算，直到滿足給定的精度要求為止，求出多變指數(shù)n.噴入齒槽內的油應使齒檐內的氣體被壓縮到壓縮機排氣壓力PH，則壓縮后齒檐內的氣體體積為：齒槽掠過噴嘴的時間為：T=縋「一根據(jù)伯努利方程有：z為齒速，P2為出口壓力，21和句分別為噴管進出口在系統(tǒng)坐標系中的高度位置。

　　由于噴管進出口位能差與動能差及壓差相比是個小量，可以忽略不計。噴管進口油的速度較小，也可以忽略不計。則伯努利方程簡化為：噴油的質量流ft表示為：假設經(jīng)過了t時間的噴油，噴入的油量使齒槽中氣體的體積由V減小到V，則此時齒棺內氣體的壓力P為：將式（13）代入式（11）中，則此時噴嘴出口油速u為：假設經(jīng)過了T時間的噴油后，再經(jīng)歷一個微元噴油時間，噴入齒槽中的油體積8V為，則噴入齒槽中油的質量為：即：同時，在8t時間內從噴嘴噴出的油的質量為：在Si：時間內從噴嘴噴出的油全部進入齒槽內，將式（14）代入上式后，兩邊積分并整理得：以上所作推導的前提是在一個齒槽掠過噴嘴的時間內，剛好使噴嘴的出口油速降為零。因此，所推導出的公式是使齒槽中氣體壓力從壓縮到PH噴嘴出口的*小面積公式。合理確定齒輪壓縮機的噴嘴出口面積是設計與研究齒輪壓縮機時的關鍵，如果噴嘴出n面積設計偏小，則無法達到要求的排氣壓力。式（18>給出的噴嘈出口面積關系包含了轉速、齒輪結構參數(shù)、工作介質的物性參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)，因此，可用于分析有關因索的影響及壓縮機的變工況分析。

　　4壓縮過程的計算結果與分析bookmark5齒輪壓縮機齒輪為兩個相同直齒漸開線變位齒1440r/min，壓縮機吸氣壓力P壓力PH=1.0MPa，吸氣溫度T303K，油進口溫度Ty=308K.計算結杲如~所示。

　　為噴嘴出口油速隨時間的變化曲線，由圖可知，噴嘴出口油速u不是個定值，在噴油開始的瞬間，u值*大，隨著噴油過程的進行，u值隨之逐漸減小，噴油結束時，u降為零。為齒槽中氣體體積隨時間的變化曲線，由圖可知，隨著噴油過程的進行，齒榷中氣體體積不斷的減小，實現(xiàn)壓縮。

　　為齒槽中氣體壓力隨時間的變化曲線，由圖可知，隨著噴油過程的進行，齒槽中氣體壓力不斷的上升，*后達到壓縮機的排氣壓力。為齒槽中氣體壓縮過程示功圖，由圖可知，齒榷中氣體壓縮過程曲線與定溫過程曲線基本重合，其主要原因是充入齒槽的機油來自油分離冷卻器，其度較低，而機油的熱容比齒槽內的被壓縮氣體大，因此，混合后油、氣混合物的平均溫度較低。

　　5結論通過以上對齒輪壓縮機齒槽中氣體壓縮過程的分析表明：對齒輪的齒槽進行流體噴射可以實現(xiàn)對齒槽中氣體的壓縮；氣體壓縮過程是一個接近定溫過程的多變在一定的壓縮比下，對應一個*小的噴嘴出口面積，所推導出的噴嘴出口面積計算公式可用于確定*小的噴嘴出口面積的大小和進行變工況分析。