- 在线时间
- 0 小时
- 经验
- 65 点
- 威望
- 0 点
- 压缩币
- 0 ¥
- 最后登录
- 2008-5-26
- 注册时间
- 2008-5-21
- 帖子
- 7
- 精华
- 0
- 积分
- 263
- 阅读权限
- 20
- UID
- 20911

- 威望
- 0 点
- 经验
- 65 点
- 积分
- 263
- 帖子
- 7
|
活塞式压缩机课程设计书(因本人第一次发帖,结构简图及计算公式不会上传,请高人指点!)# A9 V6 h. W, }# Z4 [
Ⅰ 热力计算4 M' h T( E- G; [$ Z2 w, T( V
一、已知条件及参数(表1)3 V6 I8 \' U- \( m; k2 b
名 称 参 数 名 称 参 数8 Q L: a% }, } S, B3 B. C
进气压力(绝) 2.10MPa 排气压力(绝) 11.20MPa
7 p* Z) }/ ?9 p- y0 [8 p进气温度(绝) 313K 大气压力(绝) 0.10 MPa' Y* e! M1 v- i" e2 y$ s: {: g
相 对 湿 度 10% 回冷不完善度φ 0
% k3 ?/ J: E# w! U! T工 作 介 质 H2 排 气 量 4 e1 ^! J$ p. r6 o# g5 e
15m3" o7 i9 J; y, ^) J/ |
二、结构方案
! Q. M" E( M5 V5 M/ z: C1、总压力比ε=Ps/Pd=11.20/2.10=5.33
# D5 h$ g! }3 t, ~7 U3 A2、结构方案(如图示)8 L1 Q# E }: |; Q/ G# g* t/ U0 R
采用两列两级对称平衡型。结构方案简图
" h" a0 J8 K0 v8 i- k
# t, c* [9 W' L$ A9 O9 c; t; @7 I! i% m三、初步确定各级公称压力及温度+ Z4 G7 x" R0 T/ I
1、初步确定各级公称压力7 z9 J; E, a; ?8 S# A5 C) Q! E
按等压比分配各级压力比εi=ε1/Z=5.331/2=2.31
& k! Z+ M$ L; j' n1 L3 ] F7 L+ D 根据结构方案,为平衡活塞力,第一级压力比取较小值。4 n2 _8 p# S0 X# y4 B3 f/ i
ε1=0.94εi=0.94×2.31=2.17/ N5 }/ ]8 l# U- @9 D- Z3 `5 I |
ε2=εi/ε1=5.33/2.17=2.46
7 e8 d! S7 C3 u 第一级排气压力Pd1=Psεi=2.10×2.17=4.56MPa
2 Z0 v2 U7 W# x/ \+ [( q 以上数据列表20 y% J9 b6 d A" O0 I% }; Q
表 2# E$ H6 q' t) }( h! X- w
第Ⅰ级压力比ε1 2.17 第Ⅱ级压力比ε2 2.46
; V2 r3 n$ t9 _3 g, F第Ⅰ级进气压力Ps1 2.10 MPa 第Ⅰ级排气压力Pd1 4.56 MPa
+ S1 j, Z6 o" R% o8 i第Ⅱ级进气压力Ps2 4.56 MPa 第Ⅱ级排气压力Pd2 11.20 MPa
. |" }$ B% O: c2、初步确定各级排气温度5 }4 B2 ?5 @# }+ _1 i. U* n0 @
1)确定过程指数n与m值
* ~6 t1 l/ X- x3 t6 k) n' G+ s① 确定压缩过程指数n1 W o, S$ f5 `- D9 ~3 O8 t3 q& J
因第Ⅰ级进气压力Ps1=2.10MPa,取其n=k。- ^. r, y U$ F3 u3 T$ Z8 t& i
查表得k=1.41,故n=1.41。" J9 l4 L4 E' {* Z# t; a" h
② 确定膨胀过程指数m: v- ?9 |. i& k/ c0 r) u- r/ o4 l
查表1-2,m1=1+0.88(k-1)=1.36
: V& |. W; I5 i m2=n=1.41
# a5 g+ |* j: `9 v& ]2)初步确定各级排气温度Td: _8 s) Q8 a m# L( ~
Td1=Ts1ε1(n-1)/n=313×2.170.41/1.41=392K
4 `1 P( x) k" b: Z! f( G Td2=Ts2ε2(n-1)/n=313×2.460.41/1.41=407K
1 l6 M/ u1 N! J s3 h四、确定压缩机系数Z
8 Z4 D; u w/ Y- ^, t6 ~( B0 C; E* l查附图3,第Ⅰ级Zs1=1.014,Zd1=1.0235 c- b1 Q" E% ~: } d4 S$ H& t% b! h
第Ⅱ级Zs2=1.029,Zd2=1.065$ m3 q# F; V: c+ W# d7 o9 J5 u
五、计算各级排气系数λ
+ {$ Z R: b! R$ A( _" ~1、计算容积系数
# @5 u% s$ u" ]. h确定相对余隙容积α,取α1=0.13,α2=0.14+ q% h5 W3 X& B: f9 Z
=1- =0.902, =0.884
0 Y+ m8 N% _' h4 J( G( u$ O! ~ 2、确定压力系数λP7 ]# d+ h7 I: @; |
取λP1=0.99,λP2=1
( j' D5 ?$ x. S6 d' P/ a e 3、确定温度系数λT4 i- I: G7 ]( q) ]6 ^ X' J2 |+ J/ P
根据图1-23,λT1 =0.96,λT2 =0.97
; @2 X3 j& h# j& p 4、计算泄漏系数λl(表3): W# l3 C v% {+ ~, L$ s
表38 a' F7 M7 _( ]
气阀 活塞环 填料 总相对泄漏量 λ=1/(1+∑v)
m" H% S ~+ u. p3 w( n: E7 O! h第Ⅰ级 0.04 0.05 0.001% }% O6 u1 C: X7 @" |& Y6 h* [
0.002 0.093 0.915
7 r* i Y: f/ r9 u第Ⅱ级 0.04 0.05 0.002 0.092 0.9163 |# D5 T( K9 L: u6 j* C+ `
5、计算各级进气系数λs) t& I2 t. Y+ q; i0 e' w3 f
λs1=λv1λP1λT1=0.902×0.99×0.96=0.857
+ s7 t3 U4 v8 Z& Vλs2=λv2λP2λT2=0.884×1×0.97=0.857
. r: q8 B% [7 o9 m3 s. o6 L( W 6、计算各级排气系数λd
. N" b5 W' o: U& [# V$ Yλd1=λl1λs1=0.857×0.915=0.784
8 V7 V, B( o4 R7 v& y9 }' V; w7 |λd2=λl2λs2=0.884×0.916=0.785
: i- n/ [% L: W以上结果列于表4
! ^* l g$ q( Y9 p$ O B9 q' J. j表4/ b% r$ E. X4 f K0 y) L& _3 G
m n Zs Zd λv λP λT λl λs λd: g* e8 s) z, k0 v6 n& q9 ^
Ⅰ 1.36 1.41 1.014 1.023 0.902 0.99 0.96 0.915 0.857 0.7849 H* ~" ?2 N$ ]5 j8 O( p9 { j
Ⅱ 1.41 1.41 1.029 1.065 0.884 1 0.97 0.916 0.857 0.785
& h9 c' c! z$ y6 a! D六、计算析水系数λφ和抽气系数λc# C3 i8 Z- }! q: k% h; W
1、析水系数* G0 [% h7 m7 L2 P3 b4 K; X
第Ⅰ级 =1+ h$ d' j- c: E, p0 }
第Ⅱ级 = =(2.10-0.1×7375×10-6)/2.10≈13 V9 M4 w$ r" D( p4 Y9 Q
由附表2查得40℃时,水蒸气饱和蒸汽压 =7375N/m2. c, X) D& i' H
2、抽气系数 0 O2 N1 |" }4 g5 G) t
本方案中,无级间抽气或加气,故 =1。+ }# S! T" N" B* ^2 ?2 \ q$ c" f
七、选择转速n=375rpm。; L- t8 d9 {; ~: Y9 C5 k. C
八、计算行程容积
[% Z1 ^- i2 S' n$ x: \4 R; a0 u+ {3 _$ e) N
=15×1/0.784=19.13m3/min
/ B& I: p, O, x$ d 5 H& p3 M% S' p: B! t2 `
=15×1/0.785×2.1/4.56×313/313×1.029/1.014
, O6 B" ?* K# n. a7 Y3 ~) I=8.93m3/min) `" D8 r- X3 l7 a# C2 p
九、确定活塞杆直径d) g* K9 l; X6 j* D
1、初步确定各级等温功率 及平均轴功率 / i& @6 Y. O. l( T
$ `7 u3 r" D& M! T! _
=16.34×15×2.1× 2.17× ) }: P/ [( b& w4 x
=397KW
0 a& ^3 i; p1 t* K
' L% W2 t2 s7 h# u! z( r+ f3 j. z=16.34×15×2.1×ln2.46× % w) G4 A2 q9 [, D+ L% d
=455KW$ p" V; R! ~$ j. N4 ]! e
=426KW
* c* x- u8 b+ x' i7 d9 u取等温效率 =0.656 l! n$ x" y4 O/ q
= / =426/0.65=655KW
, q( ?3 j' y$ j4 ^8 b 2、确定活塞杆直径d6 u3 N; z% G4 @) O
根据平均轴功率查表,初步选取活塞杆直径d=90mm
1 P( d* M# ~: y& z8 }/ S十、计算气缸直径D
! U) ]( ]: y: z x: S+ I选取活塞行程S=360mm,两级均为双作用气缸。 P6 A: S& o/ Z6 a5 q5 D
D1= = =0.307m) Q* O0 @( T% M) W
D2= = =0.215m
( c1 O" V+ Y1 A# R2 N根据气缸公称直径表,圆整后得:D1=310mm,D2=215mm。. D0 k% S4 p. N4 I) H6 }
十一、修正各级公称压力和温度4 Z; j8 A1 N* h* H& S8 \$ Y# Z
1、确定各级实际容积 + e' y6 i/ v4 j6 E% I5 R
= = =19.52m3/min# \% B @, H4 w) G
= = =8.94m3/min
t/ p& ` I* d% \0 X# h9 E2、修正各级公称压力和温度(表5)
4 `8 X. ?5 \; f% y. I8 _6 i% V表5; ?5 u4 X& \2 n+ F0 e4 o# y- P M# I
Ⅰ Ⅱ4 ~! f3 _& a. z5 d$ x" Y% [
计算行程容积 4 ]) a/ U; h% K" Q; @. d$ K7 B" q
19.13 8.938 ]- n2 u$ E' m/ m c6 R* U% G
各级实际容积 & \9 I, h1 f! Z1 V, y! n4 t
19.52 8.94( J R2 | Q1 h# v# h0 l9 y
/
]5 x+ w, b) t- V/ R' W7 R, U* `' ]; m0.98 1.0
2 H# S$ V( E+ \6 [修正系数
# z b" y; z4 W6 C! ]+ \1 1.024 r0 J- `1 i7 l* d& Y3 @* w3 S
初步确定的进排气压力 / S7 l% V: S5 H, \9 N( J
2.10/4.56 4.56/11.20, H. ?& [2 q6 O& E0 y" r% ]
修正后的进排气压力 / / x' c; P! } b. b
2.10/4.65 4.65/11.20# J7 M* y7 I8 u5 u" r1 R1 Z( R1 f
修正后的压力修正后的压力比ε 2.21 2.419 f6 s2 |- Y d2 @# ]9 b& d
修正后的压缩终了温度K 394 404
; y. K/ T7 T3 U% M! y十二、计算活塞平均速度Cm; T) I+ M) ]# U* N2 R
Cm=Sn/30=375×0.36/30=4.5m/s9 ^$ [. R& U! O4 T ]
十三、计算活塞力( T9 [/ _; F/ Q& L5 T' \
1、计算气缸内实际吸排气压力
8 y) Y j2 `/ y- ], v, M) }% F1)确定进气排气相对压力损失% x# z) i; d- w: `8 [7 e
由图1-27可查得:δs1'=0.02,δs2'=0.028,
% d8 G- b6 ^( b3 S& E8 } δd1'=0.066,δd2'=0.025。6 a+ s' l2 V& C& ~& _
以上数值基于Cm'=3.5m/s之条件,因本方案中Cm=4.5m/s,故根据系数 =1.653予以修正。修正后的结果为:' o/ q/ k5 k6 l: t3 o
δs1=0.033,δs2=0.046,δd1=0.109,δd2=0.04。2 S, Z, a) q5 a$ o: @
实际吸气压力 ′= (1-δs1)=2.10×(1-0.033)=2.031MPa
' y2 O0 C* M- f3 }3 B, L9 ?# P3 U( { ′= (1-δs2)=4.65×(1-0.046)=4.436MPa
1 S! @( E& A O实际排气压力 ′= (1+δd1)=4.65×(1+0.109)=5.157MPa
# D! u. e8 o% ~" o. q# d6 B: f ′= (1+δd2)=11.20×(1+0.04)=11.648MPa( C% h5 d) p3 \& B& ~
实际压力比 ε1′=2.54,ε2′=2.63。- x3 h# Z9 M, b* X! T
2)计算各级活塞面积
1 w% S3 r6 |, j u# g. ^ 按盖侧Ap=πD2/4,轴侧Ap=πD2/4-d2/4计算,计算值见表60 \: D9 t$ k% [2 S z$ v
表6
7 n( w; i7 B$ i/ X- [' p7 i 盖侧面积(m2) 轴侧面积(m2)
9 R* S, W" Z" Y, i第Ⅰ级 0.075477 0.069115, N/ g- N. j1 Z" q$ a& \
第Ⅱ级 0.036305 0.029943
1 i; v4 C# K* N" |3)计算各列活塞力(以活塞杆受拉为正,反之为负。)见表7
4 w+ C6 v2 c( r% s- ^# f8 {表77 f. [) j5 Z- ~1 t
外止点(KN) 合力(KN) 内止点(KN) 合力(KN)
: Z+ J& @& }; `( {; n$ t, oⅠ -389.2 140.4 -248.8 356.4 -153.3 203.1$ x! q9 ^! k( T! l( Y
Ⅱ -422.9 123.8 -299.1 348.8 -161.1 188.70 w# ? q: c( G+ T3 u; B
十四、计算各级指示功率、轴功率及选取电动机$ v5 `; {1 h8 V( b
1、计算指示功率/ k! Q0 y) T" V) c# o6 j4 W; U, S1 ?, ?
+ w% D- Q) j' U3 s9 i
=16.34×19.52×2.1×0.902×1.41/0.41(2.540.41/1.41-1)
! D0 d" I; g3 n" z. F' f5 m+ k4 N =647KW
; o G/ [, T; O5 g6 R# M. S, ]% B , T8 O% e- |7 Z
=16.34×8.94×2.1×0.884×1.41/0.41(2.630.41/1.41-1)
5 T# }6 ~$ Q4 i5 d3 k, F =671KW
7 V* o2 r2 J- p3 x2 x4 U =647+671=1318KW' D1 H3 ?0 Q- T, d8 {" f. k+ @
2、计算压缩机等温指示效率
# @1 L3 I8 N: F( y4 f/ c4 L =852/1318=0.646
* Q* h& m: |- p3 z' L8 S3、计算压缩机轴功率及等温效率' n n+ h2 n* T" v: V2 t
压缩机与电机采用直联,取 0.94 M) r& v0 i+ [/ e: q+ `* X3 D
轴功率 1318/0.94=1402KW- C/ }9 E @9 |# F" n
等温效率 =852/1402=0.608# Y& H. s. G; ?7 ]8 B/ n" [% I
4、选用电机
w" }% E# _$ k+ o, P 选用同步电动机,Ne=1500KW,转速n=375rpm。
" K, a7 F) i/ _2 g3 _, z8 q储备功率 ,符合储备功率为5~15%之要求。
8 U! n. U2 D/ Y) K5 `3 A
6 W. O1 @! B, l& G9 g- qⅡ 动力计算/ k0 H1 m* G) C/ ^* a0 O
一、绘图法作各级汽缸工作容积指示图(图1、图2)
}1 M( H7 ~$ R+ D, o: s根据表8作图,指示图中,力比例尺mp=5KN/mm,行程比例尺ml=2mm/mm
( ^* i; _) }' {) ~$ Y& T* f# }2 n; E二、用作图法求综合活塞力
" n9 h- c3 c- M. ~1、作往复惯性力图(图3)0 l) w$ K/ o9 k8 n5 {- V) O
取连杆比λ=0.2,按照活塞力,查表估算确定往复惯性质量ms=1070kg,曲轴旋转角速度ω=πn/30=375π/30=39.3rad/s。
7 ?% J+ V2 k1 @; d/ s
/ b- f: A1 T8 c5 D" f7 y4 ?表8; t) C. f8 c' \. F& Q
级数 活塞力(KN) 相对余隙容积α 相对余隙容积折合高度
7 _" X- j% s& S4 u: S( _- SSc=αS(mm) 绝热指数k (tanθ+1)k( m, G( r- i4 r0 @) Q
=tanγ+1, k$ o+ r; O7 V, p
盖侧 轴侧
* f" ^/ S- ]! ?$ d" @ 吸气 排气 吸气 排气 tanθ tanγ
. N+ t; {0 X, a- n1 CⅠ 153.3 389.2 140.4 356.4 0.13 46.8 1.41 0.20 0.293$ t% N ]! p# G% ^& \: G
Ⅱ 161 422.9 123.8 348.8 0.14 50.4 1.41 0.20 0.293% S; z- `# S3 B1 L# j# z' k% ^
Imax=msrω2(1+λ)=1070×0.18×39.32×(1+0.2)=356.42KN
+ C+ M" N' s* t" u- I, dImax=-msrω2(1+λ)=1070×0.18×39.32×(1-0.2)=-237.98KN7 j7 `6 M8 L$ c! P
-3 msrω2λ)=1070×0.18×39.32×0.2=-178.48KN
5 n% q0 Q- ` i2、计算往复摩擦力
. A+ z: O: A$ \: W* f3 z 由热力计算可知,指示功率Nid1=647KW,N id2=671KW,) z; s$ l. u5 y
机械效率ηm=0.94,各列往复摩擦力Fj计算为:- c2 s8 h; A0 y
=5.51KW
; w% r, o) ~% E3 [/ ], L3 g =5.71KW
. Z, r! ] W, }+ Q6 s( t. q3、作综合活塞力图(图4、5)
1 w1 |: [! m2 v三、作切向力图2 m" t% Y" @5 q/ ]7 y
1、计算各角度切向力及总切向力
4 _( u7 {4 A1 L3 ?0 K 在图4、5每隔20°量取各列综合活塞力后,根据 计算各角度切向力,进而叠加计算出各角度总切向力。(表9)3 c0 u# r1 e* ]% e' {. o7 z
2、计算旋转摩擦力 1 P; l, G. a$ \( h$ g
= =4.76KN7 s' w6 a9 p1 R" }& f7 }) Y3 w# K7 }
3、计算平均切向力Tm9 i( ^6 F/ K* {9 d0 R( e* ]$ B
在图6~7中,纵坐标表示切向力,横坐标表示转角θ按圆周的周长展开,即πS,图形长度l选用360mm。
8 q) t/ w$ w2 a" Q& ^7 L+ P, @力比例尺mp=5KN/mm,长度比例尺ml=πS/l=π mm/mm
! |. Z. [# c& y根据已定结构方案,相对列的曲柄错角为180°,相对列的气缸中心线夹角也是180°,故各列切向力叠加时没有曲柄错角位移。
3 u3 G& w; c0 ~: `5 H测量总切向力曲线和横坐标所包围的面积A=13779.7mm2
0 B; m; Y4 g6 P& K z0 |平均切向力Tm=Ampml/πS=13779.7×5π/360π=191.4KN
! @( f, k- S' |, q Tm′=1000×30N/πrn=1000×30×1402/(0.18×375π)
7 p* K/ k- N& q =198.32KN
: r& n4 h- ]# qΔ=(Tm- Tm′)/ Tm′×100%=(191.4-198.32)/198.32×100% . R2 S0 q* F) y6 w! O7 E
=-3.5%. g! X% @/ z9 e
Δ在±5%允许范围内。( _( [5 a) H+ q1 i X( T) X. e
4、作幅度面积矢量图。(图8)7 E- Y9 @6 b3 u) b5 V
5、确定飞轮矩+ g* @# _, a9 V+ Q8 i+ p! V; U, F
选用δ=1/100: G' Z' O7 x9 y# F/ k
GD2=3600ΔAmpml/n2δ=3600×4030.8×5π/(3752×0.01)& y. n! l9 m5 M& U2 Y+ @
=162.09 KN?m2
; C0 l$ `4 B, O+ ~, [ U# L z, U7 W8 X
/ Q: |4 `# e6 E; J
表9
) I9 P2 q: \: Y* b( B1 Pа°
) B- M: K1 C* J: }9 j7 R" v6 k# m7 U9 W活塞力Pt(KN) 切向力(KN) 总切向力(KN)
6 K& M7 e Q# x Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ ) r- W: x, M4 W1 {9 [
0 0 115.4 63.2 0 0 0+ X' ]( l5 ~4 }% G" R2 s2 G# d
20 0.408 316 153.9 77.2 62.8 140
* n7 e$ |9 ?" K* ]40 0.742 251.1 218.2 186.3 160.5 346.86 x$ w1 |+ n4 S b/ h1 q- u
60 0.954 166.7 148.75 159.05 91.9 250.95
' u8 n5 ~ X0 _! l- z* c80 1.02 140 95.9 142.75 97.8 240.550 t$ W r' V. T9 p$ r3 S# b
100 0.95 99.25 81.5 94.3 77.45 171.75
1 J( @4 h0 H1 E2 E120 0.778 30.2 13.15 23.5 10.25 33.75$ e$ \1 A0 U2 \! C. I# T/ Q: |# [
140 0.543 -8.4 -25.5 -4.55 -13.85 -19.3
- T- s+ L1 ~- ~7 v- y' Z160 0.278 -24.6 -41.75 -6.85 -11.6 -18.45# p0 H8 x2 E- ]% a* s) a3 H3 W
180 0 -29.75 -46.7 0 0 0- m$ Y1 u/ k1 M( D9 F( G
200 -0.278 -123.8 -141.3 34.4 39.3 73.7
( {; [4 n& x- H2 w) C; Z/ l220 -0.543 -246.1 -257.25 133.65 139.7 273.35& _$ W8 _0 K/ O: ?
240 -0.778 -242.75 -272.85 188.85 212.3 401.15
9 h, P( R6 q9 Y0 \9 ^ [: g260 -0.95 -245.8 -265.5 233.5 252.25 485.75
+ R8 J6 v8 \5 V; H7 ?280 -1.02 -222.06 -273.15 226.5 281.65 508.15
- [, b: B6 v6 V% k300 -0.954 -103.7 -159.8 99 152.45 251.4
& O0 |9 A4 z1 q4 ?: N, M9 F320 -0.742 -3.65 -50.5 2.7 37.1 39.8
$ {! c5 E, [. G, |# G6 H340 -0.408 79.6 25.45 -32.5 -10.4 -42.9
1 S6 u, c# `7 O8 f. k360 0 136.5 52.4 0 0 0 |
|