【文章內(nèi)容簡介】 。它是一種重要的動力源，有著無污染，清晰透明，輸送方便，無害，易燃性小，不怕起負荷等顯著的特點。 空氣壓縮機作為一種重要的能源產(chǎn)生形式，被廣泛應用于生活生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。尤其是雙螺桿式的空氣壓縮機被廣泛應用機械，冶金，電子電力，醫(yī)藥，包裝，化工，食品，采礦，紡織，交通等眾多工業(yè)領域，成為壓縮空氣的主流產(chǎn)品空壓機，就是把一個標準大氣壓的空氣通過能量轉化的方式輸出來滿足用戶需求的空氣的設備，能量轉化一般都是可理解為機械能轉為動能。 在化工生產(chǎn)中，往復式壓縮機已成為關鍵設備，壓縮機應用有以下幾個方面： (1)氣體輸送應用； (2)化工及石油化工工藝應用； (3)制冷工程和氣體分離應用； (4)傳統(tǒng)的空氣動力：風動工具，鑿巖機、風鎬、氣動扳手，氣動噴砂 ； (5)儀表控制及自動化裝置，如加工中心的刀具更換等 ； (6)車輛制動，門窗啟閉 ； (7)噴氣織機中用壓縮空氣吹送緯紗以代替梭子 。 設計活塞式壓縮機應符合以下基本原則 (1)滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力以及有關使用條件的要求； (2)有足夠長的使用壽命 （ 應理解為壓縮機需要大修時間的間隔長短 ） ； (3)足夠高的使用可靠性 （ 應理解為壓縮機被迫停車的次數(shù)）； (4)有較好的運轉經(jīng)濟性； 長春理工大學過程流體機械課程設計 4 (5)有良好的動力平衡性 ； (6)維護檢修方便； (7)盡可能采用新結構、新技術、新材料； (8)制造工藝性良好； (9)機器的尺寸小、質(zhì)量輕。 在選擇壓縮機級數(shù)時要使機器 消耗的功最小、排氣溫度應在條件許可的范圍內(nèi)。機器質(zhì)量輕、造價低， 要使機器具有較高的熱效率，則級數(shù)越多越好，然而級數(shù)增多 ，則阻力損失增加，機器總效率反而降低，結構也更加復雜，造價更大 上升。 在無油潤滑壓縮機中，密封元件采用自潤滑材料，有些自潤滑材料的最適宜的工作溫度也有限制 ， 在確定級數(shù)和各級壓力比時應考慮這一點。因此必須根據(jù)壓縮機的額容量和工作特點，恰當?shù)倪x擇級數(shù)和壓力比。綜合各因素考慮，選擇二級壓縮。 活塞式壓縮機 校核 內(nèi)容及要求 工藝 要求 Ⅰ 級名義吸氣壓力： P1I =（絕壓），吸氣溫度 T1I =35℃ Ⅱ 級名義排氣壓力： P2II =（絕壓），吸入溫度 T2II =40℃ 排氣量（ Ⅰ 級吸入狀態(tài)） ： Vd=7m179。/min 排氣溫度 ： T2II≤130℃ 相對濕度 ： φ= 結構 要求 活塞行程： S=2r=240mm； 電機轉速： n=422r/min； 活塞桿直徑： d=45mm 連桿長度： l=500mm 相對余隙容積： αI=， αII= 電動機： JB0355S114 型隔爆電動機， 75 KW 聯(lián)接： 電動機轉子直接裝在曲軸端（電動機轉子兼做飛輪） 各運動部件質(zhì)量如下表 12： 表 12 運動部件質(zhì)量 名稱 Ⅰ級 Ⅱ級 連桿質(zhì)量（ kg） 活塞及十字頭組件質(zhì)量 (kg) 長春理工大學過程流體機械課程設計 5 第 2 章 壓縮機的熱力計算 初 步確定壓力比及各級名義壓力 等壓力比分配原則確定各級壓力比 zz IIk pp ?? ??Ⅰ12 (21) 兩級壓縮總壓力比 12 ???ⅠⅡ? 取 416 ???? ???ⅡⅠ 各 級名義進、排氣壓力如下 kkk pp ??? 12 ， kk pp 2)1(1 ?? (22) 表 21 各級名義進、排氣壓力（ MPa） 初 步計算各級排氣溫度 按絕熱過程考慮，各級排氣溫度可用下式求解： ? kkTT 112 ?? （ 23） 介質(zhì)是 二氧化碳 ， k=。 計算結果如表 22 示。 表 22 各級名義排氣溫度 級次 名義吸氣溫度 計算參數(shù) 名義排氣溫度 C? K ? K ?kk1? C? K Ⅰ 35 308 4 155 428 Ⅱ 40 313 4 162 435 級數(shù) 名義吸氣壓力 P1（ Pa510 ） 名義排氣壓力 P2（ Pa510 ） 壓力比 ? Ⅰ 1 4 4 Ⅱ 4 16 4 長春理工大學過程流體機械課程設計 6 計 算各級排氣系數(shù) 因為壓縮機工作壓力不高，介質(zhì)為 二氧化碳 ，全部計算可按理想氣體處理。由排氣系數(shù)計算公式： ????? lTpv? （ 24） 分別求各級的排氣系數(shù)。 計 算容積系數(shù) )1(1 1 ??? ?? ? mV （ 25） 其中，多變膨脹指數(shù) m 的計算按表 23 得： 表 23 按等熵指數(shù)確定氣缸膨脹過程等端點指數(shù) 進氣壓力 105Pa 任意 k 值時 K= 時 m=1+(k ?1) ～ m=1+(k ?1) ～ 10 m=1+(k ?1) 10～ 30 m=1+(k ?1) 30 m=k I 級多變膨脹指數(shù) mⅠ =； II 級多變膨脹指數(shù) mⅡ =； 則各級容積系數(shù)為： ?=1?（ ?m1 1） 其中： ?Ⅰ =， ?Ⅱ =。將下相關數(shù)據(jù)帶入上式得： ?vⅠ =， ?vⅡ =。 壓力系數(shù)的選擇 考慮到用環(huán)狀閥，氣閥彈簧力中等，吸氣管中壓力波動不大，兩級壓力差也不大，可選取 ?Ⅰp=, ?Ⅱp=（選擇范圍：Ⅰ級 ～ ；多級 ～ ） 溫度系數(shù)的選取 考慮到壓縮比不大，氣缸有較好的水冷卻，氣缸尺寸及轉速中等，從 教材 圖 212 查得 ?T在 ～ ，可選取 ?TⅠ =?TⅡ =。 長春理工大學過程流體機械課程設計 7 泄漏系數(shù)的計算 ??? vil 1 1? (26) 由于無油潤滑壓縮機的取值范圍在 ，且介質(zhì)為 二氧化碳 粘度低易泄漏以下相對泄漏值 vi取上限，用相對漏損法計算 ?l： (1)考慮氣閥成批生產(chǎn)，質(zhì)量可靠，閥彈簧力中等，選取氣閥相對泄???? ?? ⅡⅠ （氣閥不嚴密或延遲關閉的泄漏 ???? ）。 （ 2）活塞均為雙作用，無油潤滑，缸徑中等，壓力不高。選活塞環(huán)相對泄漏值 .?vrⅠ , ?vrⅡ （雙作用氣缸活塞環(huán)的泄漏 ??? r ）。 （ 3）因無油潤滑，壓力不高，選取填料相對泄漏值 VpⅠ =， VpⅡ =（經(jīng)驗范圍 p ???）。 由于填料為外泄漏，需要在第 I級內(nèi)補足，所以第Ⅰ級相對泄漏中也包含第Ⅱ級填料的外泄漏量在內(nèi)，泄漏系數(shù)的計算列入表 24。 表 24 泄漏系數(shù)的計算 泄漏部位 相對泄露值 Ⅰ級 Ⅱ級 氣閥 ????ⅡⅠ 活塞環(huán) vrⅠ vrⅡ 填料 ?Ⅰp ?Ⅱp 總相對泄露 ?? 泄露系數(shù) ??? vil 11? 各級排氣系數(shù)計算結果列入 下 表 表 25 各級排氣系數(shù)計算結果 級數(shù) ?V ?p ?T ?l ????? lTpv? Ⅰ Ⅱ 長春理工大學過程流體機械課程設計 8 計 算各級凝析系數(shù)及抽加氣系數(shù) 凝析系數(shù) （ 1） 冷 卻 判斷 其中有無冷凝水析出 查 表 26得水在 35℃ 和 40℃ 時的飽和蒸汽壓 PbⅠ =（ 35℃ ）， PbⅡ =（ 40℃ ） 表 26 水的飽和蒸汽壓和密度 溫度 t℃ 飽 和 蒸 汽 壓 bPkPa 密度 st? kg/m3 溫度 t℃ 飽和蒸汽壓 bPkPa 密度 st? kg/m3 0 31 1 32 2 33 3 34 4 35 5 36 6 37 7 38 8 39 9 40 10 41 11 42 12 43 13 44 14 45 15 46 16 47 17 48 18 49 19 50 20 51 21 52 22 53 23 54 24 55 25 56 26 57 27 58 28 59 29 60 30 而 Ⅰ 級進氣的相對濕度由已知可得 則 3 7 9 0 2 ?????? b I IbI Pk P ap ⅠⅠ ?? kPa 所以在級間冷卻器中必然有水分凝析出來，這時 ?Ⅱ? 。 (2)計算各級凝析系數(shù) 長春理工大學過程流體機械課程設計 9 1???Ⅰ ⅠⅡⅡⅡⅡ ⅠⅠⅠⅡ 1111 11 pppp pp bb ?? ??? ? (27) ⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡ111111 pppp ppbb ?? ??? ? 1407 37 05 66 ???? = 抽加氣系數(shù) 因級間無抽氣，無加氣，故 100 ???? ⅡⅠ 初步計算各級氣缸行程容積 nVV dohI ??? Ⅰ ⅠⅠ ? ??? (28) 422 11 ???hIV = nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅡ 11110 ??? ? ?? ? (29)nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅡ 11110 ??? ? ?? ? 422 ????? = 確定活塞桿直徑 為了計算雙作用氣缸缸徑，必須首先確定活塞桿直徑，但活塞桿直徑要根據(jù)最大氣體力來確定，而氣體力又需根據(jù)活塞面積（氣缸直徑）來計算，他們是互相制約的。因此需先估算壓縮機中可能出現(xiàn)的最大氣體力，按附表 2 中的數(shù)據(jù)初步確定活塞桿的直徑。再根據(jù)相關公式確定氣缸直徑和最大氣體力，然后校核活塞桿直徑是否滿足要求。 長春理工大學過程流體機械課程設計 10 計算任一級活塞總的工作面積 ZSVF hkk ?? ，（ Z— 同一級汽缸數(shù)） （ 210） 有： ZSVF hI??Ⅰ = ? == ZSVF h?? ⅡⅡ = ? == 暫選活塞桿直徑 根據(jù)雙作用活塞面積和兩側壓差估算出該空氣壓縮機的最大氣體力約為 21 噸左右，由《過程流體機械課程設計指導書》附表 2，暫選活塞桿直徑 d=45mm。 活塞桿面積 ?d =4? d 2 =4? ? = 非貫穿活塞桿雙作用活塞面積的計算 蓋側活塞工作面積 )(21 fFF dkg ?? （ 211）軸側活塞工作面積 )(21 fFFdkz ?? （ 212） Ⅰ 級： F gⅠ =21 (FⅠ +?d )=21 （ +） =518cm2 F ZⅠ =21 (FⅠ ?d)=21 （ ） = Ⅱ級： F gⅡ =21 (FⅡ +?d )=21 （ +） =2 F ZⅡ =21 (FⅡ ?d)=21 （ ） = 長春理工大學過程流體機械課程設計 11 計算活塞上所受氣體力 （ 1）第一列（第Ⅰ級） 外止點： FpFpp g2z1 ⅠⅠⅠⅠⅠ外 ??? （ 213） FpFpp g2z1 ⅠⅠⅠⅠⅠ外 ??? =106106518104 = 內(nèi)止點： FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ內(nèi) ??? （ 214） FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ內(nèi) ???