【文章內(nèi)容簡介】 (8)制造工藝性良好； 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(yīng)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(jié)構(gòu)也更加復(fù)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(yīng)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(dāng)?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(jié)構(gòu) 要求 活塞行程： S=2r=2120=240mm； 電機轉(zhuǎn)速： n=422r/min； 活塞桿直徑： d=45mm 連桿長度： l=600mm 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(zhuǎn)子直接裝在曲軸端（電動機轉(zhuǎn)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(xué)過程流體機械課程設(shè)計 4 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） 已知石油氣成分、體積及等熵指數(shù)如下： 石油氣成分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 N2 CO2 體積 i? ％ 等熵指數(shù) ik 根據(jù)公式 ???? 111 i ikk ? 可得石油氣的等熵指數(shù) k=。 計算結(jié)果如表 22 示。 級數(shù) 名義吸氣壓力 P1 （MPa ） 名義排氣壓力 P2 （ MPa ） 壓力比 ? Ⅰ 4 Ⅱ 4 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 5 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 Ⅱ 40 313 4 計 算各級排氣系數(shù) 因為壓縮機工作壓力不高，介質(zhì)為石油氣，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(guān)數(shù)據(jù)帶入上式得： ?vⅠ =， ?vⅡ =658。 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 6 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(zhuǎn)速中等，從 教材 圖 212 查得 ?T在 ～ ，可選取 ?TⅠ =?TⅡ =。 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(yán)密或延遲關(guān)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 0 01 00 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 ?? 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 7 續(xù)表 24 泄露系數(shù) ??? vil 11? 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果列入 表 25 表 25 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果 級數(shù) ?V ?p ?T ?l ????? lTpv? Ⅰ Ⅱ 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bP kPa 密度 st? kg/m3 溫度 t℃ 飽和蒸汽壓bP kPa 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 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 8 續(xù)表 26 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 ?????? b I IbI PkPap 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) 1???Ⅰ ⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡ111111 pppp ppbb ?? ??? ? (27) ⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡ111111 pppp ppbb ?? ??? ? 05 ???? = 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) 11 ???hIV =3 nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡ ⅡⅡⅡ 11110 ??? ? ?? ?(29)nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡ ⅡⅡⅡ 11110 ??? ? ?? ? ????? = 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 9 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(guān)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。 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 = ? ==1033..cm2 ZSVF h?? ⅡⅡ = ? == 暫選活塞桿直徑 根據(jù)雙作用活塞面積和兩側(cè)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(shè)計指導(dǎo)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(cè)活塞工作面積 )(21 fFF dkg ??（ 211） 軸側(cè)活塞工作面積 )(21 fFFdkz ??（ 212） Ⅰ 級： F gⅠ =21 (FⅠ +?d)=21 （ +） = F ZⅠ =21 (FⅠ ?d)=21 （ ） = 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 10 Ⅱ級： F gⅡ =21(FⅡ +?d)=21（ +） = F ZⅡ =21(FⅡ ?d)=21（ ） = 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 ??? =1061065 104 =15847N 內(nèi)止點： FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ內(nèi) ??? （ 214） FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ內(nèi) ??? =1061065 104 =15102N （ 2）第二列（第Ⅱ級） 外止點： FpFpp g2z1 ⅡⅡⅡⅡⅡ外 ??? （ 215） FpFpp g2z1 ⅡⅡⅡⅡⅡ外 ??? =106106104 =18336N 內(nèi) 止點： FpFpp g1z2 ⅡⅡⅡⅡⅡ內(nèi) ??? （ 216） FpFpp g1z2 ⅡⅡⅡⅡⅡ內(nèi) ??? =106106104 =15156N 由以上計算可知，第二列的氣體力最大，為 18336N約合 。由《過程流體機械課程設(shè)計指導(dǎo)書》附表 2 可知，選取活塞桿直徑 d=45mm。 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 11 計算各級汽缸直徑 計算非貫穿活塞桿雙作用氣缸直徑 根據(jù) DK= 2VhkπSZ + d22 (217) 有： DI= 2VhlπSZ + d22 = 204 02 2???? = DII= 2VhIIπSZ + d22 = 204 00 2???? = 確定各級氣缸直徑 根據(jù) 汽缸直徑標(biāo)準(zhǔn) ，將計算缸徑圓整為公稱直徑： DI = 260mm ； DII = 140mm 計算氣缸直徑圓整 后實際行程容積、各級名義壓力及壓力比 計算各級實際行程容積 非貫穿活塞桿直徑雙作用氣缸行程容積： Vhk＇ = π4 (2Dk2－ d2)SZ(218) VhI＇ = π4 (2DI2－ d2)SZ = π4 (2－ )1= VhII＇ = π4 (2DII2－ d2)SZ = π4 (2－ )1= 各級名義壓力及壓力比 因各級實際行程容積 Vhk＇ 與計算行程容積 Vhk 不同，各級名義壓力及壓力比必然變化。各級進、排氣壓力修正系數(shù) βk 及 βk＋ 1 分別為： （ 1）各級進氣壓力修正系數(shù)： βk = VhI＇ VhI Vhk Vhk＇ (219) βI= VhI＇ VhI VhI VhI＇ =1 βII = VhI＇ VhI VhⅡ VhⅡ ＇ = 00 00 02 ? = （ 2）各級排氣壓力修正系數(shù)： βk+1 = VhI＇ VhI Vh(k+1)Vh(k+1)＇(220) 長春理工大學(xué)過程流體機械課程設(shè)計 12 βI+1