流体机械设计说明书-校核计算4l-7_15型co2气压缩机(编辑修改稿)

流体机械设计说明书-校核计算4l-7_15型co2气压缩机(编辑修改稿)内容摘要：

它是一种重要的动力源，有着无污染，清晰透明，输送方便，无害，易燃性小，不怕起负荷等显著的特点。 空气压缩机作为一种重要的能源产生形式，被广泛应用于生活生产的各个环节。 尤其是双螺杆式的空气压缩机被广泛应用机械，冶金，电子电力，医药，包装，化工，食品，采矿，纺织，交通等众多工业领域，成为压缩空气的主流产品空压机，就是把一个标准大气压的空气通过能量转化的方式输出来满足用户需求的空气的设备，能量转化一般都是可理解为机械能转为动能。 在化工生产中，往复式压缩机已成为关键设备，压缩机应用有以下几个方面： (1)气体输送应用； (2)化工及石油化工工艺应用； (3)制冷工程和气体分离应用； (4)传统的空气动力：风动工具，凿岩机、风镐、气动扳手，气动喷砂 ； (5)仪表控制及自动化装置，如加工中心的刀具更换等 ； (6)车辆制动，门窗启闭 ； (7)喷气织机中用压缩空气吹送纬纱以代替梭子。 设计活塞式压缩机应符合以下基本原则 (1)满足用户提出的排气量、排气压力以及有关使用条件的要求； (2)有足够长的使用寿命 （ 应理解为压缩机需要大修时间的间隔长短 ） ； (3)足够高的使用可靠性 （ 应理解为压缩机被迫停车的次数）； (4)有较好的运转经济性； 长春理工大学过程流体机械课程设计 4 (5)有良好的动力平衡性 ； (6)维护检修方便； (7)尽可能采用新结构、新技术、新材料； (8)制造工艺性良好； (9)机器的尺寸小、质量轻。 在选择压缩机级数时要使机器 消耗的功最小、排气温度应在条件许可的范围内。 机器质量轻、造价低， 要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好，然而级数增多 ，则阻力损失增加，机器总效率反而降低，结构也更加复杂，造价更大 上升。 在无油润滑压缩机中，密封元件采用自润滑材料，有些自润滑材料的最适宜的工作温度也有限制 ， 在确定级数和各级压力比时应考虑这一点。 因此必须根据压缩机的额容量和工作特点，恰当的选择级数和压力比。 综合各因素考虑，选择二级压缩。 活塞式压缩机 校核 内容及要求 工艺 要求 Ⅰ 级名义吸气压力： P1I =（绝压），吸气温度 T1I =35℃ Ⅱ 级名义排气压力： P2II =（绝压），吸入温度 T2II =40℃ 排气量（ Ⅰ 级吸入状态） ： Vd=7m179。 /min 排气温度 ： T2II≤130℃ 相对湿度 ： φ= 结构 要求 活塞行程： S=2r=240mm； 电机转速： n=422r/min； 活塞杆直径： d=45mm 连杆长度： l=500mm 相对余隙容积： αI=， αII= 电动机： JB0355S114 型隔爆电动机， 75 KW 联接： 电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼做飞轮） 各运动部件质量如下表 12： 表 12 运动部件质量 名称 Ⅰ级 Ⅱ级 连杆质量（ kg） 活塞及十字头组件质量 (kg) 长春理工大学过程流体机械课程设计 5 第 2 章 压缩机的热力计算 初 步确定压力比及各级名义压力 等压力比分配原则确定各级压力比 zz IIk pp  Ⅰ12 (21) 两级压缩总压力比 12 ⅠⅡ 取 416  ⅡⅠ 各 级名义进、排气压力如下 kkk pp  12 ， kk pp 2)1(1  (22) 表 21 各级名义进、排气压力（ MPa） 初 步计算各级排气温度 按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：  kkTT 112  （ 23） 介质是 二氧化碳 ， k=。 计算结果如表 22 示。 表 22 各级名义排气温度 级次 名义吸气温度 计算参数 名义排气温度 C K  K kk1 C K Ⅰ 35 308 4 155 428 Ⅱ 40 313 4 162 435 级数 名义吸气压力 P1（ Pa510 ） 名义排气压力 P2（ Pa510 ） 压力比  Ⅰ 1 4 4 Ⅱ 4 16 4 长春理工大学过程流体机械课程设计 6 计 算各级排气系数 因为压缩机工作压力不高，介质为 二氧化碳 ，全部计算可按理想气体处理。 由排气系数计算公式：  lTpv （ 24） 分别求各级的排气系数。 计 算容积系数 )1(1 1    mV （ 25） 其中，多变膨胀指数 m 的计算按表 23 得： 表 23 按等熵指数确定气缸膨胀过程等端点指数 进气压力 105Pa 任意 k 值时 K= 时 m=1+(k −1) ～ m=1+(k −1) ～ 10 m=1+(k −1) 10～ 30 m=1+(k −1) 30 m=k I 级多变膨胀指数 mⅠ =； II 级多变膨胀指数 mⅡ =； 则各级容积系数为： =1（ m1 1） 其中： Ⅰ =， Ⅱ =。 将下相关数据带入上式得： vⅠ =， vⅡ =。 压力系数的选择 考虑到用环状阀，气阀弹簧力中等，吸气管中压力波动不大，两级压力差也不大，可选取 Ⅰp=, Ⅱp=（选择范围：Ⅰ级 ～ ；多级 ～ ） 温度系数的选取 考虑到压缩比不大，气缸有较好的水冷却，气缸尺寸及转速中等，从 教材 图 212 查得 T在 ～ ，可选取 TⅠ =TⅡ =。 长春理工大学过程流体机械课程设计 7 泄漏系数的计算  vil 1 1 (26) 由于无油润滑压缩机的取值范围在 ，且介质为 二氧化碳 粘度低易泄漏以下相对泄漏值 vi取上限，用相对漏损法计算 l： (1)考虑气阀成批生产，质量可靠，阀弹簧力中等，选取气阀相对泄  ⅡⅠ （气阀不严密或延迟关闭的泄漏  ）。 （ 2）活塞均为双作用，无油润滑，缸径中等，压力不高。 选活塞环相对泄漏值 .vrⅠ , vrⅡ （双作用气缸活塞环的泄漏  r ）。 （ 3）因无油润滑，压力不高，选取填料相对泄漏值 VpⅠ =， VpⅡ =（经验范围 p ）。 由于填料为外泄漏，需要在第 I级内补足，所以第Ⅰ级相对泄漏中也包含第Ⅱ级填料的外泄漏量在内，泄漏系数的计算列入表 24。 表 24 泄漏系数的计算 泄漏部位 相对泄露值 Ⅰ级 Ⅱ级 气阀 ⅡⅠ 活塞环 vrⅠ vrⅡ 填料 Ⅰp Ⅱp 总相对泄露  泄露系数  vil 11 各级排气系数计算结果列入 下 表 表 25 各级排气系数计算结果 级数 V p T l  lTpv Ⅰ Ⅱ 长春理工大学过程流体机械课程设计 8 计 算各级凝析系数及抽加气系数 凝析系数 （ 1） 冷 却 判断 其中有无冷凝水析出 查 表 26得水在 35℃ 和 40℃ 时的饱和蒸汽压 PbⅠ =（ 35℃ ）， PbⅡ =（ 40℃ ） 表 26 水的饱和蒸汽压和密度 温度 t℃ 饱 和 蒸 汽 压 bPkPa 密度 st kg/m3 温度 t℃ 饱和蒸汽压 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 级进气的相对湿度由已知可得 则 3 7 9 0 2  b I IbI Pk P ap ⅠⅠ  kPa 所以在级间冷却器中必然有水分凝析出来，这时 Ⅱ。 (2)计算各级凝析系数 长春理工大学过程流体机械课程设计 9 1Ⅰ ⅠⅡⅡⅡⅡ ⅠⅠⅠⅡ 1111 11 pppp pp bb    (27) ⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡ111111 pppp ppbb    1407 37 05 66  = 抽加气系数 因级间无抽气，无加气，故 100  ⅡⅠ 初步计算各级气缸行程容积 nVV dohI  Ⅰ ⅠⅠ   (28) 422 11 hIV = nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅡ 11110     (29)nVTTppV dh ⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅡ 11110     422  = 确定活塞杆直径 为了计算双作用气缸缸径，必须首先确定活塞杆直径，但活塞杆直径要根据最大气体力来确定，而气体力又需根据活塞面积（气缸直径）来计算，他们是互相制约的。 因此需先估算压缩机中可能出现的最大气体力，按附表 2 中的数据初步确定活塞杆的直径。 再根据相关公式确定气缸直径和最大气体力，然后校核活塞杆直径是否满足要求。 长春理工大学过程流体机械课程设计 10 计算任一级活塞总的工作面积 ZSVF hkk  ，（ Z— 同一级汽缸数） （ 210） 有： ZSVF hIⅠ =  == ZSVF h ⅡⅡ =  == 暂选活塞杆直径 根据双作用活塞面积和两侧压差估算出该空气压缩机的最大气体力约为 21 吨左右，由《过程流体机械课程设计指导书》附表 2，暂选活塞杆直径 d=45mm。 活塞杆面积 d =4 d 2 =4  = 非贯穿活塞杆双作用活塞面积的计算 盖侧活塞工作面积 )(21 fFF dkg  （ 211）轴侧活塞工作面积 )(21 fFFdkz  （ 212） Ⅰ 级： F gⅠ =21 (FⅠ +d )=21 （ +） =518cm2 F ZⅠ =21 (FⅠ d)=21 （ ） = Ⅱ级： F gⅡ =21 (FⅡ +d )=21 （ +） =2 F ZⅡ =21 (FⅡ d)=21 （ ） = 长春理工大学过程流体机械课程设计 11 计算活塞上所受气体力 （ 1）第一列（第Ⅰ级） 外止点： FpFpp g2z1 ⅠⅠⅠⅠⅠ外  （ 213） FpFpp g2z1 ⅠⅠⅠⅠⅠ外  =106106518104 = 内止点： FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ内  （ 214） FpFpp g1z2 ⅠⅠⅠⅠⅠ内 。