D~5.72~3~250天然气压缩机~计算书

第一部分热力计算

一、初始条件

1.排气量：Q N=20Nm3/min

2.压缩介质：天然气

（气体组分：CH4:94%；CO2:0.467%；N2:4.019%；C2H6:1.514%）

3.相对湿度：ψ=100%

4.吸入压力：P S0=0.4 MPa（绝对压力）

5.排出压力：P d 0=25.1 MPa（绝对压力）

6.大气压力：P0 =0.1 MPa（绝对压力）

7.吸入温度：t S0=35℃(T S0=308°K)

8.排气温度：t d0=45℃(T d0=318°K)

9.压缩机转速：n=740rpm

10.压缩机行程：S=120mm

11.压缩机结构型式：D型

12.压缩级数：4级

13.原动机：低压隔爆异步电机，与压缩机直联

14.一级排气温度：≤130℃

二、初步结构方案

三、初始条件换算（以下计算压力均为绝对压力）

Q= Q N×［P0×T S0／（P S0-ψ×P sa）×T0］

进气温度状态下的饱和蒸汽压为P sa =0.005622 MPa P 0 =0.1MPa T 0=273°K

其余参数详见初始条件。

Q= 20×［0.1×308／（0.4-1×0.005622）×273］=5.72m 3/min 四、 级数的选择和各级压力

要求为四级压缩

总压缩比ε0=01

4S d P P =0.425.1

=62.75

ε10=ε20=ε30=ε40=4

75.62=2.8145

求出各级名义压力如下表

五、 计算各级排气温度

查各组分气体绝热指数如下：

CH 4: 94% K=1.308； CO 2: 0.467% K=1.30 N 2: 4.019% K= 1.40； C 2H 6: 1.514% K=1.193

11-K =∑1r i -Ki ＝11.3080.94- ＋1.310.00467- ＋11.40.04019- ＋1

1.1930.01514

- =3.2464

得K1=K2=K3=K4=1.308

一级进气温度t S1=35℃，考虑回冷不完善，二三四级进气温度取t S2= t S3=t S4=40℃

一级排气温度=120℃＜130℃符合初始条件要求。 六、 计算各级排气系数

λH =λV λP λT λg 1. 容积系数λV

(1) 相对余隙容积a ，取a 1=0.2；a 2=0.2；a 3=0.2；a 4=0.2 (2) 膨胀过程的多变指数m ，

m 1=1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231 m 2=1+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271 m 3=m 4= K=1.308 (3) λ

V1=1－a 1(1

1

1

0m ε－1)=1－0.2(231

.112.8145－1)=0.736 λV2=1－a 2(2120

m ε－1)=1－0.2 (271

.118145.2－1)=0.749

λV3=1－a 3(3

130

m ε－1)=1－0.2(308

.118145

.2－1)=0.759 λ

V4=1－a 4(4

14

m ε－1)=1－0.2 (308

.11145

8.2－1)=0.759

2. 压力系数λP ，取λP1=0.98；λP2=0.99；λP3=1；λP4=1

3. 温度系数λT ，取λT1=0.96；λT2=0.96；λT3=0.96；λT4=0.96

4. 气密系数λg

各级排气系数λH如下：

七、计算干气系数μd和抽气系数μ0

35℃时饱和蒸汽压P sa1= 0.005622MPa;

40℃时饱和蒸汽压P sa2= P sa3= P sa4=0.007374MPa

ψp sa1ε1=1×0.005622×2.8145=0.0175> P sa2 则μ

d 1=1

μd2=22021110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0120S S P P = 007374.011258.1005622.014.0⨯-⨯-×4.01258

.1=0.992

μd3=33031110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0130S S P P = 007374.011686.3005622.014.0⨯-⨯-×4.01686

.3=0.988

μd4=44041110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×01

40S S P P = 007374.01918.8005622.014.0⨯-⨯-×4.0918

.8=0.987

中间级均无抽气，则μ01=μ02=μ03=μ04=1

八、 计算气缸行程容积 V t 0

V t10=Q

1101λμμd ⋅=5.72×632

.01

1⨯=9.05 m 3/min V t20=Q 22

02λμμd ⋅0210

S S P P 0

1

2S S T T =5.72×656.0992.01⨯×1258.14.0×308313=3.12 m 3/min V t30=Q 303

3λμμ⋅0310S S P P 0

10

3S S T T =5.72×678.0988.01⨯×1686.34.0×308

313=1.07 m 3/min V t40=Q 4404λμμd ⋅0410

S S P P 01

4S S T T

=5.72×687.0987.01⨯×918.84.0×308313=0.375 m 3/min

九、 确定活塞杆直径

1.初步确定各级等温度功率N is 和最大功率N

N is1=

601000·P s10·Q ·ln ε0=60

1000×0.4×5.72×ln2.8145=39.5KW 因一二三四级压力比相同则N is1=N is2 =N is3= N is4=39.5KW

两列等温功率相等，列最大功率N=is is2is1N N η+=6

.039.5

5.93+=132KW

其中等温效率ηis 由查表2-9求得。

2.确定活塞杆直径

根据最大的功率查表2-10，初步选取活塞杆直径为d=60mm 。

十、 计算气缸直径