VW-7.5 0.5-3型天然气压缩机设计

VW-7.5/0.5-3型天然气压缩机设计

排气体积: 37.5/min d V m = 压缩介质： 天然气 吸气压力： 0.5 Mpa 排气压力： 3Mpa 第一级排气温度： 20 ℃

第二级排气温度： 25℃

吸入气体相对湿度： 0.8

二．热力计算

压缩机的热力计算是根据气体压力容积和温度之间存在一定的关系，结合压缩机的具体特征和使用要求而进行的。其目的是的到最有力的热力参数和适宜的主要结构尺寸。

已知：设计条件

排气体积： min /5.33m V d =

压缩介质： 天然气

吸气压力： 0.5 Mpa

排气压力： 3Mpa 第一级排气温度： 20 ℃ 第二级排气温度： 25℃ 吸入气体相对湿度： 0.8

2.1 结构形式及方案选择

查文献得

21/t p p ε=

根据公式的到压力比为：

3/0.56t ε==

根据总压力比为6，压缩机的级数取二级比较合适，为了获得较好的动力平衡性能应采用双作用缸。另外，压缩机采用水冷方式。题目要求为V 形结构，且是无油润滑。

2.2 确定汽缸直径

2.2.1初步确定各级名义压力

根据工况的需要，选择级数为三级，按照等压分配原则有：

第一．二压力比：12 2.449ε=ε==

但为使第一级有较高的容积系数，第一级的压力比取稍小值，各级名义进排气压力比见表2-1。

表2-1 各级名义压力及压力比

2.2.2

确定各级容积效率 （1）确定各级容积系数

由表2-2查得绝热指数为K=1.4，各级膨胀过程的等熵指数m 为 则膨胀指数：

1 1.2m =

2 1.25m =

容积系数： 1/1(1)m v λ=-αε- （2-2）

初步确定各级汽缸的相对容积系数：10.1α= 20.12α= 代入式（2-2）计算得：

1/1.2110.1(21)0.922v λ=--= 1/1.25210.12(31)0.831v λ=--=

（2）选取确定压力系数

由文献查得：10.97p λ= 20.99p λ= （3） 选取确定温度系数

由文献查得：10.96t λ= 20.97t λ= （4）泄漏系数

由文献查得：120.973l l λλ=0.971 = （1） 确定容积效率

由v v p t l η=λλλλ得：

10.834v η= 20.776v η=

2.2.3确定析水系数

第一级无水析出，故1 1.0ϕλ=

由文献查得各级对应温度下的饱和蒸汽压： t=20 1sa p =2337pa t=25 23170sa p =pa

1121/0.82337 2.444873170sa s s p p p ϕ=⨯⨯=>

故有水析出。

析水系数

111

1222

s sa s sa p p p p ϕ-ϕλ=

⨯ε-ϕ （2-3）

由公式（3-3）得

52

51100.8233720.663103170

ϕ⨯-⨯λ=⨯=⨯-

2.2.4 确定各级行程容积 3117.5

0.0089910000.834

v s v q V m n =

==η⨯ 3122212

0.00324v s s s v q p T V m n p T ϕ2

λ=⨯⨯⨯=η

2.2.5 确定各级汽缸直径

已知转速n=1000r/min,取行程s=100mm,得活塞平均速度

/30m V sn ==3.33m/s

取活塞杆直径d=30mm,又汽缸直径

D = （2-4） 由（2-4）得：

10.24D ===

m

20.145D ===m

圆整后得：1170D mm = 2112D mm = 392D mm = 由（2-4）得，实际行程容积：

310.00903s V m = 320.00331s V m =

由I 、II 、III 级均为双作用汽缸，则有效活塞面积：

122(2)4

p A D d π

=

⨯- （2-5）

由（2-5）计算得：

1210.0906p A m = 1220.0331p A m =

2.2.6 调整后的相对余隙系数

考虑到圆整值与计算值之间有差值，有容积系数计算公式：

11

p v v

p

A A λλ= （2-6）

计算得：

10.903v λ=

20.826v λ=

再通过下式计算新的相对余隙：

111

v

m

λαε-=

- （2-7）

计算得：

111111.21110.9030.12421

1v m λαε--===--

2

2

2111.25

2

110.8260.1233

1

1

v m λαε--=

=

=--

2.3 计算活塞力

2.3.1 计算实际吸、排气压

2.3.2 活塞力的计算

首先计算盖侧和轴侧活塞的面积，见表2-3；止点处的气体力见表2-4。 轴侧面积：22()4

w A D d π

=-

（2-8）

盖侧面积:24

c A D π

=

(2-9)

内止点处活塞力：11w d w s c F p A p A =⨯-⨯ （2-10） 外止点处活塞力：11w d c s w F p A p A =-⨯+⨯ （2-11）

表2-3盖侧和轴侧活塞工作面积