活塞式压缩机设计说明讲解

活塞式压缩机的设计说明

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1.题目：

复算19WY-9/150型氢氦气压缩机在目前操作条件下的各级压力、排气温度、排气量、功率，作出计算示功图、切向力图、活塞力图、标明最大活塞力与切向力，核算配用电机功率是否适当？

2.19WY-9/150型氢氦气压缩机简介

19WY-9/150型氢氦气压缩机是我省投产3000吨小型化肥厂的氮氢气压缩机，二列之间为飞轮，由电机通过三角皮带拖动。压缩机为卧式、两列、门型、四线压缩。原料（半水煤气）经脱硫后进入I级，经I级压缩后送去变换、水洗、碳化，碳化后为碳化气。碳化气返回II级、III、IV级压缩后去洗铜、合成。

3.目前操作条件与有关数据

（1）操作条件：

吸气压力：0.15MPa（绝）

排气压力：16.0MPa（绝）

I级出口与II级进口压力差为 P=0.09MPa

吸气温度：

I 级进口相对湿度Φ=1 （2）气体组成

（3）有关数据：

活塞行程：S=310mm ，活塞杆直径d=60mm 转速：n=209rpm ，连杆长度l=700mm

； I 、IV 列超前II 、III 列90度

往复运动件重量：I —IV 列210.9kg ；II —III 列193.7kg 飞轮矩GD 2为471.0kgm 2，配用电机额定功率：155kw 。

设计计算

一 . 计算各级的行程容积。 I 级：

32222212421S10.05439m 0.31)0.060.0652(0.344π)S d D D (D 4πV =⨯--⨯⨯=-+-=

II 级：

3222322S20.01704m 0.31)0.1352(0.214π)S D (2D 4πV =⨯-⨯⨯=-=

III 级：

322223S30.00356m 0.31)06.0(0.1354π

)S d (D 4πV =⨯-⨯=-=

IV 级：

3224S40.00103m 0.31065.04π

S D 4πV =⨯⨯==

二 计算各级名义压力和名义压力比

已知 16MPa P 0.15MPa P d4s1

==

s2

s2

s2s1s1s1T V P T V P =

0.4867MPa 303

0.017043080.054390.15V T T V P P s2s1s2s1s1s2=⨯⨯⨯==

0.5767MPa 0.09P P s2d1=+=

MPa 3673.2303

0.00356313

0.054380.15V T T V P P P s3s1s3s1s1s3d2=⨯⨯⨯===

MPa 1822.8303

0.00103313

0.054390.15V T T V P P P s4s1s4s1s1s4d3=⨯⨯⨯===

3.8450.15

0.5767P P εs1d11===

864.40.48672.3673

P P εs2d22

=== 456.32.3673

8.1822

P P εs3d33===

955.18.1822

16

P P εs4d44===

三 排气温度

1 .绝热指数计算

首先需算出各气体的绝热指数，查《活塞式压缩机》附表1常用气体物理性质得：

各气体绝热指数

注：表中所列的气体绝热指数为时的参数，但对于

理想气体绝热指数的大小与温度的关系不大，顾可不考虑温度的影响，可把k 看做是常数。

混合气体的k 值计算式为：

∑-=-11

1i

k k τ

。对于半水煤气来说有

1k −1=0.211.40−1+0.391.41−1+0.121.31−1+0.261.40−1+0.0051.40−1+0.00451.68−1+0.0105

1.32−1 =

2.5652 k=1.3898

同理对碳化气有：

1k −1=0.2371.40−1+0.7091.41−1+0.0051.31−1+0.0291.40−1+0.0031.40−1+0.0051.68−1+0.012

1.32−1 =

2.4627 k=1.4061

所k 1=1.3898 k 2=k 3=k 4=1.4061。

2 计算排气温度

由式k 1

k s k

1k s

d s d εT )P P (T T --==可得 442.07K 3.845303εT T 1.3898

1

1.3898k 1k 1s1d11

1=⨯

==

--

50,1.01310o t C P p a ==⨯

K 37.864864

.4308εT T 1.40611

1.4061k 1

k 2s2d222=⨯==-- K 81.447456.3313εT T 1.4061

1

1.4061k 1

k 3s3d33

3=⨯

==

--

K 87.379955.1313

εT T 1.4061

1

1.4061k 1k 4s4d44

4=⨯==

--

四 第一次精度计算 1 各级容积系数

①根据《过程流体机械》表2-1计算膨胀指数m 得：

1.1949

1)0.5(1.389811)0.5(k 1m 1.5bar

P 11s1=-+=-+==

3046

.11)10.75(1.40611)0.75(k 1m bar

867.4P 22s2=-+=-+==

3574

.11)10.88(1.40611)0.88(k 1m bar

673.23P 33s3=-+=-+==

1.4061

k m 81.822bar

P 44s4===

②对于理想气体，容积系数 1)α(ε1

λm

1

v --=