流体机械大作业

活塞式压缩机的设计说明

姓名：韩景川

班级：过控1101班

学号：201102060105

指导老师：孟祥恺

时间：2014.5.19

目录

1.题目 (2)

2.设计计算 (3)

一、计算各级的行程容积 (3)

二、计算各级名义压力和名义压力比 (4)

三、排气温度 (4)

四、第一次精度计算 (6)

五、第一次复算 (7)

六、第二次复算 (9)

七、修正排气温度 (10)

八、排气量计算 (10)

九、计算功率并核算电机功率是否适当 (12)

十、示功图绘制 (14)

十一、综合活塞力的计算 (18)

活塞力图的绘制 (24)

十二、

十三、切向力计算及切向力图的绘制 (29)

十四、参考书目 (32)

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：

级 I II III IV Ts (℃)

30

35

40

40

I 级进口相对湿度Φ=1 （2）气体组成

组分 N 2 H 2 CO 2 CO O 2 Ar CH 4 半水煤气 0.21 0.39 0.12 0.26 0.005 0.0045 0.0105 碳化气

0.237

0.709

0.005

0.029

0.003

0.005

0.012

（3）有关数据：

活塞行程：S=310mm(见注1)，活塞杆直径d=60mm 转速：n=205rpm(见注2)，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 级 I II III IV 直径D 340 210 135 65 相对余隙α 0.065 0.15 0.16 0.1 抽气系数μ

1

0.89

0.89

0.89

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：3

222221

2421S10.05438m

0.31)0.060.0652(0.344

π)S d D D (D 4πV =⨯--⨯⨯=-+-=

II 级：3

2223

22S20.01704m

0.31)0.1352(0.214

π)S D (2D 4πV =⨯-⨯⨯=-=

III 级：3

22223S30.00356m

0.31

)06.0(0.1354

π)S d (D 4πV =⨯-⨯=-=

IV 级：3

224S40.00103m

0.31

065.04

π

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 =

0.4866MPa

303

0.01704308

0.054380.15V T T V P P s2s1s2s1s1s2=⨯⨯⨯==

0.5766MPa

0.09P P s2d1=+= MPa 3669.23030.00356313

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

=

MPa 1808.8303

0.00103313

0.054380.15V T T V P P P s4s1s4s1s1s4d3=⨯⨯⨯==

=

3.8440.15

0.5766P P εs1d11===

864.40.48662.3669

P P εs2d22===

456.32.36698.1808P P εs3d33===

956.18.1808

16P 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

组分

2

N

2

H

2C O

C O

2O

A r

4C H

绝热指数 1.40 1.41

1.31

1.40

1.40

1.68

1.32

注：表中所列的气体绝热指数为5

0,1.01310o t C P p a

==⨯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：

111

i k k τ

=--∑

。对于半水煤气来说有: 10.210.390.120.260.0050.00450.0105

2.565211.4011.4111.3111.4011.4011.6811.321

k =++++++=-------- 1.3898k ⇒= 同理对碳化气有：

10.2370.7090.0050.0290.0030.0050.012

2.462811.4011.4111.3111.4011.4011.6811.321

k =++++++=-------- 1.4061

k ⇒= 所以12341.3898,1.4061k k k k ====。

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

442.04K

3.844

303εT T 1.389811.3898k 1k 1

s1d111=⨯==-- K 37.864864.4308εT T 1.4061

11.4061k 1k 2s2d222=⨯==-- K 81.447456

.3313εT T 1.406111.4061k 1k 3s3d333=⨯==-- K 92.379956

.1313εT T 1.4061

11.4061k 1k 4

s4d44

4=⨯==--