过程流体机械空气压缩机课程设计

目录

一、热力学计算 (2)

1.1初步确定压力比及名义压力 (2)

1.2初步计算各级排气温度 (3)

1.3计算各级排气系数 (4)

1.4确定气缸行程容积： (6)

1.5确定气缸直径 (7)

1.6修正压力及压力比 (9)

1.7实际压力与压力比 (9)

1.8各级温度 (10)

1.9计算止点活塞力 (10)

1.10复核实际排气量 (11)

1.11计算指示功率 (11)

1.12计算功率 (12)

1.13比功率计算 (12)

二、第一级缸动力分析 (14)

2.1曲柄长度： (14)

2.2余隙容积折合的长度 (14)

2.3气体力分析 (14)

2.4摩擦力的计算 (17)

2.5往复运动质量的计算 (17)

2.6总活塞力的计算 (18)

2.7切向力计算 (18)

三、第二级缸图解法 (20)

3.1运动曲线 (20)

3.2Ⅱ各级气缸指示图 (20)

3.3作气体力展开图 (21)

3.4作切向力图 (22)

参考文献 (24)

一、热力学计算

1.1 初步确定压力比及名义压力 （1） 两级压缩总压力比

964.8009

.1045

.912===

s d P P ε 按等压力比分配原则确定各级压力比：

0.321===εεε

（2） 各级名义进、排气压力如下：

027.30.3009.1111=⨯==εs d P P 081.90.3027.3222=⨯==εs d P P

式中：

ε——两级压缩总压力比

1S P ——第一级名义进气压力

1d P ——第一级名义排气压力 2S P ——第二级名义进气压力

2d P ——第二级名义排气压力

1ε——一级压力比

2ε——二级压力比

故各级名义进、排气压力如下表：

1.2 初步计算各级排气温度

第一级进气温度：

K T s 3001=

第一级排气温度： 由公式k

k s d T T 1-=ε

可得：

K T T k

k s d 4110

.33004

.114.1111=⨯==--ε

由于介质是空气取k=1.4。 第二级进气温度：

K T s 3152=

第二级排气温度：

K T T k

k s d 4310

.33154

.114.1122=⨯==--ε

式中：

1S T ——第一级进气温度 1d T ——第一级排气温度

2S T ——第二级进气温度 2d T ——第二级排气温度

故各级名义排气温度如下表：

1.3 计算各级排气系数

因为压缩机工作压力不高，介质为空气，全部计算可按理想气体处理。

（1） 容积系数：

查表得；

一级压缩膨胀系数2.11=m ； 二级压缩膨胀系数25.12=m

近似取1

(+2

ααα=盖轴）得：

一级相对余隙容积：

111

(+=+=22

ααα=⨯盖轴）（0.1290.1403）0.135

二级相对余隙容积：

211(+=+=22

ααα=⨯盖轴）（0.1430.1955）0.169

由公式⎪

⎪⎭

⎫

⎝⎛--=111m εαλ得: 一级容积系数：

798.010.3135.01112.111111=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=m v εαλ 二级容积系数：

762.010.3169.011125.111222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=m v εαλ 式中：

1α——一级缸相对余隙容积 2α——二级缸相对余隙容积

（2） 压力系数：

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 96.01=p λ和98.02=p λ

（3） 温度系数:

考虑到压缩比不大，气缸有较好的水冷却，气缸尺寸及转速等，得T λ在0.835-0.975范围内，可选取1T λ=2T λ=0.90。

（4） 泄露系数:

考虑到活塞双作用，无油润滑，压力不高，缸径中等，选活塞的相对泄漏系数：

参阅文献（1）98.01=l λ和97.02=l λ

（5） 凝析系数：

根据附表可查的在20℃时水的饱和蒸汽压a b b Kp P P 735.721==，若气体经冷却后有冷却水析出，则满足如下公式：

21111b b p p εφ

75.7387.2083.2375.78.01111 =⨯⨯=εφb p ，所以级间必然有水分凝析出来，所以8.0=φ

工程上常忽略抽加气对凝析系数的影响，故把1φU 取为1，即11=φU 所以水份凝析系数2φμ：

99.01

.04

.0002337.08.04.0002337.08.01.0221221212111111

2=⨯⨯-⨯-=⨯--=P P P P P P U b b φφμφϕ

取99.02=p λ无析水要求（第二级）

（6） 排气系数：

由公式L T P V H λλλλλ=得： 一级排气系数：

676.011111==L T P V H λλλλλ

二级排气系数：

652.022222==L T P V H λλλλλ 式中：

H λ——排气系数 V λ——容积系数

P λ——压力系数 T λ——温度系数 L λ——泄漏系数

1.4确定气缸行程容积：

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。因此需先暂选活塞杆直径，计算气体力，然后校核活塞杆是否满足要求。

（1） 一级气缸行程容积：

2101394.0375

676.0100

m SF n

V V H d

h =⨯=

==

λ

双作用气缸：f F F -='2 式中：