过程流体机械空气压缩机课程设计
空气压缩机设计
1引言毕业设计是学完所有课程后应用四年所学到的课本知识及课外的知识而进行的综合性、开放性的训练，是培养学生工程意识和创新能力的重要环节，也是考查学生四年学习成果的重要途径。
此次毕业设计的主要内容是通过对活塞式压缩机热力性能和动力性能的计算，完成压缩机的校核和选型工作。
通过近两个月的设计过程，对于我掌握过程流体机械选型基本方法、基本步骤和基本原则起到了明显的效果，达到了预期的训练目的。
同时，通过毕业设计环节，使我的计算机应用能力得到了提高，培养了我的设计能力和解决实际问题的能力。
毕业设计要求学生正确运用和查阅与本课题相关的设计标准、规范、手册、图册等技术资料，独立的进行理论计算、结构计算、绘制工程图样、编写设计说明书等。
掌握机械设计的基本要求、基本方法、基本步骤，为走向工作岗位打下坚实的基础。
V-0.17/8空气压缩机设计的主要任务是了解空气压缩机的基本原理与结构类型，着重了解和掌握活塞式空气压缩机的基本原理、组成结构、材料、制造加工工艺、冷却润滑方式等。
1.1设计参数题目：V-0.17/8空气压缩机设计排气压力=0.8MPa吸气压力Ps=0.1MPa排气量Q=0.17m3/min转速n=2840r/min1.2 空气压缩机的结构及工作原理空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，速度式压缩机，容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。
本机属于容积式空气压缩机。
往复式空气压缩机主要有曲轴连杆活塞式、曲柄连杆活塞式和曲柄滑管式三种形式。
其主要由活塞、气缸、曲轴、连杆、吸气阀片和排气阀片等组成。
连杆小头主要通过活塞销与活塞相连，而连杆大头套在曲轴的曲轴柄部分，曲轴由带轮带动旋转，气缸顶部安装有阀板组件。
活塞式压缩机课程设计说明书
合肥工业大学过程装备与控制工程专业过程流体机械课程设计设计题目 4L-20/8 活塞式压缩机设计学院名称专业(班级)姓名(学号) 指导教师目录第一章概述 (3)1、1压缩机得分类 (3)1、2压缩机得基本结构 (4)1、3活塞式压缩机得工作原理 (5)1、4活塞式压缩机设计得基本原则 (5)1、5活塞式压缩机得应用 (5)第二章设计计算 (6)2、1设计参数 (6)2、2计算任务 (7)2、3设计计算 (7)2、3、1 压缩机设计计算 (7)2、3、2 皮带传动设计计算 (8)第三章结构设计 (13)3、1气缸 (10)3、2气阀 (10)3、3活塞 (10)3、4活塞环 (10)3、5填料 (11)参考文献 (15)第一章概述1、1压缩机得分类[2]1、1、1 按工作原理分类按工作原理,压缩机可分为“容积式”与“动力式”两大类。
容积式压缩机直接对一可变容积工作腔中得气体进行压缩,使该部分气体得容积缩小、压力提高,其特点就是压缩机具有容积可周期变化得工作腔。
容积式压缩机工作得理论基础就是反映气体基本状态参数P、V、T关系得气体状态方程。
动力式压缩机首先使气体流动速度提高,即增加气体分子得动能,然后使气流速度有序降低,使动能转化为压力能,与此同时气体容积也相应减小,其特点就是压缩机具有驱使气体获得流动速度得叶轮。
动力式压缩机工作得理论基础就是反映流体静压与动能守恒关系得流体力学伯努利方程.1、1、2 按排气压力分类见表1,按排气压力分类时,压缩机得进气压力为大气压力或小于0.2MPa。
对于进气压力高于0.2MPa得压缩机,特称为“增压压缩机”1、1、3 按压缩级数分类在容积式压缩机中,每经过一次工作腔压缩后,气体便进入冷却器中进行一次冷却,这称为一级。
而在动力式压缩机中,往往经过两次或两次以上叶轮压缩后,才进人冷却器进行冷却,把每进行一次冷却得数个压缩“级”合称为一个“段”。
单级压缩机——气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩;两级压缩机——气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩;多级压缩机一一气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩,相应通过几次便就是几级压缩机。
过程流体机械
CYZ-A自吸式离心油泵
150 C Y Z-A-80
扬程（m) 第一次改进 自吸 输送介质为油 能满足船用要求 吸入口径(mm)
YW型液下是排污泵
400 YW 1800-32-250
功率（KW) 扬程(m) 流量（m³/h) 液下-排污 吸入口径（mm)
各类鼓风机
L系列罗茨式鼓风机 SSR系列罗茨式鼓风机 离心式鼓风机
回转鼓风机
罗茨鼓风机 RR系列罗茨式鼓风机
各类通风机
F9-19，9-26高压离心风机 HTFC型箱体离心风机 T35-11系列轴流风机
SJG管道斜流风机
HLF（SWF）型混流风机 离心式屋顶风机
分离机的分类
离心机是工业生产中应用广泛的一种分离机，它分为：
过滤式离心机 沉降式离心机（包括分离机）
三足式：上部卸料 下部卸料
密闭联系系统，再配以必要的控制仪表和设备
，即能平稳连续的把以流体为主要的各种流程
性材料，让其在装置内部经历必要的物理化学
过程，制造出人们需要的新的流程性材料产品
。
重油加氢 脱硫和制 氢装置
设备的 检修
管道
过程装备
在过程工业中过程装备是成套过程装置的 主体，它是单元过程设备（如塔、换热器、反 应器、与储罐等）与单元过程机器（如压缩机 、泵、分离机等）两者的统一。
＜0.15 MPa （ 0.15×105Pa ）
负压
分类 方式
名称
按流 体机 械结 构特 点分 类
往复式 结构
旋转式 结构
特点 压比高、流量小
压比低、流量高
举例
备注
往复式压 缩机
往复式泵
转轮（回 转式）
叶轮（透 平式）
ZW压缩机课程设计说明书DOC
目录1.热力学计算 (1)2.动力计算 (5)3。
结构尺寸设计 (18)4.参考文献 (30)5.实践心得 (31)91．热力学计算 已知条件有:相对湿度φ=0。
8 空气等熵指数k=1.4 第一级吸气温度Ts1=40℃ 第二级吸气温度Ts2=40℃ 额定排气量Qd=0.6m 3/min 额定进气压力Ps1=0。
4MPa 额定排气压力Ps2=2 MPa压缩机转速取n=1000r/min ，活塞行程S=2r=100mm 。
活塞杆长度500mm ，曲柄长度r=50mm 。
1。
1行程容积,气缸直径计算 ① 初步确定各级名义压力根据工况的需要选择计数为两级，按照等压比的分配原则，12εε===2。
828但为使第一级有较高的容积系数,第一级的压力比取稍低值，各级名义压力级压力表如下：级数 ⅠⅡ 吸气压力p s 0/MPa 0.4 0.8 排气压力p d 0/ MPa 0.8 2 压力比ε0= p d 0/ p s 022.5② 定各级容积系数Ⅰ.确定各级容积系数。
取绝热指数为K=1。
4，取各级相对余隙容积和膨胀指数如下：1α= 0.11 2α=0。
13 1m =1。
3 2m =1.35 得 :1/m1v11111λαε=--（） λv2=0.874 =1-0.11x(21/1。
3—1) =0。
92Ⅱ。
选取压力系数： p1λ=0.97 p2λ=0.99 Ⅲ。
选取温度系数： t1λ=0.95 t2λ=0。
95 Ⅳ。
选取泄露系数： l1λ=0.92 l2λ=0.90 Ⅴ.确定容积效率: V v p t l ηλλλλ= 得：V1η=0。
78 V2η=0。
74③ 确定析水系数ϕλ第一级无水析出，故1ϕλ=1.0。
而且各级进口温度下的饱和蒸汽压sa p 由文献查的1t =t 2=40℃ P sa =7375Pa得：()2s11sa11s22sa2p p /p p ϕλϕεϕ=--（）=（4 105—0.8x7375)x2/（8x105—7375） =0。
4L-20丨8活塞式压缩机过程流体机械课程设计说明书
目录第一章概述 (2)1.1压缩机简介 (2)1.2压缩机分类 (2)1.3活塞式压缩机特点 (2)第二章总体结构方案 (3)2.1设计基本原则 (3)2.2气缸排列型式 (3)2.3运动机构 (3)第三章设计计算 (4)3.1 设计题目及设计参数 (4)3.2 计算任务 (4)3.3 设计计算 (4)3.3.1 压缩机设计计算 (4)3.3.2 皮带传动设计计算 (8)第四章压缩机结构设计 (11)4.1气缸 (11)4.2气阀 (12)4.3活塞 (12)4.4活塞环 (13)4.5填料 (13)4.6曲轴 (13)4.7中间冷却器 (13)参考文献 (14)第一章概述1.1压缩机简介压缩机（compressor），是将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械，是制冷系统的心脏。
它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。
作为一种工业装备，压缩机广泛应用于石油、化工、天然气管线、冶炼、制冷和矿山通风等诸多重要部门；作为燃气涡轮发动机的基本组成元件，在航空、水、陆交通运输和发电等领域随处可见；作为增压器，已成为当代内燃机不可缺少的组成部件。
在诸如大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗能比重大，其性能的高低直接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相关，因而成为备受关注的心脏设备。
1.2压缩机分类压缩机按工作原理可分为容积式和动力式两大类；按压缩级数分类，可分为单级压缩机、两级压缩机和多级压缩机；按功率大小分类，可分为微小型压缩机、中型压缩机和大型压缩机。
按压缩机的结构形式可分为立式、卧式。
压缩机具有其鲜明的特点，根据其工作原理的不同决定了其不同的适用范围。
1.3活塞式压缩机特点活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比，特点是：（1）压力范围最广。
过程流体机械讲稿
《过程流体机械》课程讲义课程基本信息1．课程中文名称：过程流体机械2．课程英文名称：Process Liquid Machine3．适用专业：过程装备与控制工程专业4．总学时：48学时（其中理论48学时）5．总学分：1.5学分6．课程编码：0503040087．课程类别：专业必修课8．编制日期：2012年2月主讲人：王红教材：《过程流体机械》姜培正主编化学工业出版社,2001.8主讲内容：1.绪论1.1专业概述，流体机械分类1.2过程流体机械用途、发展趋势1.3气体性质和热力过程2.容积式压缩机2.1 容积式压缩机分类、工作原理、结构2.2 往复活塞式压缩机的热力性能、功、功率2.3 动力性能、惯性力平衡，其它容积式压缩机3.离心压缩机3.1 离心压缩机结构、工作原理、特点3.2 叶轮式机械热力性能，欧拉方程、能量方程、伯努利方程3.3 级内能量损失，功率及效率3.4 性能、调节与控制3.5 相似理论及应用、离心压缩机选型4.泵4.1 泵的分类、特点、结构、工作原理4.2 泵叶轮上能量计算、伯努利方程应用4.3 离心泵的吸入特性、气蚀原理、相似理论4.4 其他泵类结构、工作原理、选泵5.离心机5.1 介质的分类、分离原理5.2 过滤式离心机和沉降式离心机、分离机结构、原理5.3 过滤机与压滤设备，各类机型选择第一次课（2学时）第一章绪论（1）(Introduction)讲述过程流体机械的在生产过程中的地位、流体机械的分类、流体机械的用途、流体机械的发展趋势以及流体机械的控制和故障诊断方法等。
1.1 过程流体机械的相关概念1.1.1讲述什么是过程工业(Process Industry)过程工业是以流程性物料为主要处理对象、完成各种过程或其中某些过程的工业生产的总称。
过程工业遍及几乎所有现代工业生产领域。
工业特点：大型化、管道化、连续化、快速化、自动化。
生产效率高、成本低、节能环保、安全可靠、控制先进、人员少。
毕业设计---空气压缩机设计[管理资料]
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毕业设计学生姓名：崔红飞学号： 080503105 学院：机械电子工程学院专业：过程装备与控制工程题目：指导教师：任欧旭(讲师)评阅教师：朱玉峰（教授）2012年06月毕业设计说明书中文摘要毕业设计说明书外文摘要目录1 绪论 (1)本设计的背景及意义 (1)本设计中的注意事项 (2)本设计的预期工作 (2)2 总体结构设计 (3)结构方案选择 (3)压缩机转数的确定 (5)气阀的选取 (5)压缩机轮滑方式的选择 (5)压缩机的驱动 (6)3 热力学计算 (6)设计参数 (7)结构型式和参数确定 (7)行程的确定 (7)级数选择、各级名义压力比分配和实际压力比 (8)各级排气温度 (9)各级气体的可压缩性系数 (10)各级热力学系数 (10)各级气缸的行程容积 (13)各级气缸直径 (14)圆整后各级名义压力及温度 (14)计算活塞力 (16)计算轴功率 (17)4 压缩机零部件设计 (19)活塞销设计 (19)活塞设计 (21)曲轴设计 (24)连杆设计 (25)刮油环设计 (27)活塞环设计 (28)气缸设计 (30)5 动力学计算 (31)动力学任务 (32)活塞组件质量计算数据 (32)动力学作用力计算 (33)综合活塞力计算及列的切向力图绘制 (38)总切向力叠加及总切向力图的绘制 (43)飞轮矩确定 (48)飞轮矩设计 (48)结束语 (50)致谢 (51)参考文献 (52)1 绪论1.1本设计的背景及意义压缩机是用来提高气体压力和输送气体的，属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机械。
要实现压缩机的连续运转需要两个条件：一是主机完成压缩任务；二是辅机确保机械的运行安全。
压缩机的种类多、用途广，有“通用机械”之称。
目前，除了活塞式压缩机，其他各类压缩机机型，比如离心式、双螺杆式、滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和利用，为用户在机型的选择上提供了更多的可能性[1]。
根据2003 年，压缩机行业协会单位67 家企业的统计结果，压缩机工业总产值(不变价)达48 亿元，且在大中型压缩机中，空气压缩机占绝对主导地位。
过程流体机械实验指导书1106
过程流体机械实验指导书主编张慧敏龚德利实验课程：过程流体机械适用专业：过程装备与控制工程上海应用技术学院2013年6月目录实验一活塞式压缩机排气量测试实验 (2)实验二活塞式压缩机示功图测试 (8)实验三离心泵特性曲线测试实验 (13)实验四离心泵汽蚀特性实验 (20)活塞式压缩机排气量测试实验一、实验目的1、了解往复式一级V型移动式空气压缩机的结构、使用方法、维护、测量仪器等有一个初步的了解。
2、学习测量压缩机排气量的基本方法，分析不同排气压力时压缩机排气量、排气系数的变化。
3、学习测量压缩机的轴功率，并计算比功率。
二、实验原理和系统1.排气量的测定活塞式压缩机的排气量指单位时间内在额定转速下，最后一级排出的气量换算到吸入状态时的容积流量，以m3/min，m3/h表示。
测量方法有孔板法和喷嘴法或气体流量计。
本实验是按照GB/T3853-1998国家标准《容积式压缩机验收试验》，采用喷嘴法及气体流量计。
喷嘴法是一种间接测量方法，利用流体在流经排气管道的喷嘴时，截面在出口处局部收缩，流速增加，静压力降低，因而在节流装置前后产生压差，流动介质的流量越大，产生的压差越大，通过测量压差即可算出流量值。
压缩机排气量的测量装置如图1所示，实验用压缩机采用V—0.6/7型风冷移动式单级空气压缩机，其它还有储气罐、压力调节阀、喷嘴节流装置等。
喷嘴节流装置由低压箱、喷嘴、U形压差计或陶瓷式压力传感器、玻璃温度计或热敏电阻温度传感器组成。
气流流过压力调节阀后会出现旋涡，为了稳定气流安装了有多孔隔板和井字形格板的低压箱，用以疏导来流，低压箱尺寸、要求见图2。
为了精确测定喷嘴前后的压差。
在测孔圆周方向用了交角为90º的.U形压差计（也装了压力传感器，可将压力值通过转换以电流信号输出），测孔管不应突出低压箱内壁。
由于喷嘴前温度沿低压箱截面分布不均匀，温度计插入深度为1/2~1/3低压箱直径，同一截面用2~4个测孔，温度计管身与低压箱管壁绝缘。
过程流体机械课设计
摘要本文概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，详细系统的介绍对2D3.5—15/9对称平衡型空气压缩机进行热力计算基本原理及方法。
压缩机的热力计算是以热力学理论为基础，根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机具体的工作特性和使用要求进行的。
其计算目的是要求得最有利的热力参数和适宜的主要结构尺寸。
本次课程设计采用常规热力计算方法亦即设计性热力计算。
目录第1章压缩机的热力计算 (1)1.1初步确定压力比及各级名义压力 (1)1.2初步计算各级排气温度 (2)1.3计算各级排气系数 (3)1.4计算各级凝析系数及抽加气系数 (4)1.5初步计算各级气缸行程积 (6)1.6确定活塞杆直径 (6)1.7计算各级气缸直径 (8)1.8计算气缸直径圆整后的实际行程容积、各级名义压力及压力比 (8)1.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力 (10)1.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度 (12)1.11计算缸内虽大实际气体力并核算活塞杆直径 (14)1.12复算排气量 (14)1.13计算功率并选取电机 (15)1.14热力计算结果数据 (16)第1章压缩机的热力计算1.1初步确定压力比及各级名义压力已知数据：吸气压力0.1Mpa,排气压力0.9Mpa,一级进气温度20℃，结构选取，根据总压比9ε=，压缩机的级数取两级比较合适，为了获得较好的动力平衡性能，可选择V 型结构，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
1.1.1按等压力比分配原则确定各级压力比z zIIk p p εε==Ⅰ12 (1-1)两级压缩总压力比91.09.0pp Ⅰ1Ⅱ2===ε取39ⅡⅠ====εεε为了使第一节有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，1.1.2各级名义进、排气压力如下k k k p p ε⋅=12，k k p p 2)1(1=+ (1-2)表1-1各级名义进、排气压力（MPa ）1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：εkk T T112-=（1-3）介质是空气，k =1.4。
流体机械课程设计说明书
目录第一章概述 (1)1.1压缩机的分类 (1)1.2压缩机特点 (1)1.3压缩机基本结构 (1)第二章总体设计 (2)2.1 设计活塞式压缩机应符合以下基本原则 (2)2.2结构方案的选择 (2)2.3压缩机的驱动 (2)2.4压缩机的转速和行程的确定 (3)第三章热力计算 (4)3.1确定各级压力比 (4)3.2计算各级排气温度 (5)3.3确定各级容积效率 (5)3.4确定各级气体的可压缩性系数 (7)3.5确定各级行程容积 (7)3.6确定活塞杆直径 (8)3.7计算气缸直径 (8)3.8修正各级公差压力和温差 (9)3.9计算活塞力 (10)3.10计算轴功率，选择电动机 (11)第四章动力计算 (13)4.1计算第一列的惯性力 (13)4.2计算各列摩擦力 (13)4.3计算第I列气体力 (14)4.4计算第II列气体力 (15)第一章概述1.1压缩机的分类现代工业中,压缩机的机械用途愈来愈多.各种形式的压缩机,按工作原理区分为两大类:速度式和容积式.速度型压缩机靠气体在高速旋转叶轮的作用下,得带巨大的功能,随后在扩压器中急剧降速,使气体的动能转变为失能.容积式压缩机靠汽缸内往复回转的活塞,是容积缩小而提高气体压力.1.2压缩机特点活塞式压缩机与其他类型的压缩机相比,特点是:压力范围最广、效率高、适应性强。
1.3压缩机基本结构（1）基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头等部件。
其作用是传递动力，连接基础与汽缸部分。
（2）汽缸部分：包括汽缸、气阀、活塞、填料以及安置在汽缸上的排气量调节装置等部分，其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。
（3）辅助部分：包括冷凝器。
缓冲器、液体分离器、安全阀、油泵、注油器以及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转第二章总体设计2.1 设计活塞式压缩机应符合以下基本原则（1）满足用户提出的排气量、排气压力以及有关使用条件的要求（2）有足够长的使用寿命（应理解为压缩机需要大修时间的间隔长短）足够高的实用可靠性（应理解为压缩机被迫停车的次数）（3）有较好的运转经济性（4）有良好的动力平衡性（5）维护检修方便（6）尽可能采用新结构、新技术、新材料（7）制造工艺性良好（8）机器的尺寸小、质量轻2.2结构方案的选择机器的形式：采用立式压缩机，其优点在于：活塞工作表面不承受活塞质量，因而汽缸和活塞的磨损比卧式的小且均匀，活塞环的工作条件有所改善，能延长机器的实用寿命。
空气压缩机课程设计
空气压缩机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解空气压缩机的原理与结构，掌握其主要部件的功能及工作过程。
2. 学生能够掌握空气压缩机的分类及适用场合，了解不同类型压缩机的优缺点。
3. 学生能够掌握空气压缩机相关的基本概念，如压力、容积、功率等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决空气压缩机在实际应用中遇到的问题。
2. 学生能够通过实际操作，熟练掌握空气压缩机的使用、维护及安全操作规程。
3. 学生能够运用图表、数据等工具，对空气压缩机的性能进行评价和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程领域的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，使他们学会在合作中解决问题，共同完成任务。
3. 培养学生关注环保、节能意识，让他们认识到空气压缩机在节能减排方面的重要性。
本课程针对初中年级学生，结合学生年龄特点，注重理论知识与实践操作的相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、兴趣和需求，采用生动形象的教学方法，激发学生的学习兴趣。
通过本课程的学习，使学生不仅掌握空气压缩机的相关知识，还能提高他们的实践操作能力、分析解决问题的能力，以及团队协作能力。
同时，注重培养学生的环保意识，使他们成为具有社会责任感的新时代青年。
二、教学内容1. 空气压缩机原理与结构- 压缩机基本概念及工作原理- 空气压缩机主要部件及其功能- 不同类型空气压缩机的结构特点2. 空气压缩机的分类与适用场合- 按照工作原理和结构分类- 各类型空气压缩机的优缺点- 空气压缩机适用场合及选择方法3. 空气压缩机性能参数- 压力、容积、功率等基本概念- 性能参数的测量与计算方法- 性能曲线及性能评价4. 空气压缩机的使用与维护- 操作规程及安全注意事项- 常见故障及其排除方法- 维护保养方法及周期5. 实践操作- 空气压缩机拆装与组装- 空气压缩机性能测试- 故障排查与维护保养操作教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行组织。
过程流体机械课程设计指导书资料
过程流体机械课程设计指导书一、 设计题目4L---20/8 活塞式压缩机设计二、主要设计参数（1） 排气量： 有效排气量 21.5 m 3/min（2） 进气压力： 0.1 MPa（3） 排气压力： 0.8 MPa（4） 轴转速： 400 rpm（5） 行程： 240 mm（6） 气缸数： 一级压缩 1二级压缩 1（7） 气缸直径：一级 420 mm二级 250 mm（8） 轴功率： ≤ 118 KW（9） 电机： 功率 130 KW ， 转速 730 rpm ， 额定电压 380V（10） 排气温度： ≤ 160 0C（11） 冷却水量： 4吨/小时三、设计计算1、计算任务（1）对实际排气量，排气温度和功率进行复算。
（2）主、从动皮带轮的设计计算。
2、压缩机设计计算（1）结构型式及方案选择根据总压力比ε＝8，压缩机的级数取两级比较合适。
本设计为固定式压缩机，为了获得较好的运转平稳性，结构型式采用L 型，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
（2）容积流量（排气量）的计算1）理论排气量1vn q 、2vn q 的计算vn q =Ln d D n L d D n L D )2(4)(4422222-=⋅-+⋅πππ式中 n ——压缩机转速 rpm 。
图1 容积流量的计算2）实际排气量的计算v vn v q q η⋅=式中 ηV ——容积效率，ηV = λV λP λT λl其中 λV ——容积系数，λV ＝ 1-α(n1ε-1) ，α为相对余隙系数，低压级α＝0.1，中压级α＝0.11 。
ε为名义压力比，一般单级压力比ε＝3～4 。
n 为膨胀指数。
λP ——压力系数，λP ＝0.95～0.98λT ——温度系数，λT ＝0.92～0.98λl ——泄漏系数，λl ＝0.90～0.983）各级行程容积Vs 的计算 Vs ＝vv n q η (n 为压缩机转速) （3）排气温度计算d T ＝s T m m 1-ε式中m ——压缩过程指数，一般压缩过程指数取低压级m =(0.95～0.99)k ，中、高压级m = k 。
流体机械设计说明书-校核计算4L-7-15型CO2气压缩机 精品
校核计算4L-7/15型CO2气压缩机课程设计任务书1、题目内容校核计算4L-7/15型CO2气压缩机。
2、已知数据a. 型式L型双缸二级双作用水冷式CO2气压缩机。
b. 工艺参数Ⅰ级名义吸气压力：P1I =0.1MPa（绝压），吸气温度T1I =35℃Ⅱ级名义排气压力：P2II =1.6MPa（绝压），吸入温度T2II =40℃排气量（Ⅰ级吸入状态）: V d=7m³/min排气温度T2II≤130℃相对湿度: φ=0.8c. 结构参数活塞行程：S=2r=240mm；电机转速：n=422r/min；活塞杆直径：d=45mm 连杆长度：l=500mm气缸直径：Ⅰ级，D I =280mm Ⅱ级，D II =160m相对余隙容积：αI=0.1，αII=0.15电动机：JB0355S1-14型隔爆电动机，75 KW联接：电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼做飞轮）各运动部件质量如下表1所示：表1 运动部件质量第1章绪论容积式流体机械（Positive displacement fluid machinery）：靠工作腔容积的变化来吸入与排出介质，来转换能量的为容积式流体机械。
主要有：容积式压缩机、容积泵。
1.1压缩机的分类1.1.1按工作原理分类容积式压缩机--直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。
其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。
动力式压缩机--它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。
其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。
1.1.2按排气压力分类表1-1 压缩机按排气压分类表1.1.3按压缩级数分类单级压缩机--气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩。
两级压缩机--气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩。
多级压缩机--气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机。
过程流体机械课设计概要
摘要本文概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，详细系统的介绍对2D3.5—15/9对称平衡型空气压缩机进行热力计算基本原理及方法。
压缩机的热力计算是以热力学理论为基础，根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机具体的工作特性和使用要求进行的。
其计算目的是要求得最有利的热力参数和适宜的主要结构尺寸。
本次课程设计采用常规热力计算方法亦即设计性热力计算。
目录第1章压缩机的热力计算 (1)1.1初步确定压力比及各级名义压力 (1)1.2初步计算各级排气温度 (2)1.3计算各级排气系数 (3)1.4计算各级凝析系数及抽加气系数 (4)1.5初步计算各级气缸行程积 (6)1.6确定活塞杆直径 (6)1.7计算各级气缸直径 (8)1.8计算气缸直径圆整后的实际行程容积、各级名义压力及压力比 (8)1.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力 (10)1.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度 (12)1.11计算缸内虽大实际气体力并核算活塞杆直径 (14)1.12复算排气量 (14)1.13计算功率并选取电机 (15)1.14热力计算结果数据 (16)第1章压缩机的热力计算1.1初步确定压力比及各级名义压力已知数据：吸气压力0.1Mpa,排气压力0.9Mpa,一级进气温度20℃，结构选取，根据总压比9ε=，压缩机的级数取两级比较合适，为了获得较好的动力平衡性能，可选择V 型结构，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。
另外，压缩机采用水冷方式。
1.1.1按等压力比分配原则确定各级压力比z zIIk p p εε==Ⅰ12 (1-1)两级压缩总压力比91.09.0pp Ⅰ1Ⅱ2===ε取39ⅡⅠ====εεε为了使第一节有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值，1.1.2各级名义进、排气压力如下k k k p p ε⋅=12，k k p p 2)1(1=+ (1-2)表1-1各级名义进、排气压力（MPa ）1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：εkk T T112-=（1-3）介质是空气，k =1.4。
流体机械课程设计说明书-压缩机设计
2.2
2.2.1
活塞行程与一级缸径比 ，是压缩机的一个重要结构参数，其值对压缩机的影响主要体现在以下几个方面。
（1）表征了压缩机外向和尺寸间的关系；
（2）影响气阀在汽缸上的安装面积；
（3）影响相对余隙和重量；
2.1.2
无十字头压缩机的特点式结构简单紧凑，但只能是单作用或级差式，与相同排量的有十字头压缩机相比，汽缸直径大且靠活塞环密封气体，因而泄漏周长及泄漏量大。无十字头压缩机的筒形活塞承受侧向力，故活塞与汽缸间的摩擦和磨损加大，机械效率也较底。除非机身传动部分也不采用润滑油，否则无十字头压缩机不能实现气体的无油压缩。故此，无十字头压缩机多用于小功率场合，尤其是要求轻便的移动式。
2.4
转速和行程的选取对机器的尺寸、质量、制造难易和成本又重大影响，并且还直接影响机器效率、寿命和动力特性。活塞式压缩机设计中在一定的参数和使用条件下，首先应考虑选择适宜的活塞平均速度。因此：
（1）活塞平均速度的高低，对运动机件中的摩擦和磨损具有直接的影响，对气缸内的工作过程也很有影响。
（2）活塞速度过高气阀在气缸上难以得到足够的安装地基，所以气阀管道中的阻力损失很大，功率的消耗及排气温度将会过高，严重的影响压缩机运转的经济性和使用的可靠性。
由于螺杆制冷压缩机单级有较大的压缩比及宽广的容量范围，故适用于高、中、低温各种工况，特别在低温工况及变工况情况下仍有较高的效率，这一优点是其它机型（如吸收式、离心式等）不具备的。因此，螺杆式制冷压缩机被广泛用于空调、冷冻、啤酒、化工、水利等各个工业、食品领域，是制冷领域特别是工业制冷领域的最佳机型[5]。
2.5
排气体积：
压缩机题目2-10级综合课程设计任务书、指导书、说明书-2014修订版
过程装备与控制工程专业综合课程设计任务书课程设计名称：校核计算4L-20/8型石油气压缩机学院专业班级姓名指导教师2014年2月校核计算4L-20/8型石油气压缩机设计者姓名： 班级： 学号： 指导教师： 日期： 年 月 日一、设计题目校核计算4L-20/8型石油气压缩机二、设计参数和技术特性指标（1） 型式：L 型双缸二级双作用水冷式石油气压缩机。
（2） 工艺参数：Ⅰ级名义吸气压力 (绝) 10.1I P MPa = (绝) 吸气压力140I T =℃Ⅱ级名义排气压力 (绝) 20.9II P MPa =（绝） 吸气温度150II T =℃ 排气量（一级吸入状态）320/d V m min =石油气相对湿度 0.8ϕ=（3） 结构参数：活塞行程：22120240S r mm ==⨯=电机转速：400/n r min =活塞杆直径：45d mm =气缸直径：Ⅰ级 420I D mm = Ⅱ级 250II D mm =相对余隙容积： 0.095I α=， 0.098II α= 电动机： TR127-8型， 100kW电动机与压缩机的联接： 三角带传动连杆长度：500l mm =运动部件质量如下：见表1。
表1 运动部件质量（kg ）(4) 石油气组成成分：见表2表2 石油气的主要成分及体积百分含量三、设计内容与要求设计是以典型过程流体机械—活塞式压缩机为研究对象，对压缩机进行校核。
主要内容包括：1.压缩机结构形式与方案的选择;2.压缩机热力性能的核算，包括压力比分配，气缸直径，排气量，功率，各级排气温度，缸内实际压力等。
3.压缩机动力性能的核算，主要包括作运动规律曲线图，计算气体力，惯性力，摩擦力，活塞力，切向力，法向力，作切向力图，求飞轮矩，分析动力平衡性能。
【注意】：动力计算所需数据必须取自热力核算的最后结果。
4.编制动力计算程序，绘制动力计算曲线。
5.编写计算说明书，进行课程设计答辩。
要求每个学生完成：1.撰写计算说明书一份，要求手写；2.计算说明书条理清楚，有图有表，数据要有根据及说明；3.提交动力计算程序。
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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kk s d T T 1-=ε可得：K T T kk 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 kk 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(+2ααα=盖轴）得：一级相对余隙容积：111(+=+=22ααα=⨯盖轴）（0.1290.1403）0.135二级相对余隙容积：211(+=+=22ααα=⨯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 εφ75.7387.2083.2375.78.01111 =⨯⨯=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：99.01.04.0002337.08.04.0002337.08.01.02212212121111112=⨯⨯-⨯-=⨯--=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：2101394.0375676.0100m SF nV V H dh =⨯===λ双作用气缸：f F F -='2 式中：S ——冲程n ——转数F ——活塞工作面积f ——活塞杆截面积'F ——活塞截面积d V ——排气量（2） 二级气缸行程容积：2122120202142.0300027.3652.0375315009.110099.0m T T P P n V Vs s s s H d h =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==λμμϕ 2φμ——水份凝析系数，取0.99；0μ——抽气系数， 取1；1.5 确定气缸直径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。
结构参数中活塞行程：mm S 300=电机转速：n=375r/min连杆长度：l=760mm（1） 由公式SF V h =得一级活塞工作面积：21131.130.0394.0m S V F h ===二级活塞工作面积：22247.030.0142.0m S V F h ===（2） 活塞力估算：一级气缸活塞力：()N P P F P s d 55111110322.110)009.1027.3(31.12121⨯=⨯-⨯⨯=-=二级气缸活塞力：()N P P F P s d 55222210423.110)027.3045.9(47.02121⨯=⨯-⨯⨯=-=根据最大活塞力N P 5max 10423.1⨯=冲程S=300mm 查表得活塞直径取90mm 。
则活塞杆截面积222006.009.0785.04m d f =⨯==π（3） 气缸直径计算如下表：（4） 根据圆整值的直径，复核活塞工作面积及气缸行程容积如下：1.6 修正压力及压力比校核系数043.1485.047.031.141.1'21'=⨯=⨯=ⅡⅠh h F F F F β所以修正后名义压力比： 一级修正后名义压力比：1*1*1s d P P =ε 二级修正后名义压力比：*11*2s d P P =ε式中：a s s d kp P P P 157.3027.3043.12*2*1=⨯=⨯==β代入上式中解得：129.3009.1157.31*1*1===s d P P ε865.2157.3045.9*11*2===s d P P ε 1.7 实际压力与压力比查阅文献列表如下（虚线为准）表中0δ=s δ+d δ其中11P P s ∆=δ；22P Pd ∆=δ。
所以：)1('s s s P P δ-= )1('d d d P P δ-=式中：0δ——总的相对压力损失 s δ——吸气相对压力损失 d δ——排气相对压力损失 根据以上数据可得表格如下：1.8 各级温度按公式kk s d T T 1-⨯=ε计算得下表：1.9 计算止点活塞力内止点（向轴行程终点）时的活塞力：’‘’‘内2s 1d F P F PP ⨯-⨯= 外止点（向盖行程终点）时的活塞力：’‘’‘外2d 1s F P F P P ⨯-⨯=列表如下：表中“+”表示受拉，“—”表示受压。
所以最大活塞力为173500N 查文献得d=90mm 基本满足要求。
1.10复核实际排气量近似认为排气系数变化不大，可取为676.01=v λ 则min /88.99394.0375676.03110m nV Q h H =⨯⨯==λ 满足要求1.11计算指示功率一级：查文献得公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--1160111''11'1k k k k nV P N v h s ελ 代入数据解得：kw N 2881= 二级：查文献得公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--1160111''22'2k k k k nV P N v h s ελ 代入数据解得：kw N 2802=总功率：kw N N N 56828028821=+=+=1.12 计算功率压缩机的机械功率m η：zm N N=η 该压缩机要求容积流量为min /1003m 为大型压缩机m η取0.90由上面公式解得：kw N N mz 63190.0568===η 因为连接为电机与压缩机直接相连故0.1=c η631=631kw 1.0Z C C N N N == 1.13比功率计算c g N N )15.1~05.1(=取储备系数为1.1 则：c g N N 1.1=kw 1.6946311.1=⨯=所以比功率为：min /95.688.991.6943⋅==m kw V N dg 上式中：1N ——一级指示功率N——二级指示功率2N——总功率η——联轴器效率cη——压缩机机械功率mN——联轴器功率cN——轴功率g二、第一级缸动力分析2.1曲柄长度：150mm 0.30/2s/2r ===)5.3/1~6/1(5/1067/150∈===lrλ 随着角度α的变化位移x 根据下公式可以求出：)]2cos 1(41)cos 1[(x αλα-+-=r当α=0时 X=0；当90α︒=时 X=0.1647m ；当180α︒=时 X=0.3m2.2余隙容积折合的长度s S c ⨯=α轴侧：m S c 873.0030.0%90.12=⨯=I盖侧：m S cg 0421.030.0%03.14=⨯=2.3 气体力分析轴侧气体力q P ： 吸气时：N F P s 5'1'q 106746.0P ⨯=⋅=排气时：N F p 5'1'd q 10389.2P ⨯=⋅=压缩过程：3.15'1'q )0387.030.00387.0(106746.0)s (P im i c c s x x s s F p ++⨯⨯=++⋅=膨胀过程：3.15'1'q )0387.00387.0(10389.2)(p 'im i c c d x x s s F p +⨯⨯=+⋅= 盖侧气体力q P ： 吸气时：N F P s 5'2'q 106804.0P ⨯=⋅=排气时：N F P 5'2'd q 10409.2P ⨯=⋅=压缩过程：3.15'2'q )0421.030.00421.0(106804.0)s (P im i c c s x x s s F p ++⨯⨯=++⋅= 膨胀过程：3.15'2'q )0421.00421.0(10409.2)(p 'im i c c d x x s s F p +⨯⨯=+⋅=气体力受力图气体力符号规定：轴侧气体力使活塞杆受拉，为正；盖侧气体力使活塞杆受压，为负。