L型石油气压缩机课程设计

目录

1 设计目的 (2)

2 设计内容 (3)

3 热力计算 (4)

（一）确定汽缸直径 (4)

（二）计算实际吸排气压力 (6)

（三）计算盖侧和轴侧活塞工作面积 (6)

（四）确定各级排气温度 (7)

（五）计算轴功率并选配电机 (7)

（六）热力学参数统计 (8)

4 动力计算部分 (8)

（一）运动规律及机构运动学关系简化 (8)

（二）往复惯性力计算 (11)

（三）气体力计算 (11)

（四）摩擦力计算 (12)

（五）综合活塞力 (12)

（六）切向力计算及切向力图 (12)

（七）飞轮矩计算 (13)

（八）分析动平衡性能 (13)

5设计体会 (13)

6 参考文献 (14)

1 设计目的

1.进一步加深并综合运用《过程流体机械》及相关课程所学的基本理论、基本知识，掌握典型过程流体机械的选型、校核等基本技能。

2.了解压缩机基本结构及设计方法及步骤，培养学生对过程工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题能力。

3.树立正确的设计思想，重点掌握典型过程流体机械－活塞式压缩机的工作原理、热力和动力计算特点。进行设计基本技能的训练，例如查阅设计资料（手册、标准和规范等）、计算、运用以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。

2 设计内容

（1）题目

校核计算L-4/15型石油气压缩机。

（2）已知数据

a. 型式：

L型双缸二级作用水冷式石油气压缩机。

b. 工艺参数

Ⅰ级名义吸气压力：P1I =（绝压），吸气温度T1I =20℃

Ⅱ级名义排气压力：P2II =（绝压），吸入温度T2II =20℃

排气量（Ⅰ级吸入状态）: Vd=4m³/min

石油气相对湿度: φ=

c. 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

气缸直径：Ⅰ级，DI =280mm Ⅱ级，DII =160mm

相对余隙容积：αI=，αII=

轴功率：≤35KW

电动机与压缩机的联接：电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼做飞轮）连杆长度：l=500mm

运动部件质量（kg）：见表3-7

表3-7 运动部件质量(kg)

d. 石油气组成成分；见表3-8

表3-8 石油气的主要成分及体积百分含量

（3）核算任务

a. 热力计算：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。

b.动力计算：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。

3 热力计算

（一）确定汽缸直径

根据总压比ε=16，压缩机的级数取两级，选择L 形结构，而且I 、II 级采用双作用汽缸。另外压缩机采用水冷方式。

①初步确定各级名义压力

根据工况的需要，选择级数为两级，按照等压比分配的原则，

41621===εε，但为使第一集有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低

值，各级名义压力及压力比见表。

表 各级名义压力及压力比下表

②确定各级容积效率

i.确定各级容积系数。取各级相对余隙容积和膨胀指数如下。 06.01=α 010.02=α 已知

根据公式

∑-=-1

11

i i k k ϕ 可得石油气的等熵指数k=

由等熵指数k 球的膨胀指数20.11=m ，25.12=m 则可得 873.0)1(111

1

11=--=m v ε

αλ ， 791.02=v λ

ii.选取压力系数：

97.01=p λ 99.02=p λ iii.选取温度系数：

96.01=t λ 97.02=t λ iv.选取泄漏系数：

971.01=l λ 973.02=l λ v.确定容积效率：

l t p v v λλλλη= 789.01=v η 739.02=v η

③确定析水系数ϕλ 第一级无水分析出，故0.11=ϕλ。而各级进口温度下的饱和蒸汽压sa p 由文献差得Pa p sa 23351=，Pa p sa 23352=

99.012

221

112=--=εϕϕλϕsa s sa s p p p p

④确定各级行程容积 31

101201.0m n q V v v

s ==

η 32

2

122120033.0m T T p p n q V v s s v s ==ηλϕ

⑤确定各汽缸直径，行程和实际行程容积 已知转速n=422r/min ，行程s=240mm ，得活塞平均速度

s m sn v m /38.330/== 取活塞直径d=45mm ，得

181.02

22

11=+=d s V D s πm

根据汽缸标准，圆整为mm D 1901=，实际行程容积3101323.0m V S =。活塞

有效面积为2221'

10551.04

2

m d D A p =-

=

π

π

,理论有效面积210499.0m A p =。

同理，m d s V D s 099.02

22

22=+=π，根据汽缸直径标准，圆整为mm D 1002=，