过程流体机械课设计.doc

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，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 (1-1) 两级压缩总压力比 取 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 ， (1-2) 表1-1各级名义进、排气压力（MPa） 级次 名义吸气压力P1 名义排气压力P2 Ⅰ 0.1 0.29 Ⅱ 0.29 0.9 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： （1-3） 介质是空气，k=1.4。 计算结果如表1-2示。计算结果表明排气温度T2＜160℃，在允许使用范围内。 表1-2各级名义排气温度 级次 名义吸气温度 计算参数 名义排气温度 Ⅰ 20 293 2.9 1.4 1.355 27.1 300.1 Ⅱ 25 298 3.1 1.4 1.382 34.5 307.5 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。由排气系数计算公式： （1-4） 分别求各级的排气系数。 1.3.1计算容积系数 （1-5） 其中，多变膨胀指数m的计算按表1-3得： 表1-3按等熵指数确定气缸膨胀过程等端点指数 进气压力×105Pa 任意k值时 K=1.40时 1.5 m=1+0.5(k ?1) 1.20 1.5～4.0 m=1+0.62(k ?1) 1.25 4.0～10 m=1+0.75(k ?1) 1.30 10～30 m=1+0.88(k ?1) 1.35 30 m=k 1.40 I 级多变膨胀指数mⅠ=1.20 II级多变膨胀指数mⅡ=1.30 则各级容积系数为： 1.3.2 压力系数的选择 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 =0.97, =0.99（选择范围：Ⅰ级0.95～0.98；多级0.98～1.0） 1.3.3 温度系数的选取 考虑到压缩比不大，气缸有较好的水冷却，气缸尺寸及转速中等，从图II-1-6 查得λT在0.935～0.975范围内，可选取λTⅠ=λTⅡ=0.96。 1.3.4 泄漏系数的选取 1.3.5 各级排气系数计算结果列入表1-5 表1-5 各级排气系数计算结果 级数 Ⅰ 0.786 0