1、.压缩机课程设计学 号: 班 级: 姓 名: 专 业: 指导老师: 二零一三年七月课程设计题目已知参数：排气量1.5（）进气压力0.5MPa排气压力6.8MPa(表压)进气温度293K转速375rpm行程300mm相对湿度80%冷却水温303K工作介质天然气结构形式L型，双级，双作用设计任务：对活塞压缩机进行热力和动力计算。热力计算一、 设计原始数据：排气量：进气压力：Ps=0.5MPa(绝对压力)进气温度：ts=293K排气压力：Pd=6.9MPa(绝对压力)二、 热力计算：1、 计算总压力比: 2、 压力比的分配： 3、计算容积系数： 查工程热力学（第四版）沈维道主编，得： 20，0.5M
2、Pa时，天然气; 30,1.8575MPa时，天然气； 50，6.9MPa时，天然气。所以可以大致取值： 第级压缩过程，绝热指数； 第级压缩过程，绝热指数。查往复活塞压缩机郁永章主编，P31，表1-2算得： 第级压缩过程，膨胀指数； 第级压缩过程，膨胀指数。据往复活塞压缩机郁永章主编，P29内容可取： 第级压缩过程，相对余隙容积； 第级压缩过程，相对余隙容积。由公式： ，得： 第级压缩过程，容积系数； 第级压缩过程，容积系数。4、确定压力系数：由于各级因为弹簧力相对气体压力要小的多，压力系数在0.981.0之间。故取： 第级压力系数； 第级压力系数。 5、确定温度系数：查往复活塞压缩机郁永章主
3、编，P32，图1-23. 由于所设计的压缩机为水冷式压缩机，且天然气成分多为小 绝热指数的多原子气体。故查表在区中查。查得： 第级压缩过程，温度系数； 第级压缩过程，温度系数。 6、计算泄漏系数：据往复活塞压缩机郁永章主编，P47内容，可查得如下表格： 项目相对 泄漏值 级 次第一级第二级气阀一级0.020.02二级活塞环一级0.0060.006二级填料一级0.00120.00180.0018二级总相对泄漏量0.0290.02780.97180.97307、计算析水系数： 因进入第二级前气体压力为，设冷却后气体温度为。由往复活塞压缩机郁永章主编，P318附录表2，查得20时的饱和蒸汽压；35时
4、的饱和蒸汽压.故，有水分析出。第二级的析水系数为： 8、计算气缸的工作容积：第级气缸的工作容积： 第级气缸的工作容积： = =0.0169、 确定缸径及实际工作容积：已知n=375rpm,行程S=300mm,得活塞平均速度： 取活塞杆直径d=30mm。由于得： 圆整成：圆整后的实际行程容积：圆整成：圆整后的实际行程容积：10、 调整余隙容积：可以用调整相对余隙容积的办法，维持压力比不变。即第一级气缸直径增大了，相对余隙容积也相应增大，使吸进的气量不变；第二级气缸直径缩小了，相对余隙容积也缩小，使二级吸进的气量也不变。由此可得：一级新的容积系数：一级新的相对余隙容积： 二级新的容积系数： 二级新
5、的相对余隙容积： 11、 计算各列最大活塞力：据往复活塞压缩机郁永章主编，P35,图1-27，取进排气相对压力损失： 气缸内实际进、排气压力： 轴侧和盖侧活塞面积分别为：（单位：） 轴侧As盖侧Ac第一级0.098270.09898第二级0.026170.02688最大活塞力（以连杆受拉伸为正）：活塞在外止点（盖侧）活塞在内止点（轴侧）垂直列（一级） =-127038N =125441N水平列（二级） =-131364N =125344N12、 验证连杆的强度： 为了保证两级的活塞质量相等，不妨用密度大的铸铁做低压级活塞，用密度小的铝做高压级活塞。 查参考书材料力学知： 铝在125时，弹性模量
6、为63GPa； 铸铁在100时，弹性模量约为100GPa。低压级的活塞杆： 高压级的活塞杆： 所以所选活塞杆的强度足够。13、 计算排气温度： 由于压缩指数比膨胀指数略微大一点，故取： 第一级压缩指数； 第二级压缩指数.第一级排气温度： 第二级排气温度： 14、 计算功率： = =226.324 Kw = =232.362 Kw 总的指示功率： Kw 取机械效率 得轴功率： Kw 电动机的余度取10.6%，则电动机取540Kw.15、 等温效率： 各级等温压缩功率： = =179.542 Kw = =179.905 Kw总的等温压缩功率： Kw等温指示效率： =78.4%等温轴效率： =73.
7、7%动力计算图解法图1 L型双级双作用压缩机结构示意图 1、 计算的原始数据：级气缸内实际进气压力 级气缸内实际排气压力 级气缸内实际进气压力 级气缸内实际排气压力 级气缸直径 级气缸直径 活塞杆直径 d=30mm级气缸的相对余隙容积 级气缸的相对余隙容积 活塞行程 S=300mm曲轴转速 n=375rpm曲柄连杆比 =0.2级气缸指示功率 级气缸指示功率 机械效率 级膨胀指数 级膨胀指数 级压缩指数 级压缩指数 由压缩机的零部件结构图得出：连杆组件总质量 十字头组件总质量 级铝活塞总质量 级铸铁活塞总质量 2、 绘制各级气体力指示图：取指示图的横坐标为活塞行程S，纵坐标为作用在活塞上的气体力
8、Fg.(1) 、一级盖侧气缸气体力1、膨胀过程 ,0其中按公式 求取2、 吸气过程 ，3、压缩过程 其中按公式：4、 排气过程 然后利用公式即可求得第一级盖侧气体力。带入数据可以得到如下公式：一级盖侧气体力： 同理（2） 、一级轴侧气体力： 由于大气压力相对来说非常小，所以忽略作用在连杆上的大气压力。 （3） 、二级盖侧气体力： （4） 、二级轴侧气体力： 使用matlab作气体力图如下:图2 气体力指示图3、 绘制活塞力图 1、惯性力的求解计算往复运动部件质量 级列 级列 各级惯性力的表达式为 级列 级列 其中和x的关系为当时： 当时： 2、 摩擦力的求解 假设往复摩擦力Ff是恒量，其值按活
9、塞式压缩机原理林梅主编，P104，式（6-40）计算。 级列 级列 叠加活塞力曲线，用matlab编程得如下活塞力图：图3 级列活塞力图图4 级列活塞力图4、 绘制切向力曲线各列切向力值按活塞式压缩机原理林梅主编，P108，式（6-51） 其中 气体力+惯性力+摩擦力用matlab绘制切向力图如下：图5 L型压缩机切向力图 图6 压缩机切向力合成图由活塞式压缩机原理林梅主编，P104，式（6-41）知，旋转摩擦力为： = =1740N将合成切向力曲线图的横坐标轴乡下移动相当于的距离，总切向力曲线是以移动后的新横坐标轴为计算依据。5、 计算飞轮矩：由积分可知，平均切向力为 校核作图误差：热力计算
10、得平均切向力为 作图误差为 故作图合格作得幅度面积矢量图，各切向力图各块面积值如下:()f1f2f3f4f5f6f7+116-44+113-782+453-418+562易得。所作图的切向力曲线的长度比例为： 作图时所取的力的比例为： 所以： 根据公式（6-65） 其中的取值依据为往复活塞压缩机郁永章主编，P107内容。由于电机功率大于150kW,所以取。 6、 绘制法向力图： 各列切向力值按活塞式压缩机原理林梅主编，P108，式（6-51）得： 其中 气体力+惯性力+摩擦力用matlab绘制切向力图如下：图6 法向力曲线图图7 法向力合成图 ;.翬翬Section 4：Writing (20
11、 Mins)_You should spend about 20 minutes on this task.The governments funds should be invested in teaching science rather than other subjects so as to help a country make progress and develop. To what extent do you agree or disagree?Give reasons for your answer and include any relevant examples from your own knowledge or experience.Write at least 150 words._建议栏学生问题课程规划.
