兩列二級二缸雙作用無油潤滑對稱平衡型熱力、動力計算

1、活塞壓縮機原理課程設(shè)計石油氣壓縮機設(shè)計公司：學(xué) 員 姓 名：指 導(dǎo) 教 師：日期：已知數(shù)據(jù)一、結(jié)構(gòu)形式兩列二級二缸雙作用無油潤滑對稱平衡型二、工藝參數(shù)級名義吸氣壓力 p1=0.01MPa(表壓) 吸氣溫度Ts1=18級名義排氣壓力 p1=1.3MPa(表壓) 吸氣溫度Ts2=30排氣量（級吸入狀態(tài)）Vd=70m³/min級排氣溫度 Td2140相對濕度 =0.8三、結(jié)構(gòu)參數(shù)活塞行程：S=2r=2 x 120=240mm電機轉(zhuǎn)速：n=496r/min活塞桿直徑：d=70mm電機：JB500-12型隔爆式異步電動機，500KW連接：電動機轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸端（電機轉(zhuǎn)子兼做飛輪）運動部件質(zhì)量

2、：名稱級級活塞組件十字頭組件連桿組件188.7689.0386.025162.6989.0386.025石油氣組成成分石油氣成分N2C1C2C3C4C5H2O體積/%(ri)1.07180.1544.4465.9123.1251.7073.584計算過程一、壓力比確定一級吸氣壓力ps10.11MPa(a)，二級排氣壓力pd21.4MPa(a)總壓力比= pd2 / ps1=12.73壓力比分配1=2=3.57二、壓縮性系數(shù)一級吸氣N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12Z1s1110.90.90.9吸氣溫度 K291291291291291291吸氣壓力 Mpa0.110.110.110

3、.110.110.11Zm1=(XiZi)0.953406一級排氣N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12Z1d1110.960.940.9排氣溫度 K373.1691373.1691373.1691373.1691373.1691373.1691排氣壓力 Mpa0.3924280.3924280.3924280.3924280.3924280.392428Zm2=(XiZi)0.958203二級吸氣一級排氣N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12Z1d1110.90.90.9排氣溫度 K303303303303303303排氣壓力 Mpa0.3924280.3924280.392

4、4280.3924280.3924280.392428Zm3=(XiZi)0.953406二級排氣N2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12Z2d110.980.960.760.74排氣溫度 K396.5906396.5906396.5906396.5906396.5906396.5906排氣壓力 Mpa1.31.31.31.31.31.3Zm4=(XiZi)0.948958三、過程指數(shù)絕熱指數(shù)KmN2CH4C2H6C3H8C4H10C5H12Vi1.071%80.154%4.446%5.912%3.125%1.707%k1.41.321.271.161.11.081Km-1=ViKi-1

5、=3.59Km=1.268n1=0.98 x Km=1.243n2=Km=1.268四、各級排氣溫度排氣溫度Td=Ts(n-1)/n一級排氣溫度Td1=291x3.57(1.243-1)/1.243=373.17K=100.17二級排氣溫度Td1=303x3.57(1.268-1)/1.268=396.59K=123.59五、各項系數(shù)1)容積系數(shù)v= 1-a(1/m-1)第一級相對余隙容積a1=0.1第二級相對余隙容積a2=0.12膨脹系數(shù)m=1+0.5(k-1)第一級膨脹系數(shù)m1=1+0.5(1.243-1)=1.134第二級膨脹系數(shù)m2=1+0.5(1.268-1)=1.166第一級容積系

6、數(shù)v1=1-0.1(3.57(1/1.134)-1)=0.79第二級容積系數(shù)v2=1-0.12(3.57(1/1.166)-1)=0.752)壓力系數(shù)一級二級進氣相對壓力損失 s10.03進氣相對壓力損失 s20.023排氣相對壓力損失 d10.07排氣相對壓力損失 d20.053666667相對壓力損失01=s1+d10.1相對壓力損失02=s2+d20.076666667壓力系數(shù)p=1-(1+a)pa/(nvp1)進氣壓力損失pa= ps s第一級進氣壓力損失pa1= ps1 s1=0.11x0.03=0.0033第二級進氣壓力損失pa2= ps2 s2=0.39x0.03=0.009第一

7、級壓力系數(shù)p1=1-(1+0.1)0.0033/(1.243x0.79x0.11)=0.97第二級壓力系數(shù)p2=1-(1+0.12)0.009/(1.268x0.75x0.39)=0.993)溫度系數(shù)t1=t2=0.934)析水系數(shù)=(p1-ps1)p2(p2-ps2)p1第一級進氣溫度下的飽和蒸汽壓力ps1=0.0020644MPa第二級進氣溫度下的飽和蒸汽壓力ps2= 0.0042455Mpa=0.11-0.8X0.00206440.390.39-0.0090.11=1第二級排氣溫度下的飽和蒸汽壓力ps3=0.21809Mpa，ps1=0.021Mpa< ps3，第二級排氣處無水析出

8、。5)泄漏系數(shù)l泄漏系數(shù)l第一級第二級氣閥0.020.02活塞環(huán)0.0060.006填料0.0010.001l=1/(1+v)0.9689922480.968992248六、氣缸各參數(shù)1)氣缸工作容積計算第一級氣缸行程容積Vh1=Vd/(v1p1t1l1n)Vh1=70/(0.79 x 0.97 x 0.93 x 0.97 x 496)=0.204 m³第二級氣缸行程容積Vh2=Vdnps1pd1Ts2Ts1v2p2t2l2Vh2=70×0.11×303×1496×3.57×291×0.75×0.99×0

9、.93×0.97=0.061m³2)氣缸直徑計算氣缸直徑D=(2Vh/sz+d²/2)第一級氣缸直徑D1=(2×0.204/3.14/0.24+0.07²/2)=0.7378m第二級氣缸直徑D2=(2×0.061/3.14/0.24+0.07²/2)=0.4057m3)圓整氣缸直徑第一級氣缸直徑D1=0.74m第二級氣缸直徑D2=0.41m4)第一級缸徑比1=s/D1=0.24/0.74=0.324 第二級缸徑比2=s/D2=0.24/0.41=0.585 活塞平均速度vm= sn/30=0.24×496/30=3

10、.968 m/s七、復(fù)算壓力比1)圓整后行程容積V'h1=s(2D1²-d²)/4=0.24×3.14×(2×0.74²-0.07²)/4 =0.206 m³V'h2=s(2D2²-d²)/4=0.24×3.14×(2×041²-0.07²)/4 =0.062 m³2)壓力比復(fù)算第一級名義排氣壓力pd1=Vh1V'h2/(V'h1Vh2) pd1=0.204×0.062×3.57/0.

11、206/0.061=0.398 MPa第一級名義壓力比1=pd1/ps1=0.398/0.11=3.62第二級名義壓力比2=pd2/ps2=1.4/0.398=3.513)復(fù)算容積系數(shù)第一級容積系數(shù)v1=1-0.1(3.62(1/1.13)-1)=0.7889第二級容積系數(shù)v2=1-0.12(3.51(1/1.13)-1)=0.75674)復(fù)算氣缸行程容積第一級氣缸行程容積Vh1=Vd/(v1p1t1l1n)Vh1=70/(0.7889 x 0.97 x 0.93 x 0.97 x 496)=0.205 m³第二級氣缸行程容積Vh2=Vdnps1pd1Ts2Ts1v2p2t2l2Vh

12、2=70×0.11×303×1496×3.57×291×0.75×0.99×0.93×0.97=0.061m³5)復(fù)算氣缸直徑第一級氣缸直徑D1=(2×0.205/3.14/0.24+0.07²/2)=0.74m第二級氣缸直徑D2=(2×0.061/3.14/0.24+0.07²/2)=0.404m氣缸直徑圓整后，仍能滿足設(shè)計要求八、各級壓力及壓力比第一級實際進氣壓力p's1=(1-s1)ps1=(1-0.03)0.11=0.1067 MPa第一級

13、實際排氣壓力p'd1=(1+d1)pd1=(1+0.07)0.398=0.426 MPa第二級實際吸氣壓力p's2=(1-s2)ps2=(1-0.023) 0.398=0.417 MPa第二級實際排氣壓力p'd2=(1+d2)pd2=(1+0.054)1.4=1.475 MPa第一級實際壓力比'1=1(1+1)= 3.62(1+0.1)=3.985第二級實際壓力比'2=2(1+2)= 3.51(1+0.077)=3.782九、功率計算Ni=n60p'si'viV'hinini-1i(1+0i)ni-1ni-1N1=49660

14、15;0.1067×0.7899×0.205×1.241.24-13.621+0.11.24-11.24-1=226871.7 WN2=49660×0.417×0.7567×0.061×1.241.24-13.511+0.0771.24-11.24-1=243187.4 W總的指示功率Ni= N1+ N2=226871+243187=470059 W機械效率m=0.94軸功率Nz= Ni/m=470059/0.94=500066.5 W十、各級壓縮終了溫度第一級壓縮終了溫度T1=Ts1*1(n-1)/n=291×3

15、.985(1.243-1)/1.243=381.3K /108.3第二級壓縮終了溫度T2=Ts2*2(n-1)/n=303×3.782(1.268-1)/1.268=401.5K / 128.5第一級排氣溫度Td1=Ts1*1(n-1)/n=291×3.62(1.243-1)/1.243=374.3K / 101.3第二級排氣溫度Td2=Ts2*2(n-1)/n=303×3.51(1.268-1)/1.268=395.3K / 122.3十一、活塞氣體力第一級活塞面積蓋側(cè)Ac1=D1²/4軸側(cè)As1=Ac1-d²/40.4300840270.4

16、26235576第二級活塞面積蓋側(cè)Ac2=D1²/4軸側(cè)As2=Ac2-d²/40.1320254290.128176978外止點內(nèi)止點一級所受最大活塞力Fa1=-p'd1Ac1+p's1As1-137897.4 NFt1=-p's1Ac1+p'd1As1135845.9 N二級所受最大活塞力Fa2=-p'd2Ac2+p's2As2-141360.7 NFt2=-p's2Ac2+p'd2As2134080.6 N各列受力均勻度u=(Pmax+Pmin)/(2Pmax)=1.02u>0.6十二、氣缸壓力指示

17、圖第一級縱坐標第二級縱坐標線性余隙容積S0=S*a0.0240.0288蓋側(cè)吸氣端氣體力Fcs=Acp'sN45889.9656730.0299562154997.5214435.98985391蓋側(cè)排氣端氣體力Fcd=Acp'dN183376.7536120194755.1112127.4458888軸側(cè)吸氣端氣體力Fss=Asp'sN45479.3359529.7612440353394.3812834.94077427軸側(cè)排氣端氣體力Fsd=Asp'dN181735.8732118.9262235189078.1328123.7309282氣缸壓力指示圖橫

18、坐標單位：mm，線性余隙容積S01=S*a1=240×0.1=24mm，S02= S*a2=240×0.12=28.8mm，縱坐標取第一級蓋側(cè)排氣端氣體力為基準，高度120mm，比例因子k=183376.7536 /120=1258.14 N/mm。氣體力指示圖復(fù)核蓋側(cè)指示圖面積S1mm28934.12019779.5287軸側(cè)指示圖面積S2mm28832.55729415.2526蓋側(cè)循環(huán)指示功Wc=S1k/1000N.m13652.5828414944.48521軸側(cè)循環(huán)指示功Ws=S2k/1000N.m13497.3805414387.82047總的指示功W=Wc+W

19、sN.m27149.9633829332.30567指示功率N=Wn/60W224439.6973242480.3936誤差=(Ni-N)/Ni1.32%0.06%過程指數(shù)復(fù)核過程指數(shù)n=lg(pd/ps)/lg(S/S'd)1.2711.2435壓縮終了時氣缸容積的長度S'd（由氣體力指示圖求得）99.4686.65誤差-0.27%-0.03%膨脹指數(shù)n=lg(ps/pd)/lg(Sd/S's)1.16581.132膨脹終了時氣缸容積的長度S'd（由氣體力指示圖求得）85.281.61誤差0.05%0.21%十三、慣性力計算活塞重量m1kg188.76162.

20、69十字頭重量m2kg89.0389.03連桿重量mlkg86.02586.025m'l=0.4mlkg34.4134.41往復(fù)運動質(zhì)量ms=m1+m2+m'lkg312.2286.13曲軸半徑rm 0.120.12曲軸旋轉(zhuǎn)角速度w=n/3051.94151.941連桿長度lm 0.60.6曲軸旋轉(zhuǎn)半徑與連桿長度比=r/l0.20.2第一級縱坐標第二級縱坐標最大慣性力Imax=msrw2(1+)121287.579.36937111159.572.7417最小慣性力Imin=-msrw2(1-)-80858.3-52.9129-74106.3-48.4945慣性力圖復(fù)核第一級第二級S14111.7633776.139S24135.0143789.235S1/S20.9943770.996544十四、綜合活塞力圖摩擦力計算第一級縱坐標第二級縱坐標摩擦力Ff=0.65Ni(1/m-