流体机械课程设计说明书.doc

1、2015 毕业论文专题 百手起驾 整理为您 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

2、 . 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 热力计算 1 百手起驾 整理为您 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

3、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 热力计算 2 百手起驾 整理为您 第二章 总体设计 2.1 设计活塞式压缩

4、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。 占地面积比较小。 因为载荷使机身主要产生

5、拉伸和压缩能力，所以机身的形状简单， 质量轻。 往复运动部件的惯性力垂直作用在基础山，而基础抗垂直振动的能力较强，所以它的尺寸较小。 在选择压缩机级数时要使机器消耗的功最小、排气量应在条件许可的范围内。机器的质量轻、造价低，要使机器具有较高的热效率，则级数越多越好，然而级数增多，则阻力损失增加，机器的总效率反而降低，架构也更加复杂，在家更大大上升 2.3 压缩机的驱动 活塞式压缩机的驱动包括机和传动装置，本设计中拟采用电动机驱动，这是综合考虑使用部门的动力装置，压缩机的功率和转速、工作条件来选定电动机的型式 热力计算 3 百手起驾 整理为您 2.4 压缩机的转速和行程的确定 转速和 行程的选取

6、对机器的尺寸、质量、制造难易和成本有重大影响，并且还直接影响机器的效率、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。 应为： （ 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面积，所以气阀管道中的阻力很大，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。 微型和小型压缩机为使结构紧凑而只能采用小行程，虽有较高的转速，但活塞平均速度却较低， 只有 2 米 /秒左右。在一定的活塞速度下，活塞行程的选取与下列因素有关：

7、（ 1） 排气量的大小：排气量大者行程应取得长些，反而则应短些。 （ 2） 机器的结构型式：考虑到压缩机的使用和维护条件，对于立式、 V 型、 W型、扇形等结构，活塞行程不宜取得太长 （ 3） 行程的确定 PAS 式中 S 活塞行程 A 系数，其值在 0.0620.095 之间 P 活塞力（吨） 则 131.0085.09.1)095.0062.0( S 取 S=120mm 转速的确定 近代压缩机的转速 n 通常在下列范围： 微型和小型 10003000（转 /分） 中型 5001000（转 /分） 大型 250500（转 /分） 查表得，取 n=740 转 /分 热力计算 4 百手起驾 整理

8、为您 第三章 热力计算 压缩机的热力的热力计算式根据气体压力容积和温度之间存在一定的关系，结合压缩机的具体特性和使用要求而进行的，其目的是要求得到最有力的热力参数（各级的吸排气温度、所消耗力）和适宜的主要结构尺寸（活塞行程、汽缸直径等） 已知：设计 条件： 排气体积： 8 min/3m 压缩介质：空气 吸气压力： 1.2 大气压 排气压力： 1MPa 第一级排气温度： 20 第二级排气温度： 25 吸入气体的相对湿度： =0.8 3.1 确定各级压力比 3.1.1 最佳压力比 最适宜级数确定后，需进行各级压力比的分配，压力比分配通 常按最省功的原则进行。在同样级数下，各级压力比相等时总压缩功耗

9、最小。 理论上，两级压力比相等，且等于总压力比的平方根时总循环功最小。即： 两级总压力比 为： 12PPi （ 3-1） 33.912.012.1 t 各级压力比 0 5 5.333.921 i 但为了使第一级有较高的容积系数，第一级的压力比取稍低值 各级进、排气压力比列表如 3-1： 热力计算 5 百手起驾 整理为您 表 3-1 各级名义进、排气压力 （ 510 Pa） 3.2 计算各级排气温度 气体受到压缩时 ,气体的温度会升高 ,按多变过程方程可得压缩后气体的温度可用下面公式求得 : kksd PPTT /)1(12 )/( （ 3-2） 公式中 k 为绝热过程指数，介质为空气，可 取

10、k=1.4 。计算结果见表 3-2： 表 3-2 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 K k kk ）（ 1 K 20 293 3.05 1.4 1.375 129.9 402.9 25 298 3.06 1.4 1.377 137.3 410.3 3.3 确定各级容积效率 3.3.1 确定各级容积系数 :查得绝热指数为 K=1.4，各级膨胀过程的等端点指数 m为 2.114.15.0115.01 ）（）（ km 25.114.162.01162.012 ）（）（ km 容积系数： )1(1 1 mv （ 3-3） 先初步确定各级气缸的相对佘隙容积 1.01 12.0

11、2 85.0)105.3(1.01 2.1 11 v 83.0)106.3(12.01 25.1 12 v 级数 名义吸出压力 1p 名义排出压 2p 压力比 1.2 3.66 3.05 3.66 11.2 3.06 热力计算 6 百手起驾 整理为您 3.3.2 选取压力系数 97.0,96.0 21 pp 3.3.3 选取温度系数 91.0,92.0 21 tt 3.3.4 计算各级凝析系数 第一级无水析出，故 11 查表得：在 20和 25时，水的饱和蒸汽压分别为 K P aPK P ap bb 1 6 6.3,3 3 7.2 21 3 . 1 7 0 M Pa5 . 7 0 2 3 M

12、P a05.3103 3 7.28.0 3111 bI P 故有水析出 凝 析系数 11111111 PPPP PP kbkkbic （ 3-4） 9930.005.310170.3110366.0 10337.28.01012.0 36 362 3.3.5 选取泄漏系数 ：列表如 3-3 表 3-3 各级各部位相对泄漏系数值 泄漏部位 相对泄漏值 填料 1pV 0.006 2pV 0.001 气阀 1V 0.02 2V 0.02 热力计算 7 百手起驾 整理为您 活塞环 1rV 0.06 2rV 0.06 总相对泄漏 V 级 0.0276 级 0.027 泄露系数 )1(1 Vl 级 0.9

13、73 级 0.973 3.3.6 抽加气系数 因级间无排气，无加气，故： 10201 3.4 确定各级气体的可压缩性系数 级次 名义压力（ Pa510 ） 名义温度（ K） 临界值 对比压力 对比温度 可压缩性系数 1P 2P 1T 2T cP cT 1rP 2rP 1rT 2rT 1z 2z I 1.2 3.66 293 402.9 3.775 132.42 0.319 0.970 2.213 3.04 1 1 II 3.66 11.2 298 4103.3 3.775 132.42 0.970 2.97 2.250 3.10 1 0.99 3.5 确定各级行程容积 dK KKLkTkpkv

14、k khk VZTP ZTPV 11111 111101 （ 3-5） 热力计算 8 百手起驾 整理为您 m i n9 5 2.10812 9 31012.0 12 9 31012.09 7 3.092.096.085.0 11 3661 mV h m i n6 9 7.3812 9 3103 6 6.0 99.02 9 81012.09 7 3.091.097.083.0 19 9 8.0 3662 mV h 3.6 确定活塞杆直径 初步确定各级等温功率 iN 及最大轴功率 N 按照理想气体的等温功率 sd ppmsis VPN ln6 3 4.1（ 3-6） 5 0 8 9.5306.3l

15、n866.3634.1 4 9 2 6.1705.3ln820.1634.121 isisNN由比较可知，两列轴功率相等，按公式 （ 3-7）计算： NNisis （ 3-7） 式中： 等温功率isN 轴功率N 由表查得，初步确定 56.0is ，活塞杆直径为 30mm 3.7 计算气缸直径 对于活塞杆不贯穿的双作用汽缸 22 21 dsniVD t （ 3-8） m29.02 8 1 1.0203.017 4 012.0 9 5 2.102 21 圆整为mD m17.01 6 4 2.0203.017 4 012.0 6 9 7.32 22 圆整为mD 热力计算 9 百手起驾 整理为您 3.

16、8 修正各级公差压力和温差 3.8.1 确定各级实际行程容积 sndDV 442 221 （ 3-9） m i n/6 6 8.117 4 012.0)4/03.01 4 1 6.34/29.01 4 1 6.32( 3221 mV t m i n/9 6 8.37 4 012.0)4/03.01 4 1 6.34/17.01 4 1 6.32( 3222 mV t 3.8.2 修正各级公称压力 11 / hkhhkhk VVVV （ 3-10） 11, hh VV 修正后前的一级行程容积 , hkhkVV 修正前后的 K 级行程容积 计算结果如下表 表 3-5 修正各级公称压力 级次 I II 计算行程容积 3,mVh 10.952 3.697 实际行程容积 3,mVh 11.668 3.968 修正系数 k 1 0.99 1k 0.99 - 名义进气压力 kP11.2 3.66 kkk PP 111 1.2 3.62 名义排气压力 kP23.66 11.2 kkk PP 212 3.62 11.2 修正后的名义压力比 12 kk PP 3.02 3.09