Расчет и проектирование поршневых компрессоров на нормализованных базах

Страницы работы

Содержание работы

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра криогенной техники

Курсовая работа

Расчёт и проектирование поршневых компрессоров на нормализованных базах

Выполнил: студент 443 группы

Литвинович А.В.

Принял: Прилуцкий А.И.

Санкт-Петербург

2010

Исходные данные

Род сжимаемого газа

сухой воздух

Объёмная производительность компрессора,

приведенная к условиям всасывания

Vвс=12 м3 /мин

Давление на входе в 1-ю ступень компрессора

Pвс=0,1 МПа

Давление на выходе из последней ступени компрессора

Pнг=0,9 МПа

Температура всасываемого газа

Твс=293 К

Охлаждение

водяное

Тип компрессора

стационарный

1. Расчёт и проектирование поршневых компрессоров на нормализованных базах

1.  Принимаем  значениями температур и давлений нагнетания и всасывания

Tвс1= 293 К

Твс2= 313 К

k = 1.4 –показатель адиабаты

2.  Определение базы компрессора

В зависимости от заданной производительности компрессора по табл. 2.1 [1]выбирается база

Выбираем прямоугольную базу.

3.  Предварительное определение мощности компрессора

Nизмощность, затраченная на сжатие и перемещение газа при постоянной температуре

Nk- мощность на валу

- изотермный КПД компрессора

4.  Определение параметров базы

По полученной величине  , используя данные, приведённые на рис. 2.1 [1], определяется число рядов для выбранного типа базы.

Выбираем прямоугольную двухрядную базу.

Условия безопасной эксплуатации компрессора:

 - для стационарного компрессора

5.  Определение номинального усилия базы

Средняя мощность, затрачиваемая на сжатие газа в отдельном ряде поршневой машины:

lnNp = 3.45

По рис. 1.7 [1] определяем lnПб, а затем и номинальное усилие базы

lnПб=3.7

Параметры базы:

Шифр базы

Пб,кН

мм

 ,

кВт

dшт,

мм

n,

М25-2

25

2

100

40-50

32

12.50

6.  Определение плотности газа по ступеням

R=287.1 кДж/кгК– универсальная газовая постоянная

7.  Определение массового расхода газа через компрессор

 

mмассовый расход за один оборот коленчатого вала

2. Конструктивный расчёт компрессора

1.  Определение предварительных значений относительных мёртвых пространств по ступеням

Относительное мёртвое пространство i-ой ступени сжатия ориентировочно можно определить на основании уравнения:

где = 0.07 – относительное мёртвое пространство 1 ступени сжатия

Малым компрессорам с торцевым расположением клапанов соответствует значение

= 0.11

Тогда

а2=0.11+0.03(2-1)=0.16

2.  Расчёт объёмного коэффициента

np - показатель условной политропы конечных параметров при расширении газа из мёртвого пространства ступ0ени

К = 1.4 – показатель адиабаты

3.  Расчёт коэффициента подогрева

Коэффициент подогрева представляет собой отношение температуры на входе в i-ю ступень  к температуре газа в цилиндре в конце процесса всасывания , т.е.

 

При этом

 будет

,

где – повышение температуры свежего газа в цилиндре при контакте его со стенками рабочей камеры, более теплыми, чем рабочий газ.

Вычисление величины Тi при инженерных расчетах затруднительно. Поэтому, рассчитываем коэффициент подогрева по эмпирическому уравнению

, где

- относительные тепловые потери, связанные с разогревом стенок цилиндра за счёт механического трения при

С = 0.01 – коэффициент, учитывающий способ охлаждения ступени (водяное)

4.  Выбор коэффициента давления

учитывает газодинамические потери на линии всасывания и равен отношению давления в цилиндре i-й ступени в конце процесса всасывания  к давлению на входе в ступень

1 ступень

2 ступень

5.  Оценка статической негерметичности элементов ступени

Статическая негерметичность характеризуется величиной протечек через уплотнение поршня и закрытые клапаны.

 - суммарные относительные протечки через закрытые клапаны ступени

 - относительные протечки через уплотнение поршня

6.  Задание коэффициента влажности

 - оценивает содержание в сжимаемом газе влаги, которая обычно выделяется в теплообменнике и влагомаслоотделителе после первой ступени сжатия.

Задаемся:

7.  Определение коэффициента подачи ступени

8.  Определение рабочих объёмов цилиндров

Рабочий объем цилиндра i-й ступени Vhi и массовый расход газа через него за один цикл mi связаны между собой уравнением

 - массовый расход газа через цилиндр за 1 цикл

 - рабочий объём цилиндра i-ой ступени

Zцi - число цилиндров i-ой ступени

(cм. п. 1.7)

м3

 м3

9.  Определение активной площади поршней и диаметров рабочих цилиндров

Под активной площадью поршня отдельного цилиндра i-ой ступени следует понимать ту его часть, на которую действует давление газа соответствующей ступени сжатия.

Рассчитываем диаметры рабочих цилиндров:

 

             Принимаем  

        Принимаем                         По округлённому значению диаметров определяем новое значение .

 м3

10.   Расчёт поршневых сил

Силы, направленные от вала в сторону цилиндропоршневой группы принимаем со знаком «+». Силы, направленные в противоположную сторону – со знаком «-».

Величина газовой поршневой силы определяется уравнением

давление газа в i-ой ступени
 - число ступеней ряда

 - перегрузка базы  (

 – площадь, на которую действует давление газа

1-ый ряд:

Верхняя мертвая точка

Нижняя Мёртвая Точка

2-ой ряд:

Похожие материалы

Информация о работе