Проектирование газового поршневого компрессора 2ГV10-5/13, страница 3

Уточнение параметров сжимаемого газа по ступеням производится в связи с округлением диаметров, учётом потери давления в клапанах, уточнением объёма мёртвого пространства, учётом потерь давления в теплообменниках, учётом условий охлаждения цилиндров, утечками и перетечками газа через клапаны и уплотнения.

4.1.Расчет промежуточного давления.

Расчет ведется из условия изменения массового расхода через ступени , из-за не плотностей и выпадений влаги в промежуточных теплообменниках.

где - массовый расход на всасывании i-й ступени ;

относительная потеря производительности  при конденсации паров в теплообменнике i-й ступени и из-за не плотности i-й ступени соответственно.

Промежуточное давление:

где относительные потери давления на всасывании i-й ступени;

температура всасываемого газа ступеней;

коэффициенты производительности ступени;

действительное давление всасывания.

   

Действительные степени повышения давления в ступенях:

         

где  действительное давление нагнетания i-й ступени;

    

                    

Определяем действительный объем мертвого пространства:

где объем линейного мертвого пространства,

h=(1,5…3)10^-3 –линейное мертвое пространство, м; м.

         

объем мертвого пространства до первого поршневого кольца; - расстояние до первого поршневого кольца , м; принимаем  м; зазор между поршнем и цилиндром.

объем мертвого пространства в каналах клапанов, определяются по справочнику см. табл.3.1.

 объем мертвого пространства подсоединительных клапанов, определяются из чертежа см. лист.1 :

Относительные величины мертвого пространства после уточнения равны:

где объем цилиндра i-й ступени.

 .

4.2.Определение индикаторной мощности компрессора.

Определение индикаторной мощности компрессора ведется по уравнению:

Индикаторная мощность i-й ступени равна :

где                                

секундная теоретическая производительность ступени;

величины , определяемые по формулам:

          

4.3.Определение мощности потребляемой компрессором.

Определение мощности потребляемой компрессором ведется по уравнению

где h_мех- механический коэффициент полезного действия , 0,85.

Определяем коэффициент полезного действия компрессора:

        

где изотермическая мощность компрессора.

4.4.Выбор двигателя.

Двигатель выбираем по каталогам в зависимости от номинальной мощности компрессора , скорости вращения вала компрессора. Запас мощности составляет 15-25%.

При мощности компрессора N=3,15. Выбираем двигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А ( при синхронной частоте вращения 1500 об/мин ), климатическое исполнение У, общего применения. Характеристика двигателя сведена в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.Характеристика двигателя.

Тип	Nн; кВт	Мвр/Мн	Мп/Мн	Мmin/Мн
4А280S4У3	11

5.Динамический расчет и уравновешивание компрессора.

Исходные данные:

Диаметры цилиндров :                                         D₁=0,1м;               D₂=0,058м;

Показатели политропы сжатия:                           n_I=1,34;                 n_II=1,36;

Показатели политропы расширения:                   m_I=1,27;                m_II=1,29;

Индикаторная мощность:                                     Nu_I=1,24кВт;          Nu_II=1,35кВт.

Относительные величины мертвых пространств:a_I=0,1;                 a_II=0,12;

Радиус кривошипа                                                R=S/2=0,0375м;

Угловая скорость вращения вала:    `                  w=2Пn=157 рад/c;

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна:l=R/L=0,17;

5.1.Определение движущихся масс компрессора.

Масса возвратно–поступательного движения частей равна:

где m_n- масса поршня , 1.34кг;

m_ш- масса шатуна , 2,5кг

2.Расчет противовесов.

Масса колена, приведенная к пальцу кривошипа.

m_k- масса колена вала;

m₁- неуравновешенные массы вала;

m_ш- масса шатуна.

Рисунок 5.1. Схема коленчатого вала.

Уравновешивание вращающих масс:

Не уравновешивание вращающих массы коленчатого вала и части шатунов создают неуравновешенные силы инерции, действующие на вал в плоскости кривошипа:

Сила инерции I_r легко может быть уравновешенная двумя одинаковыми противовесами, закрепленных на щеках коленчатого вала, со стороны противоположной шейке, т.к радиус крепления противовесов равен радиусу кривошипа, то их общая масса, кг, состоит:

5.2.Расчет маховика. Построение силовых диаграмм.

На ось шатунного пальца действует суммарная сила P_å, направленная вдоль оси цилиндра.

где Р_г- газовая сила действующая на поршень;

F_тр.пс.- сила трения в поступательно движущихся парах;

I_пс.- сила инерции поступательно движущихся масс.

Построение индикаторных диаграмм.

Схематизированные индикаторные диаграммы строятся в координатах усилие-ход поршня. Сначала на диаграммы наносятся средние усилия всасывания и нагнетания.

Линию сжатия строят в соответствии с уравнением политропы сжатия:

где Р_г1,S₁- координаты точки соответствующей началу сжатия.

где a- относительно мертвое пространство; a_I=0,05;a_II=0,1.

r- радиус кривошипа, 0,0013м.

Р_гi,S_i- координаты текущих точек.

Линию расширения строят в соответствии с уравнением политропы расширения:

                                                                                (5.9)

где Р_г3,S₃- координаты точки соответствующей началу расширения.

                                                                                   (5.10)

где a- относительно мертвое пространство; a_I=0,05;a_II=0,1.

r- радиус кривошипа, 0,013м.

Р_гi,S_i- координаты текущих точек.