校核计算2D12-902-20对称平衡式无油润滑压缩机

东北石油大学本科课程设计摘要概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，系统介绍了2D12-90/2-20对称平衡无油压缩机热力计算和动态计算的基本原理和方法。压缩机的热力学计算是以热力学理论为基础，根据气体压力、体积和温度之间的一定关系，结合压缩机的具体工作特性和使用要求进行的。计算的目的是获得最有利的热力学参数和合适的主要结构尺寸。本课程设计采用常规热力学计算方法，即设计热力学计算。压缩机的动态计算以往复式压缩机的运动机构曲柄连杆机构为主要研究对象，分析其运动规律、受力情况及其对压缩机动态性能的影响。其主要内容是计算压缩机中的作用力，分析压缩机的动平衡性能，确定压缩所需的飞轮力矩，解决惯性力和力矩的平衡问题。关键词：压缩机；热量计算；动态计算内容第1章压缩机的热力学计算31.1各级压力比和标称压力的初步确定31.2各级排气温度的初步计算1.3各级排气系数的计算41.4各级凝析油系数和瓦斯抽采充填系数的计算61.5各级气缸冲程容积的初步计算81.6确定活塞杆8的直径1.7各级气缸直径的计算101.8计算气缸直径四舍五入后的实际冲程容积、各级标称压力和压力比.101.9根据校正后的标称压力，在考虑压力损失后，计算气缸内的实际压力.121.10根据实际压力比，计算所有等级13的实际排气温度1.11计算气缸中的实际气体力，并计算活塞杆14的直径1.12排气容积15的重新计算1.13计算功率并选择电机161.14热力计算结果数据.17第二章压缩机的动态计算192.1练习计算202.2气动力的计算202.3往复惯性力的计算212.4往复摩擦力和旋转摩擦力的计算222.5综合活塞力的计算及综合活塞力图的绘制232.6切向力的计算和切向力图的绘制242.7制作振幅和面积的矢量图252.8飞轮力矩的计算262.9压缩机26的动平衡性能分析第三章计算结果分析29参考文献30附录31第一章压缩机的热力学计算1.1各级压力比和标称压力的初步测定1.1.1根据等压比分配原则，确定各级压力比(1-1)两级压缩的总压比拿1.1.2各级的标称进气和排气压力如下(1-2)表1-1各级标称进气和排气压力(兆帕)等级标称吸入压力P1标称排气压力P20.30.790.792.11.2各级排气温度的初步计算考虑到绝热过程，每个阶段的排气温度可以通过以下公式求解：(1-3)介质是空气，k=1.4。计算结果见表1-2。计算结果表明，排气温度T2 160在允许范围内。表1-2不同等级的标称排气温度等级标称吸入温度计算参数标称排气温度403132.6461.41.320140413403132.6461.41.3201404131.3计算各级排气系数由于压缩机的工作压力不高，介质为液化石油气，所以所有计算都可以视为理想气体。从排气系数计算公式：(1-4)每一级的排气系数分别计算。1.3.1体积系数的计算(1-5)其中，多方膨胀指数m的计算如表1-3所示：表1-3用等熵指数确定气缸膨胀过程的等端点指数进气压力105帕在任何k值下当K=1.40时1.5m=1 0.5(k1)1.201.54.0m=1 0.62(k1)1.254.010m=1 0.75(k1)1.301030m=1 0.88(k1)1.3530m=k1.40一级多变膨胀指数m1=1.25类多变膨胀指数m=1.30那么每个阶段的体积系数是：1.3.2压力系数的选择考虑到采用环形阀，空气阀弹簧力中等，吸入管压力波动不大，两级压力差不大，可选择=0.97，=0.99(第一级选择范围：0.95 0.98；多级0.98 1.0)1.3.3温度系数的选择考虑到压缩比不大，气缸有良好的水冷性能，气缸尺寸和转速适中，从图II-1-6中可以看出T在0.935 0.975范围内，可以选择 t I= t ii=0.96。1.3.4泄漏系数1 :的计算(1-6)由于无油压缩机的数值范围为0.85-0.95，介质的空气粘度低，容易泄漏，相对泄漏值的上限由相对泄漏法确定：(1)考虑到空气阀的批量生产、质量可靠和阀弹簧力适中，选择空气阀的相对泄漏(由于空气阀关闭不精确或延迟而导致的泄漏)。(2)活塞为双作用式，无油润滑，气缸直径中等，压力低。选择活塞环的相对泄漏值。(双动缸活塞环泄漏)。(3)由于没有油润滑，压力不高，选择填料的相对泄漏值。Vp=0.0016，Vp=0.0024(经验范围)。由于填料的外泄漏，需要在一级进行补充，所以一级的相对泄漏也包括二级填料的外泄漏，泄漏系数的计算见表1-4。表1-4泄漏系数的计算泄漏位置相对泄漏值一年级二级通气管之活瓣0.040.04活塞环0.0140.015补白0.00160.0024总相对泄漏0.0580.0574泄漏系数0.9450.9461.3.5各级排气系数的计算结果见表1-5表1-5不同等级排气系数的计算结果系列0.88220.970.960.9450.77630.86640.990.960.9460.77901.4各级凝析油系数和采气加气系数的计算1.4.1各级冷凝系数的计算1.4.1.1计算了水是否会在级间冷却器中凝结查阅表1-6，得到水在40和40时的饱和蒸汽压千帕(40)表1-6饱和水蒸气的压力和密度温度t饱和蒸汽压千帕密度kg/m3温度t饱和蒸汽压千帕密度kg/m300.6110.00485314.4910.0320510.6560.00519324.7530.0338120.7050.00556335.0290.0356530.7570.00595345.3180.0375840.8130.00636355.6220.0396050.8720.00680365.9400.0417260.9350.00726376.2740.0439371.0000.00775386.6240.0462381.0690.00827396.9910.0486491.1470.00882407.3750.05115101.2270.00940417.7770.05376111.3120.01001428.1980.05649121.4010.01066438.6380.05935131.4970.01134449.1000.06234141.5980.01206459.5820.06545151.7040.012824610.0850.06868161.8170.013634710.6120.07205171.9370.014474811.1620.075570.09980242.9820.021775515.7410.1044253.1670.023045616.5100.1092263.3600.024375717.3120.1142273.5640.025765818.1460.1193283.7790.027225919.0210.1247294.0040.028756019.9170.1302304.2410.03036第一级进气的相对湿度是已知的且可用的。千帕因此，级间冷却器中必须有冷凝和沉淀的水。0.(2)计算各级冷凝水系数(1-7)=0.98461.4.2泵送和填充系数0因为在阶段之间没有空气抽取或填充，因此1.5各级气缸冲程容积的初步计算(1-8)m3(1-9)=0.0864m31.6确定活塞杆的直径为了计算双作用气缸的气缸直径，必须首先确定活塞杆的直径，但是必须根据最大空气力来确定活塞杆的直径，并且必须根据相互限制的活塞面积(气缸直径)来计算空气力。因此，有必要首先估计压缩机中可能出现的最大空气力，并根据表2中的数据初步确定活塞杆的直径。根据相关公式，确定气缸直径和最大气动力，然后检查活塞杆直径是否符合要求。1.6.1计算任何一级活塞的总工作面积(z-同类气缸的数量)(1-10)是：=0.82821m2=8282.1cm2=0.30857m2=3085.7cm21.6.2活塞杆直径的临时选择根据双作用活塞的面积和两侧的压力差，估计空气压缩机的最大空气压力约为21吨。从过程流体机械课程设计指导书的附表2中，暂时选择活塞杆直径d=90mm毫米。活塞杆面积1.6.3非贯通活塞杆双作用活塞面积的计算活塞在盖侧的工作区域(1-11)轴侧活塞的工作区域(1-12)一级：二级：1.6.4计算活塞上的物理力(1)第一栏(第一级)外部停止点：(1-13)=0.31064109.210-4-0.791064172.910-4=-.1N内部停止点：(1-14)=0.791064109.210-4-0.31064172.910-4=.8N(2)第二列(二级)外部停止点：(1-15)=0.791061511.010-4-2.11061574.710-4=-N内部停止点：(1-16)=2.11061511.010-4-0.791061574.710-4=.7N从以上计算可以看出，