D-5.72-3-250天然氣壓縮機(jī)-計算書

1、-!、初始條件部分熱力計算1. 排氣量：2. 壓縮介質(zhì)：（氣體組分：CH4：94%相對濕度： 吸入壓力： 排出壓力： 大氣壓力： 吸入溫度： 排氣溫度： 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速：3.4.5.6.7.8.9.QN=20Nm3/mi n天然氣CO2：0.467%; N2：4.019%; C2H6：1.514%)9 =100%Ps0=0.4 MPa (絕對壓力)Pd 0=25.1 MPa (絕對壓力)Pd =0.1 MPa (絕對壓力)K)K)10. 壓縮機(jī)行程：11. 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式：12. 壓縮級數(shù)：13. 原動機(jī)：14. 一級排氣溫度： 二、初步結(jié)構(gòu)方案ts0=35C (Ts0=308° td0

2、=45C (Td0=318° n=740rpm s=120mmD型4級低壓隔爆異步電機(jī),< 130C與壓縮機(jī)直聯(lián)平商容枳三、初始條件換算（以下計算壓力均為絕對壓力）Q= QnX： PoX Ts°/( Ps°7X Psa)X To進(jìn)氣溫度狀態(tài)下的飽和蒸汽壓為 Psa=0.005622 MPaPo =0.1M PaTo=273° K其余參數(shù)詳見初始條件。Q= 20X 0.1X 308/( 0.4-1 X 0.005622)X 273 =5.72m3/min四、級數(shù)的選擇和各級壓力要求為四級壓縮總壓縮比£ 0=獸屠噸75CH4：94%K=1.3

3、08;CO2：0.467%K=1.30N2：4.019%K= 1.40 ；C2H6：1.514%K=1.193求出各級名義壓力如下表£ 10= £ 20= £ 30= £ 4°=幼62.75 =2.8145級別Ps0(M Pa)Pd0(MP a)壓力比£ 0二巳°0PsI0.41.12582.8145n1.12583.16862.8145m3.16868.9182.8145IV8.91825.12.8145五、計算各級排氣溫度查各組分氣體絕熱指數(shù)如下:riKi 10.94, 0.00467 , 0.04019 , 0.015

4、14 c,111=3.24641.308 11.3 11.4 11.193 1得 K1=K2=K3=K4=1.308級 別吸氣溫度壓力比£ 0絕熱 指數(shù)KK 10 K排氣溫度ts0 CTs0KK 1Td0= Ts0 0 K ° Ktd0CI353082.81451.3081.276393120n403132.81451.3081.276399126m403132.81451.3081.276399126V403132.81451.3081.276399126八、一級排氣溫度=120 Cv 130C符合初始條件要求。 計算各級排氣系數(shù)一級進(jìn)氣溫度ts1=35C，考慮回冷不完善

5、，二三四級進(jìn)氣溫度取ts2=ts3=ts4=40 C入H=入V入P入T入g1.容積系數(shù)入V(1)相對余隙容積 a,取 ai=0.2; a2=0.2; a3=0.2; £4=0.2膨脹過程的多變指數(shù) m，mi = 1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231 m2=1+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271 m3=m4= K=1.3081入 vi=1 ai (入 V2 = 1 - a2(入 V3 = 1 a3(2.3.4.入 V4 = 1 a4( 壓力系數(shù)入P, 溫度系數(shù)入T , 氣密系數(shù)入g/而1)=1 0.2(2.81451.231 1

6、)=0.7361 120m 1)=1 0.2 (2.8145苗1)=0.7491 130而1)=1 0.2(2.8145碗1)=0.7591 10m 1)=1 0.2(2.81451-308 1)=0.759 取入 P 1=0.98 ;入 p2=0.99 ;入 p3=1 ;入 p4=1 取入 T1 =0.96;入 t2=0.96;入 t3=0.96;入 t4=0.96漏氣部位相對值V一級二級三級四級氣閥一級0.02二級0.02三級0.02四級0.02活塞環(huán)一級0.005二級0.01三級0.02四級0.02一級與一列平衡容積0.005二級與二列平衡容積0.010.01三級與一列平衡容積0.015

7、0.0150.015四級與二列平衡容積0.020.020.020.02填料一級0.01二級0.010.01三級四級總相對損失2 V0.0950.0850.0750.06) 1 入g=g 1V0.9130.9220.930.943各級排氣系數(shù)入H如下:級別入V入P入T入g入=入V入P入T入gI0.7360.980.960.9130.632n0.7490.990.960.9220.6560.75910.960.930.678IV0.75910.960.9430.687七、計算干氣系數(shù)a d和抽氣系數(shù)a 035C時飽和蒸汽壓 Psa1- 0.005622MPa;40C 時飽和蒸汽壓 Psa2- Ps

8、a3- Psa4-0.007374MPa9 Psa1 & 1-1 X 0.005622X 2.8145-0.0175> Ra2 貝Sa d1-1-9811P;a1 Xd2- XPs22Psa2_ PS11fa1 Xd3-XPs33Psa3_ PS11P;a1Xd4-:; XPS44Psa4中間級均無抽氣，則Ps10PS30 Ps10PS40a 01-0.4 1 0.0056221.1258 1 0.0073740.4 1 0.0056223.1686 1 0.0073740.4 1 0.005622 VX8.918 1 0.007374a 02- a 03- a 04-I八、計算

9、氣缸行程容積Vt0Vt10-Q -5.72X 丄丄-9.05 m3/min1 0.632V t20-Q蜀莖-5.72XX2 志 Ts10.656V t30-Q4 茸-5.72XX .3 Ps3 Ts10.678V t40-Q 亠二 蜀 Ts40 -5.72X 0987X .4 Pb4 Ts10.687九、確定活塞桿直徑0.41.1258詈毛992警0.988鬻-0.987X 空-3.12 m3/min308X3.1686空X8.9181.初步確定各級等溫度功率Nis和最大功率N313-1.07 m3/min308313-0.375 m3/min308Nis1- 1000 Ps10 Q In &

10、amp; o-1000 X 0.4 X 5.72X In2.8145-39.5KW 60 60因一二三四級壓力比相同則Nis1-Nis2 -Nis3- Nis4-39.5KW兩列等溫功率相等，列最大功率 N- Nis1 Nis2 - 39.5 39.5-132KW0.6is其中等溫效率n is由查表2-9求得。2.確定活塞桿直徑根據(jù)最大的功率查表2-10,初步選取活塞桿直徑為d-60mm。十、計算氣缸直徑一、二級氣缸均為軸側(cè)單作用的軸側(cè)容積，應(yīng)考慮活塞桿的影響。0'062 =0-365mt01D20= J灶 d2=J口工一 0.062 =0.220m 耳 sni¥0.12 7

11、40 1三、四級氣缸均為蓋側(cè)單作用的蓋側(cè)容積。D,%0 t34 1.07 =0.124m0.12 740 1D七=斥張=0-0柯圓整后氣缸直徑D1=360 m、D2=220mm、D1 = 125 mm、D2=75 mm卜一、修正各級公稱壓力和溫度1. 確定各級實際行程容積Vt2 2Vt1= D1 d . s.4Vt2=. S.42Vt3. s.42Vt4. S.40.3620.062n42 2一 0.22 0.06n420.125 X 0.12X 740=1.09 m3/min 42n=四丄 X 0.12X 740=0.392 m3/min4X 0.12X 740=8.79 m3/minX 0

12、.12X 740=3.12 m3/min2. 修正各級公稱壓力級次一級二級三級四級計算行程容積Vt09.053.121.070.375實際行程容積Vt8.793.121.090.392Vt0/Vt1.0310.9820.956修正系數(shù)B -Vt10Vti°Vt10Vti10.9710.9530.93初步確定的 公稱壓力MPa進(jìn)氣Ps00.41.12583.16868.918排氣Pd01.12583.16868.91825.1修正后的 公稱壓力MPa進(jìn)氣Ps0.41.093.028.29排氣Pd1.093.028.2925.1修正后的公稱壓力比£2.7252.7712.745

13、3.0283.修正各級排氣溫度級 別吸氣溫度修正后壓 力比£絕熱 指數(shù)KK 1 "k"排氣溫度ts CTs ° KK 1Td= TsK ° KtdCI353082.7251.3081.266390117n403132.7711.3081.271398125403132.7451.3081.268397124IV403133.0281.3081.298406133十二、計算活塞力1.考慮損失后，計算各級氣缸內(nèi)實際壓力及壓力比，壓力損失數(shù)值由 圖2-15查得，計算結(jié)果列表如下：級別修正后公稱壓力MPa相對壓力 損失%1-S s1+ S d考慮壓力損

14、失后的實際壓力MPa實際壓 力比£ 'PsPd進(jìn)氣S S排氣S dPs =Ps (1- S s)PJ =Pd (1+ S d)J=P'PS'I0.41.090.040.070.961.070.3841.1663.037n1.093.020.030.050.971.051.0573.173rn3.028.290.020.040.981.042.968.622.913V8.2925.10.010.030.991.038.2125.853.152.氣缸內(nèi)壓縮終了排氣溫度如下表:級 別吸氣溫度實際壓力 比£ '絕熱 指數(shù)KK 1'K氣缸內(nèi)壓縮

15、終了排氣溫度ts rTS ° KK 1Td/ = Ts' K ° Kt d/°CI353083.0371.3081.299400127n4031331.3081.295405132rn403132.9131.3081.286403130V403133.151.3081.314101373.計算各列活塞力，按式1-5計算，結(jié)果列于下表級次內(nèi)止點外止點缸內(nèi)壓力P MPa活塞面積2A mm氣體力F N缸內(nèi)壓力P MPa活塞面積2A mm氣體力F N一級1.166989601153880.3849896038001三級2.9612272-363258.621227

16、2-105873I列平衡容積 （一級側(cè)）0.498960-395840.498960-39584I列平衡容積（三級側(cè)）0.41202548100.4120254810I列氣體力44289N-102646N二級3.17351861115391.0573518637191四級8.214418-3627125.854418-114202n列平衡容積0.433595-134380.433595-13438n列氣體力61830N-90449N氣體力均勻系數(shù)u二I Fg minFg maxFg max244289盤=0.716> O.6,符合要求。十三、計算軸功率1.實際排氣量 Qo = VtiX

17、入 1=8.79 X 0.632=5.56 m3/min2.實際等溫功率Nis= 1000 - Ps1 Qo - ln 巴=153.4KW60Ps3.絕熱容積系數(shù)=1 a1（1'而1）=1 0.2（3.0371.231 1）=0.711二1 a2（二1 a3（=1 a4（112 丘1）=1 0.2（3苗1）=0.712113気1）=1 0.2（2.913碗1）=0.747114 而1）=1 0.2（3.15五1）=0.72入V4 /4. 實際各級指示功率查表得 Zs1 =0.99, Zd1 =0.99, Zs2 =0.98, Zd2 =0.98, Zs3 =0.96, Zd3 =0.9

18、7,Zs4=0.95, Zd4=0.97.由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高，取壓縮過程指數(shù)100060100060100060_ 1000Nid4=605. 總的指示功率 Nid= Nid3+ Nid2+ Nid3 + Nid4=205.4KWNidi =Nid2 =Nid3 =Nid4 =-Ps1 Vtl 入-Ps2 Vt2 入-Ps3 Vt3 入-Ps4 Vt4 入v1v2v3v4ni 1ni 1ni=絕熱指數(shù)K=1.308.,ni 1-:（鐵產(chǎn)-1 PS1ni 1-:（雲(yún)r-1 nini 1Ps3''ni 1:（雲(yún)）PS2-:（雲(yún)）"i -1 Ps4niZs1Zd12Zs1ZS

19、2Zd22ZS2Zs3Zd32ZS3Zs4Zd42Zs4=52.8KW=50.6KW=50KW=52KW-1 十四、計算軸功率取機(jī)械效率n m=0.85N=N= 2054 =241.6 KWm 0.85采用直聯(lián)傳動，傳動效率，取n d=1Ne = 241.6 =241.6 KW1十五、選用電動機(jī)據(jù)電動機(jī)額定功率等級，選取電機(jī)功率 N=280KW功率儲備=280-241.6 X 100%=15.8%241.6滿足功率儲備為515%的要求。 十六、計算等溫指示效率和等溫效率等溫指示效率n is-id = =但二=0.747Nid 205.4等溫效率n is =弗=覚=0.635第二部分繪制各列氣體

20、力指示圖圖紙長度200mm二行程120mm 圖紙高度 100mm=100000N 相對余隙容積a在圖紙上長度動力計算ms=120/200=0.6mp =100000/100=1000N/mmSai 二 ai X 200=0.2x 200=40mm Sa2= a2X 200=0.2X 200=40mm Sas二 asX 200=0.2X 200=40mm Sa二 a4X 200=0.2X 200=40mm 由公式(tga+1)n=tgp +1 得壓縮過程膨脹過程akPamP一級14.04°1.30818.72°14.04°1.23117.54°二級14.0

21、4°1.30818.72°14.04°1.27118.16°三級14.04°1.30818.72°14.04°1.30818.72°四級14.04°1.30818.72°14.04°1.30818.72°各級氣體力如下表級次內(nèi)止點外止點氣體力FN圖紙高度mm氣體力FN圖紙高度mm一級115388115.43800138三級-3632536.3-105873105.9I列平衡容積 （一級側(cè)）-3958439.6-3958439.6I列平衡容積 （三級側(cè)）48104.848104

22、.8二級111539111.53719137.2四級-3627136.3-114202114.2n列平衡容積-1343813.4-1343813.4-II列氣缸內(nèi)氣體ffi示圖三級/一級/:WipeZJ ,- F"7TlrK-<Lf I »._一_II列氣缸內(nèi)氣體指示圖-!二、列的慣性力1.往復(fù)運動部件質(zhì)量根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計可知：連桿部件質(zhì)量約為 mi=40Kg ;十字頭部件質(zhì)量約為 mc=25Kg ；兩列活塞部件重量大致相等約為 mp=70Kg ；往復(fù)運動部件總質(zhì)量 msi二msH =0.3 X mi +mc=0.3x 40+25+70=107Kg2.計算慣性力極大、極小值S=120mm;L=360mm;r=S/2=60mm=0.06m;入二 r/L=1/360=0.167CD n 740 F u .=77.5m/s3030兩列慣性力極大值相等I max=ms - r -3 2 - (1+入)=107X0.06X77.52X (1+0.167)=45000N(45mm)兩列慣性力極小值相等I min二-ms -CO 2 - (1 -入)二-107X 0.06X 77.52x (1 -0.167)= -32120N(32.1mm)-3 入-ms r -3 2= -3X 0.