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1、w本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书ZWZW 型天然气压缩机设计型天然气压缩机设计ZW TYPE GAS COMPRESSORS DESIGN 学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 过控 08-2 班 学生姓名： 指导教师： 副教授 2012 年 5 月 29 日wZW 型天然气压缩机设计摘要活塞式压缩机是一种容积式压缩机,用来提高气体的压力和输送气体,目前广泛应用于工业生产中,如：石油裂解的分离、石油加氢精制、空气分离、制冷等领域，本次设计的压缩机是用于天然气的压缩。气体压缩机作为近代工业生产中不可缺少的通用机器，因此掌握压缩机的设计很有必要。整个设计过程包括总体结构的设计、热力计算、动
2、力计算、制图和零件结构尺寸的计算等。其中热力计算、动力计算是压缩机设计计算中最基本，又是最重要的一项工作。根据任务书提供的介质、气量、压力等参数要求，经过计算得到压缩机的相关参数，如级数、气缸尺寸、轴功率等。经过计算可得到压缩机受力情况和最终制图的基本尺寸参数,进行计算机制图。关键词：天然气，压缩机，热力计算，动力计算关键词：天然气，压缩机，热力计算，动力计算wZW TYPE GAS COMPRESSORS DESIGNABSTRACTABSTRACTPiston compressor is a kind of displacement compressor, which is used to
3、 increase and transport gas. Nowadays, it is widely used in industry production, such as the separation of petroleum gas, adding hydrogen to the oil, air separation and refrigeration. The compressor is an important part in modernindustrial production, so it is necessary to master the design of compr
4、essor. The whole design is include the design of the overall structural, thermodynamic calculations, power calculations, the calculations of the mapping and structural components size. And the most important part is the thermodynamic calculation and the power calculation of compressor. According to
5、medium, displacement, pressure of task-book, through the calculating getting related parameters of compressors. Such as series, columns, size of cylinder, shaft power. By dynamical computation can get the stress of piston type compression and the basic size, then getting the assembly drawing through
6、 the computer.KEYWARDS：natural gas，compressor, thermodynamic calculation, power calculation.w目录摘要(中文) I摘要(英文) .II1 绪论.11.1 概述 11.2 压缩机研究设计的意义 11.3 压缩机的基本结构、分类及工作原理 21.3.1 压缩机的基本结构.21.3.2 压缩机的分类.31.3.3 压缩机的工作原理.31.4 压缩机在国内的发展前景.42 总体设计.52.1 设计原则及设计要求.52.2 结构方案选择.52.2.1 压缩机的结构形式分析及选择.62.2.2 运动机构的结构及选择
7、.72.3 结构参数的选择及影响.72.3.1 活塞的行程及气缸直径径比.72.3.2 活塞的平均速度.72.3.3 转速.72.3.4 压缩机的驱动机选择.72.4 转速和行程的确定.83 热力计算.83.1 结构形式及方案选择.93.2 计算名义排气温度.93.3 确定气缸直径.9w3.3.1 初步确定名义压力.93.3.2 确定容积效率.93.4 计算气缸行程容积103.5 确定气缸直径 .113.6 复算气缸行程容积113.7 调整后的相对余隙系数113.8 实际排气压力及压缩终了温度123.9 计算最大活塞力 .123.10 计算轴功率并选配电机.133.11 所需轴功率 133.1
8、2 电动机功率 134 动力计算144.1 压缩机中的作用力144.2 计算各列摩擦力164.2.1 计算往复摩擦力164.2.2 旋转摩擦力164.3 计算气体力174.3.1 计算盖侧气体力174.3.2 气缸轴侧的气体力174.3.3 计算活塞的综合活塞力的切向力205 主要零件尺寸计算225.1 飞轮矩的计算225.2 曲轴参数计算235.3 连杆的主要尺寸235.4 连杆加工工艺要求255.5 气缸参数计算25结论 .27w参考文献 .28致谢 .29w1 绪论1.1 概述近年来，随着社会经济水平的发展和人类文化素质的提高环保已经进入人类的生活。我们常见的清洁、环保、低碳等字都体现了
9、社会的发展和环保意识的增加。加上化石燃料的日益减少，开发新能源也显得日益迫切，天然气在这个时候的以用变的突出。天然气相比化石燃料而言有燃烧无固体残留、燃后无有毒有害气体排放等优点，因此天然气的开发利用逐步的代替了化石燃料的位置。天然气在我们日常生活中充作是热源燃料，在汽车中充当动力的来源。天然气的开发利用技术已经非常成熟，我国的西气东输工程也会很好的体现这点，天然气的开发利用我们要解决气体的储存与运输问题，气体储存运输是离不开压缩机的，经过压缩后气体的利用更加的方便和有效，因此本文也就主要做压缩机的初步设计。压缩机的应用非常的广泛不仅限于日常生活，压缩机的应用又分为：动力用压缩机、化工工艺用压
10、缩机、制冷和气体分离用压缩机、气体输送用压缩机等。(1)动力用压缩机：利用压缩空气作为动力风源，具有安全、经济、效率高的特点因此在机械、矿山、建筑等工业中广泛利用压缩气体来驱动各种风动工具，如：风镐、风钻、气力扳手、气力喷砂等。利用压缩气体来作为动力具有安全、可靠、方便、清洁等优点。(2)化工工艺用压缩机：在化学工业中将气体压力提高有利于化学反应的进行，提高反应速率，并可相应减小设备尺寸，降低工程造价。如，在化肥生产中的合成氨工艺要使氢气和氮气在15-100MP的压力下反应，尿素生产需要在21MP下使二氧化碳和氨发生反应等在一些化工工艺的应用。(3)制冷和气体分离用压缩机：制冷设备中需要提高制
11、冷剂的压力，以将其冷却成液态，这需要压缩机提供约1.5-12MP的压力。在气体分离工业（如空分），需要用压缩机将气体加压，使其液化，根据沸点差将不同组分蒸发分离。(4)气体的输送用压缩机：气体输送有管道输送和装瓶输送两种方式。气量大时由管道输送，此时压缩机提供气体压力以克服流动过程中的管道阻力。气量小时用容器装运，因容器一般体积有限，所以为装更多的气体，往往把气体压力提高，如天然气汽车加气子站气体转运槽车的运输压力为20MP。1.2 压缩机研究设计的意义压缩机是用来压缩气体借以提高气体压力的机械，压缩机是应用十分广泛的流体机械，遍布工农业、交通运输、国防甚至生活各个领域。根据压缩机压缩气体的原
12、理，w压缩机可分为“容积式”和“动力式”两大类。容积式压缩机主要是靠工作腔容积的变化来压缩气体；动力式压缩机是首先增加气体分子动能然后使动能转化成压能；其中容积式压缩机又可分为“往复式”和“回转式” 。随着全球经济的快速发展和人的环保意思的不断提高，节能减排、低碳生活这些新的概念也开始进入人们的世界。也由于石油资源的日趋短缺，人们正在开发利用新能源，因此天然气作为新开发能源也开始逐渐代替了以往的化石燃料。专家称 21 世纪是天然气的时代，天然气作为新开发能源，相对化石燃料有很多的有点，燃烧后没有固体残留，也没有有害气体的释放，符合人们环保的要求。近年来，由科技的不断进步发展，一些发动机的改进和
13、研发天然气也从简单用于人们日常生活中的燃烧而开始转向汽车的动力提供。天然气作为汽车动力能源也是一个非常大的科技进步，改善了石油能源的压力，同时也减少了尾气排放和处理尾气的问题。加上中国的西气东输工程规模的扩大，天然气的开发使用也成为时代的主题。天然气的开发，无论是在生活和工业上的应用都要解决天然气的运输与储存的问题，因此天然气的储存与运输也是一个非常重要的环节，所以中国市场上对压缩机的需求也越来越大。压缩机的应用不仅限于对燃气的压缩输送与储存，在提供气体动力、提高气压促进化学反应速率、制冷和气体分离等应用也是十分的广泛。在提供气体动力主要用压缩气体驱动各种工具和机械，如风钻、风镐、鱼雷发射、潜
14、艇沉浮等，具有安全可靠和方便洁净的有点；在促进化学反应速率主要用于高压下的反应，如化肥生产中的合成氨等化工反应过程；在制冷和气体分离应用更加常见，如与我们生活相关的冰箱制冷中的压缩机应用；因此压缩机的应用遍布于工业和生活中，所以研究压缩机的各种性质改善压缩机的性能是非常有必要的。1.3 压缩机的基本结构、分类及工作原理1.3.1 压缩机的基本结构压缩机是用来压缩气体借以提高气体压力的机械，也称为“气压机”或“气泵”。它的种类很多，用途也非常的广泛，遍布工农业、交通运输、国防甚至生活的各个领域。作为压缩机的基本结构有:（1）工作腔部分工作腔部分是直接处理气体的部分，包括汽缸、活塞、气阀等，构成有
15、进、出通道的封闭空间。活塞杆穿出工作腔端板的部位设有填料，用以密封间隙，活塞上设置的活塞环也是起密封作用的。（2）传动部分传动部分把电动机的旋转运动转换成活塞的往复运动，包括曲轴、连杆、十字头等，往复运动的活塞通过活塞杆与十字头连接。（3）机身部分w机身部分是用来支承（或连接）汽缸部分与传动部分的零部件，包括机身（或称曲轴箱）、中体、中间接筒等，其上还可能安装有其他附属设备。1.3.2 压缩机的分类(1)首先，按照压缩气体的原理，压缩机可分为“容积式”和“动力式”两大类。容积式压缩机：是对可变的容积工作腔中的气体进行压缩，使该部分气体的容积缩小，压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期性变化的工
16、作腔。其中容积式压缩机按照工作腔运动部件形状又可分为“往复式”和“回转式”两类。往复式主要为：活塞式压缩机、膜式压缩机和柱塞式。回转式主要包括：滑片式、螺杆式、转子式、罗茨式、齿轮式、涡线式、液环式、球型转子式、半球转子式等。动力式压缩机：首先使气体的流动速度加快，既是增加气体分子的动能，然后使气体的速度有序降低，使动能增加为压能。主要有：离心式、轴流式、漩涡式、喷射式。(2)其次根据压缩机的流量可分为：微型压缩机、小型压缩机、中型压缩机、大型压缩机。微型压缩机：流量1小型压缩机：流量1-10 中型压缩机：流量10-100 大型压缩机：流量100 (3)根据压缩机的排气压力可分为：低压：P1MPa中压：P1-10MPa高压：P10-100MPa超高压：P100MPa(4)根据气缸轴线的位置又可分为：卧式压缩机和立式压缩机。1.3.3 压缩机的工作原理活塞式压缩机主要通过密封腔内的容积的变化来改变气体的压力，由曲轴带动连杆，连杆带动活塞，通过活塞的往复运动来改变气缸的容积实现气体的吸气、压
