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1、- 1 -设计一台往复式天然气压缩机，结构见图 2-114。已知数据：吸气 压力 0.3MPa(G)，排气压力 25MPa(G)，行程 95mm，转速 980r/min,排气量 1.5 ，并要求一级气缸直径 175mm，活塞杆直径3/mind=35mm。一级进气温度为 25，若用户要求排气压力为 31MPa(G)，则各级压力如何变化？一、设计条件吸气压力：0.3MPa(G)=0.4MPa （绝压）排气压力：25MPa(G)=25.1 MPa（绝压）要求排气压力：31MPa(G)=31.1 MPa（绝压）由题意知：PS1=0.4MPaPd4=25.1MPa行程 s=95mm=0.095m125s
2、T =98.K转速 n=980r/minD1=175mm=0.175md=35mm=0.035m天然气：k=1.322二、确定各级直径总压比 d4s125.=670P总按等压比分配： 4=2.5816总级次 Ps(MPa) 0.4 1.1258 3.1685648.917924Pd(MPa) 1.1258 3.1685648.917924 25.1 2.8146 2.8146 2.8146 2.8146假设此压缩机冷却完善，所以 123425ssTT =98.1K由图 2-114 可得： 211223244ssssVDdsVD有已知条件带入（1）式得3211234(0.75.)0.959sVD
3、dsm又有公式（2-38） 1 1111(=)icvsisi sisi icvptlivqpTZZVn其 中 、 、所以 1 3.50.6989802vs容积系数计算：(1)压力系数取 10.97p20.9p30.9p41.0p(2)温度系数取 1.5t 2.6t 3.7t 4.8t(3)泄露系数（无油润滑）10.9l20.9l 3.l40.9l(4)膨胀指数（由表 2-1 得）级次 Ps(MPa) 0.4 1.12583.1685648.917924Ps(bar) 4 11.25831.6856489.17924m 1.225 1.308 1.4 1.4由公式 11()vptlm4则 110
4、.6980.7975.vvptl11.25.846vm分别取 、 、20.330.40.15确定各级气缸直径：() 级直径 224spVADds122 21vss vptlqTn联立以上两式可得： 122 2vsp ptlqTAns带入数据可得： 122 231.50.4198.906.0956.7vsp ptlqTnsA212()mv224pADd联立以上三式得： 2122()mpv即1322.3086.27410(0.35)1.(46)D解之得 =0.103m=103mm2查表取气缸直径 =105mm。2则实际行程容积为：5 222432 (0.15.3)0.957.81044spVADd
5、s m活塞有效面积： 222322(.)7.61p （）级直径 133 331.50.41986.907.0952.vsp ptlqTAns又 31233()4mpvAD带入数据得 132.43.8500.5(86)4解之得 0.057m=57mm3查表圆整取 60mmD则实际行程容积为： 2243330.6.95.68104spVAs mA活塞有效面积： 22323.81pDs() 级直径 144 441.50.1987.098.095.26vsp ptlqTAns又 41244()mpvAD6带入数据得 142.447.5261010.5(86)D解之得 0.034m=34mm4D查表得
6、36mm则实际行程容积为： 2253440.36.95.610spVADs mA活塞有效面积： 22324.1.74ps由公式 与 计算出新的 ，结果如下表：pvA1vmv与级次 气缸实际直径 D（m） 0.175 0.105 0.06 0.036有效实际面积 Ap(m2) 3.19047.81042.651059.610气缸直径 D（m） 0.175 0.103 0.057 0.034有效面积 Ap(m2) 3.19046.981042.31058.6210v0.797 2.397 6.782 18.487 实际 v0.797 2.295 6.121 16.490 0.153 0.130 0
7、.135 0.145实际 0.153 0.153 0.208 0.238 实际 sV32.19047.81042.651059.610三、计算活塞力由课本 P22 图 2-14 分别取：710.29s20.1s30.9s40.17s58d4d27dd各级进、排气压力和实际压力比公称压力 压力损失 实际压力/MPa级次 sPdsdsPd实际压力比 0.4 1.1258 0.0290.0580.3884 1.1911 3.067 1.1258 3.168560.0210.0431.1022 3.3048 2.998 3.16856 8.9179 0.0190.0273.1084 9.1587 2.
8、946 8.9179 25.1 0.0170.0148.7663 25.4514 2.903、 由公式sPd(1)ssddP压力比由 计算得出，结果如上表。s止点气体力计算：列次 内止点(kN) 外止点(kN) - 16.27 -19.23 - 16.06 -17.99-内止点气体力： =16.27kN(拉应力)21()4d sFPADPA 平外止点气体力： =-19.23kN（压应力） cs 平 （ -）-内止点气体力： =16.06kN(拉应力)22()4d sFPADPA 平8外止点气体力： =-17.99kN(压应力)22()4csFPADPA d 平四、确定各级排气温度因假设冷却完善
9、，故：级次 (K)sT298.15 298.15 298.15 298.15(K)d391.21 389.09 387.44 386.06上表由 (n=1.32)计算得出各级排气温度。1ndisi五、计算轴功率并选配电机各级指示功率为 11()60jnjijVjsjNnP总的指示功率为 41jiijjN计算结果如下表： 1iN2i 3i 4i iN14283W 13498W 13008W 12447W 53237W取机械效率 ，轴功率为：0.94m532765().63().izmNk取电机功率余度 10%， ，则选择电机功率为.1.kW65kW。9六、变工况热力计算1、确定与容积有关的系数级
10、次 压力系数 pj温度系数 tj泄露系数 lj0jpjtlj 0.97 0.95 0.95 0.8754 0.99 0.96 0.96 0.9124 0.99 0.97 0.97 0.9315 1.00 0.98 0.98 0.9604 2、设想容积的计算级次 Ts 0 k 设想容积 298.15 0.8754 1 3.910 298.15 0.9124 1 46.8 298.15 0.9315 1 2.501 298.15 0.9604 1 59.83、压力比及容积系数级次 /MPa01ssjjVP/djPMj1jmvjj 0.4 1.151 2.878 0.790 1.151 3.070
11、2.666 0.829 3.070 8.271 2.694 0.786 8.271 31.1 3.760 0.6254、各级压力比复算10次数级次01/svsjjjVPMP/djjvj031/sjjvjPVminax/V 0.4 1.2080 3.01 0.77 3.49 1.2080 3.0525 2.53 0.84 1.70 3.0525 8.5530 2.80 0.77 3.481 8.5530 31.1 3.64 0.82 1.6087.1% 0.4 1.1128 2.78 0.80 3.54 1.1128 3.0605 2.75 0.82 1.20 3.0605 8.0500 2.63 0.79 3.52 8.0500 31.1 3.86 0.81 1.098.7%5、比较复算容积流量，得=1.0511vspvtlqVn3/min6、复算排气温度压力指示 m=1.32,各级排气温度为1382.dTK2381.0dT1376.9dTK143.7dT
