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1、活塞式压缩机大型作业(2009)一、 题目：复算19WY9/150 型氢氮气压缩机在目前操作条件下的各级压力、排气温度、排气量、功率，作出计算示功图、切向力图、活塞力图、标明最大活塞力与切向力，核算配用电机功率是否适当？二、 19WY9/150 型压缩机简介19WY9/150 型压缩机是我省是期投产3000 吨小型化肥厂的氮氢气压缩机，二列是间为飞轮，由电机通过三角皮带拖动。压缩机为卧式、两列、门型，四级压缩。原料（半水煤气）经脱硫后进入级，经级压缩后送去变换、水洗、碳化、碳化后，为碳化气。碳化气返回级、级压缩后去洗铜、合成。三、 目前操作条件与有关数据（1） 操作条件： 吸气压力 0.15
2、MPa (绝) 排气压力 16.0MPa (绝)级出口与级进口压力差P=0.09MPa吸气温度：级 ts () 30 35 40 40级进口相对湿度=1（2） 气体组成组分N2H2CO2COO2ArCH4半水煤气0.210.390.120.260.0050.00450.0105碳化气0.2370.7090.0050.0290.0030.0050.012（3） 有关数据（3） 有关数据活塞行程： S = 310 mm， 活塞杆直径 d = 60 mm转 速： n = 228转/分 连杆比 = r/L = 150/700 = 0.2143列超前列90o往复运动件重量： 列 210.9 Kg ; 列
3、 193.7Kg直径D34021013565相对余隙0.0650.150.160.1抽气系数 10.890.890.89飞轮矩 GD2 为 471.0 Kg-m2配用电机额定功率：155kW解：1. 由于各级间温度变化不大，所以各气体的热熔比取由书本图1-2,各气体等熵指数分别取 N2：K=1.40 H2: K =1.40 CO2 :K =1.28 CO: K =1.40 O2 :K=1.40 Ar :K =1.66 CH4 :K=1.27根据公式1-14 可得原料（半水煤气）的等熵指数为K=1.379 碳化气的等熵指数K=1.397一.初算各级压力比各级的行程容积根据式子可计算=0.0544
4、=0.0171 =0.0035 =0.0010又已知吸气压力 0.15 MPa (绝) 排气压力 16.0MPa (绝)即=0.15MPa =16.0MPa =0.15四级的名义压力比为： 3.确定各级新的容积系数由书本表2-1可得膨胀指数计算公式，且第一级K=1.379，二，三，四级的K=1.397 多变指数第一级 =1.19多变指数第二级 =1.20多变指数第三级 =1.25多变指数第四级 =1.30理想气体的容积系数根据公式2-10可求得 4.确定各级工况系数C抽气系数 由公式得所以要进行复算（二）第一次复算 1.重新确定初值P得 2.确定各级容积系数 3.确定各级工况常数所以要进行第二
5、次复算（三）第二次复算1.重新确定初值P 2.确定各级容积系数 3.确定各级工况常数所以要进行第三次复算（四）第三次复算1.重新确定初值P 2.确定各级容积系数 3.确定各级工况常数 精度足够，所以确定各级压力位第级 吸气压力P=0.15 MPa 排气压力P=0.737MPa第级 吸气压力P=0.647 MPa 排气压力P=2.909MPa第级 吸气压力P=2.909 MPa 排气压力P=8.513MPa第级 吸气压力P=8.513MPa 排气压力P=16.0MPa二 各级排气温度根据书本公式2-25计算（其中为吸气温度）又过程指数对低压级可取，中高压取n=k，所以取=1.39 可得 三 排气
6、量的计算 根据值理论计算 由书本公式2-29得（其中为各级气缸的行程容积，；分别为气缸的容积系数，压力系数，温度系数；无气体泄漏是取取1；n为压缩机转速，）根据的压力比查温度系数与压力比的关系图2-12可得各级的温度系数 0.93， 0.91， 0.94， 0.96，压力系数（一般取0.98到1.0） 取 因为 所以 泄漏系数 泄漏系数取=0.97 , =0.97 , =0.95 , =0.94 ,所以压缩机的排气系数为 =0.82，=0.63，=0.78，=0.940.93， 0.91， 0.94， 0.96=0.97 , =0.97 , =0.95 , =0.94同理第二级的吸气系数为=0
7、.0544=0.0171=0.0035=0.0010所以 四 功率的计算 计算各级指示功率和轴功率由公式可计算第级 第级 第级 第级 所以，压缩机总的指示功率取机械效率取，则压缩机的轴功率又电机功率余度10%，而155 所以该电机规格不符。活塞运动分析 活塞的位移公式为活塞的位移近似式为活塞的加速度为 式中 ， , 对运动机构，习惯用理论力学的达朗贝尔原理进行受力分析，即将运动刚体视为静止，加上惯性力，运用静力学平衡方程。作用在连杆机构上的几个主要作用力：惯性力、气体力、摩擦力、摩擦力矩等。并画它们与转角关系的曲线图。惯性力 由已知，得：摩擦力与摩擦力矩 往复摩擦力的计算公式为 为机械效率为指
8、示功率S为行程为每秒转速，r/s旋转摩擦力矩的计算公式为：旋转摩擦力的计算公式为：气体力 其中P为气体力，N为活塞的有效面积，为作用在有效面积上的气体压力，Pa 求出转角对应的活塞当量位移x盖侧对应于汽缸容积的活塞当量位移，就是活塞位移的值：轴侧对应于汽缸容积的当量位移则另为：即 对于的值可以查表。压缩过程任意点的压力为：膨胀过程任意点的压力为：排气过程任意点的压力为： 吸气过程任意点的压力为： 为余隙容积的当量行程。 分别为膨胀过程任意点的压力与膨胀始点压力。与压缩过程的意义一样。压缩始点压力级次进气压力(MP)排气压力(MP)余隙容积的当量行程,m行程过程指数第一级0.150.7370.0
9、20.311.39第二级0.6472.9090.050.311.4第三级2.9098.5130.050.311.4第四级8.513160.030.311.4根据以上画出示功图同理，可得到第级的指示功图活塞力 切向力数据角度弧度气体力盖1气体力盖2气体力轴1气体力轴2摩擦力1摩擦力200-107.633-77.15813.48342.991900100.174533-94.5483-71.857514.8033646.949191.0351.036200.349066-68.7338-59.41615.3229448.493121.0351.036300.523599-46.5692-45.87
10、4416.2345951.184411.0351.036400.698132-36.7264-34.626817.6138255.214241.0351.036500.872665-34.9374-26.301319.5819260.880641.0351.036601.047198-34.9374-20.395522.3259768.624221.0351.036701.22173-34.9374-18.441826.1323579.082261.0351.036801.396263-34.9374-18.441831.4435393.168171.0351.036901.570796-34
11、.9374-18.441838.9554112.18331.0351.0361001.745329-34.9374-18.441849.78745129.53021.0351.0361101.919862-34.9374-18.441855.107138.68531.0351.0361202.094395-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361302.268928-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361402.443461-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361502.617994-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361602.792527-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361702.96706-34.9374-18.441855.107139.5031.0351.0361803.141593-34.9374-18.441855.107139.503001903.316126-38.247-20.093648.99303132.5857-1.035-1.0362003.490658-39.1741-20.553
