压缩机动力计算实例
压缩机动力计算的目的：1）求得施加于各零部件上的作用力及其力随转角α的变化规律，为压缩机的强度验算及基础设计提供计算依据；2）确定压缩机所需要的飞轮矩。本计算实例是为了让学生掌握压缩机动力计算的方法和步骤。
选择压缩机热力计算中的例题2，压缩机的排气量为10min /3
m 其结构型式为L 型空气动力用。结构示意图如下
一． 计算的原始数据
由压缩机热力计算实例确定了有
关的热力参数与结构参数如下
一级气缸的实际进气压力 Pa p s 5
111095.0?= 一级气缸的实际排气压力Pa p d 5
111024.3?= 二级气缸的实际进气压力Pa p s 5
121089.2?= 二级气缸的实际排气压力Pa p d 5
121054.9?=
L 型动力用空气压缩机结构示意图 一级气缸直径 D 1=270 mm 二级气缸直径 D 2=160 mm
活塞杆直径 d=30 mm; 一级气缸的相对余隙容积 11.01=α 二级气缸的相对余隙容积 125.02=α 活塞行程 S=120 mm 曲轴的转速 n = 980 r/min 曲柄连杆比
2.0=λ (
1
1 3.56
) 一级气缸的指示功率 N 1=25.8 KW 二级气缸的指示功率 N 2 =25.5 KW 机械效率 9.0=m η 由压缩机的零件结构图得出：
连杆件的总质量 m 1 = 8 kg 十字头组件总的质量 m c = 4.5kg
一级铝活塞总的质量 m p1 = 8.146 kg 二级铝活塞总的质量 m p2 = 8.13 kg
在初步计算时,可以按照下式计算出名列最大往复运动质量:
max 2=
(1+)
p P
m r ωλ P 活塞力
二。计算各级的气体力指示图
气体力指示图可以采用图解法也可以采用计算法。本例采用计算法进行。
计算时，可使用简化指示图，根据不同的曲柄转角，求取对应的活塞位移x , 然后按此位移求取对应的气体压力，力的正负号规定为：凡是使连杆受拉伸的力为正，反之为负。
1．压缩过程1～2 计算公式为：F p s x s s p s n i i '
0)(
++= ，s s s p p )1('δ-=，对应于盖侧，压缩过程从
内止点（0
180=θ）算起，直算到3/p F p i ≥，p 3 为压缩终了气缸内的实际压力。
2．膨胀过程3～4
膨胀过程依据公式 F p s x s p m i i 30
)(
+=, 盖侧气缸工作容积的膨胀过程从
外止点0
0=θ算起，直算到1/p F p i ≤为止，取最后一点的气缸压力仍然等于1p 。
3．进气过程 4－1
进气过程可以看作是气缸的压力等于1p 的水平线，F p P s S '
=。
4．排气过程 2－3
排气过程可以看作是气缸压力等于3p 的水平线，F p P 33=。 其中 )]sin 11(1
)cos 1[(22i i i r x θλλ
θ--+
-=
轴侧气缸工作容积的指示图可按同样的方法计算，只是相对于不同的曲柄转角θ的活
塞位移为：
)
sin 11(1
)cos 1[()]
sin 11(1
)cos 1[(22222i i i i i r r r x θλλ
θθλλ
θ---
+=--+
--=
相应的压缩过程应从外止点算起，相应的膨胀过程应从内止点算起。 5．往复摩擦力
往复摩擦力按照公式：sn
N F m
i f 260
)11
(
)7.0~6.0(-=η
6．旋转摩擦力
旋转摩擦力按照公式：sn
N F m i r πη60
)11
(
)
03~4.0(-=
根据以上计算公式，分别计算出气体力、惯性力、摩擦力。 6．切向力
切向力按照公式：i
i
i p F T θλθλ
θ2
2sin 12sin 2(sin -+
=
在多列压缩机中，总切向力等于各列切向力Z T 与总的旋转摩擦力r F 的总和。 即： i i
i i
Z F T
T +=
∑=1
计算往复运动部件的质量
第一级列 c p l s m m m m ++=113.0=0.3×8+8.146+4.5=15.046 kg 第二级列 c p l s m m m m ++=223.0m s2=0.3×8+8.138+4.5=15.038 kg
往复摩擦力fi F 是一个定值，依据公式 sn
N F m
i fi 2)
11(
)
7.0~6.0(-=η
分别计算出各个列的气体力、摩擦力、惯性力，并且按照各个角度正负值叠加，从而得出各列的活塞力，下图所示。 飞轮矩：49.520188
作第一列气缸的气体力、往复惯性力、往复摩擦力、活塞力及切向力图。
其中：红线表示气体力图；绿线表示往复惯性力图；蓝线表示往复摩擦力图和切向力图；黑线表示了活塞力图。
切向力值按照公式 )s i n 12s i n 2(s i n 2
2
θ
λθ
λθ
-+=pi i F T 计算
第二列
按照第二列超先90度合成切向力
计算知其实际平均切向力和理论平均切向力分别为9369.867 (N); 40366.2 (N)
所计算的飞轮矩为：43.795 Nm2
§2.2.1压缩机的热力性能和计算 一、排气压力和进、排气系统 （1）排气压力 ①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。 ②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。 ③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。 （2）进、排气系统 如图所示。
①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。 ②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。 ③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。
④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。
二、排气温度和压缩终了温度 （1）定义和计算 压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下： 压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下： 排气温度要比压缩终了温度稍低一些。 （2）关于排气温度的限制 ①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。
空气压缩机设备选型能力核算 一、计算依据 根据国家煤矿安全监察局安监总煤装[2010]146号文件精神，要求“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成”的要求。压风管路通过主斜井送至井下。 最大班下井人数73人，其中回采工作面34人，每个掘进工作面14人。 现根据国家安监总局、国家煤监局2007年8月9日颁发安监总煤行[2007]第167号文件，按用于灾害防治时，最大班下井总人数每人0.3m3/min计算确定压风系统供风量。矿井风动设备配备见表7-4-1。 表7-4-1 风动工具配备表 名称及型号 技术参数 台数压力耗风量 湿式混凝土喷射机ZP-Ⅱ0.5MPa 5～8m3/min 1 风镐G10 0.5MPa 1.2m3 /min 2 气动锚杆钻机MFC-1218/2962 0.5MPa 2.8m3 /min 2 凿岩机ZY24 0.5MPa 2.8m3 /min 2 风煤钻ZQS-20 0.5MPa 1.2m3 /min 3 二、空气压缩机选型 1.压缩机必须的供气量
（1）风动工具所需压缩机必须的供气量 Q=a 1a 2γΣq i n i k i =32.72m 3/min 式中： a 1——沿管路全长的漏气系数，a 1=1.2； a 2——机械磨损耗气量增加系数，取1.15； γ——海拔高度修正系数，a 3=1.01； q i ——每台风动工具的耗气量，ZP-Ⅱ型混凝土喷射机耗风量8m 3/min ，G10型风镐耗风量1.2m 3/min ，MFC-1218/2962型气动锚杆钻机耗风量2.8m 3/min ，ZY24型凿岩机耗风量2.8m 3/min ，ZQS-20型风煤钻耗风量1.2m 3/min ； n i ——用气量最大班次内，同型号风动机具的台数，ZP-Ⅱ型混凝土喷射机1台，G10型风镐2台， MFC-1218/2962型气动锚杆钻机2台，ZY24型凿岩机2台，ZQS-20型风煤钻3台； k i ——同型号风动机具的同时工作系数，ZP-Ⅱ型混凝土喷射机取1，G10型风镐取0.90，MFC-1218/2962型气动锚杆钻机取0.9，ZY24型凿岩机取0.90，ZQS-20型风煤钻取0.90。 （2）井下发生事故时，工作人员所需压缩机必须的供气量 Q ＝3.0731???γα＝1.2×1.01×73×0.3＝26.54m 3/min 。 式中：0.3——每人所需供气量0.3m 3/min ； 73——压风供氧人数。 2.压缩机必须的出口压力：p=p g +ΣΔp+0.1=0.7Mpa 式中：p g ——风动工具所需的工作压力，p g =0.5Mpa ； ΣΔp——压气管路的最大压力损失之和，ΣΔp=0.1Mpa ； 0.1——考虑到橡皮软管、旧管和上、下山的影响而需要增加的压力值，Mpa 。 3.压缩机的选择
第二章往复式压缩机热力学基础 1.教学目标 1.掌握理想气体状态方程式和热力学过程方程式。 2.了解压缩机的工作循环。 3.理解压缩机的排气量及其影响因素。 4.掌握压缩机的功率和效率的计算。 5.了解压缩机的多级压缩过程。 2.教学重点和难点 1.理想气体状态方程式和热力学过程方程式。 2.压缩机的工作循环。 3.压缩机的功率和效率的计算。 3.讲授方法 多媒体教学 正文 2.1 理想气体状态方程式和热力过程方程式： 2.1.1 理想气体的热力状态及其状态参数 压缩机运转时，汽缸内气体的热力参数状态总是周期不断的变化，所以要研究压缩机的工作，首先就得解决如何定量描述气体的状态以及如何确定状态变化的过程。实际上，这也是研究气体热力学必须首先解决的问题。气体在各种不同热力状态下的特性，一般都是通过气体状态参数来说明。 2.1.1.1基本热力状态参数 1.温度在热力学中采用绝对温标°K为单位。绝对温标以纯水三相点的绝对温度273.16°K（计算时取273°K）作为基准，只有绝对温度才是气体的状态参数，与常用的摄氏百度温标℃应加以区别。 2.压力在热力学中规定绝对压力为状态参数，与一般的表压力应加区别。
3.比容比容是指每单位重量气体所占有的容积，以v表示。比容的倒数称为重度，以γ表示。 2.1.1.2 导出状态参数 1.内能气体的内能与温度及比容间存在一定的函数关系。当忽略气体分子间的作用力和气体分子本身所占有的体积时，内能可认为是温度的单值函数。内能一般用u表示。 2.焓为了便于计算，有时把一些经常同时出现的状态参数并在一起构成一个新的状态参数。例如在流动系统中，常把内能u和压力p、比容v的乘积pv 相加组成一个新的状态参数i，称为“焓”。即： i=u+Apv , kcal/kg 式中u------内能，kcal/kg; p------压力，kgf/cm2 v------比容，m3/kg A------功热当量，A=1/427kcal/kg f·m 3.熵熵也是导出状态参数，根据热力学第二定律，对于可逆过程的熵变，与温度及过程进行时的热量交换有关，其关系式为： dq=Tds.kcal/kg 式中q---单位重量气体与外界交换的热量，kcal/kg; T---交换热量时的瞬时绝对温度，°K s-----单位质量气体的熵值，kcal/kg·°K 2.1.2理想气体状态方程式 所谓理想气体时不考虑气体分子之间的作用力和分子本身所占有的体积的气体，实际上自然界中并不存在真正的理想气体，不过当气体压力远低于临界压力，温度远高于临界温度的时候，都相当符合理想气体的假定。 对于1kg气体而言，理想气体的压力、比容和温度之间的关系为： pv=RT (2-1) 式中p-----理想气体的绝对压力，kgf/m3; v-----理想气体的比容，m3/kg; T-----理想气体的绝对温度，°K； R----气体常数，kgf·m/kg·°K。 对于G(kg)气体，若其总体积为V(V=G·v),其关系式为： Pv=GRT (2-2) 式2-1及式2-2即为理想气体状态方程式。
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空气压缩机额定容量及储气罐容积选择计算 （参照EBASCO设计准则） 一. 空气压缩机额定容量选择 1. 不论是仪用或厂用压缩空气，其消耗量以每分钟标态立方米表示（此处标态指国际stp标准：大气压, 气温0℃；此外尚有国际MSC标准中气温15℃，美国15.6℃的），而进入空气压缩机的尚未压缩的空气必须以每分钟实态立方米表示。 2. 设计者经对仪用及厂用压缩空气消耗量分析统计后得到气量的予计的统计值，另加10-20%的裕量后成的为系统消耗气量的设计值。 3. 系统消耗气量设计值加倍后即得到一台空气压缩机额定容量。在此额定容量下，压缩机50%时间满负荷运转（LOADING），其余50%时间仅维持空转（UNLOADING）。 选择计算示例 问题：假设内蒙古苏里格电厂需安装压缩空气系统，其中仪用气供67只气动调节阀用气，厂用气统计为3Nm3/min,,请选定合用系统空气压缩机额定容量 已知：苏里格海拔高度1308m,,年均气压870hPa, 年均气温8℃. 解： EBASCO建议数据：气动调节阀耗气量按每只min标态计 仪用标态耗气量统计值K NY =67*= Nm3/min 厂用标态耗气量统计值K NC = Nm3/min 标态耗气量设计值K N =K NY +K NC =（+）*==*= Nm3/min 气压气温修正后的实态耗气量K=*(273+8)/273*870=9.81 m3/min （即在空气压缩机进口气体状态下） 结论：选定的空气压缩机额定容量为C=*2==20 m3/min 3台 二. 储气罐容积选择计算 1. EBASCO建议数据： A.储气罐的最小容纳时间，取为2分钟（min.） B.储气罐容纳时间期内气压变动为：厂用气 (p2)至 MPa(p1)；仪用气EBASCO 要求在 MPa压力下运行，未明确(p2) (p1)的具体数值.。qcx 建议仪用气
空气压缩机额定容量及储气罐容积选择计算 （参照EBASCO设计准则） 一.空气压缩机额定容量选择 1. 不论是仪用或厂用压缩空气，其消耗量以每分钟标态立方米表示（此处标态指国际stp标准：大气压, 气温0℃；此外尚有国际MSC标准中气温15℃，美国15.6℃的），而进入空气压缩机的尚未压缩的空气必须以每分钟实态立方米表示。 2. 设计者经对仪用及厂用压缩空气消耗量分析统计后得到气量的予计的统计值，另加10-20%的裕量后成的为系统消耗气量的设计值。 3. 系统消耗气量设计值加倍后即得到一台空气压缩机额定容量。在此额定容量下，压缩机50%时间满负荷运转（LOADING），其余50%时间仅维持空转（UNLOADING）。 选择计算示例 问题：假设内蒙古苏里格电厂需安装压缩空气系统，其中仪用气供67只气动调节阀用气，厂用气统计为3Nm3/min,,请选定合用系统空气压缩机额定容量？ 已知：苏里格海拔高度1308m,,年均气压870hPa, 年均气温8℃. 解：EBASCO建议数据：气动调节阀耗气量按每只min标态计 仪用标态耗气量统计值K NY=67*= Nm3/min 厂用标态耗气量统计值K NC= Nm3/min 标态耗气量设计值K N=K NY+K NC=（+）*==*= Nm3/min 气压气温修正后的实态耗气量K=*(273+8)/273*870=9.81 m3/min （即在空气压缩机进口气体状态下） 结论：选定的空气压缩机额定容量为C=*2==20 m3/min 3台 二.储气罐容积选择计算 1. EBASCO建议数据： A.储气罐的最小容纳时间，取为2分钟（min.） B.储气罐容纳时间期内气压变动为：厂用气(p2)至MPa(p1)；仪用气EBASCO 要求在MPa 压力下运行，未明确(p2) (p1)的具体数值.。qcx 建议仪用气厂用气均可按(p2)至MPa(p1), 中小机组及气管路不长大机组可为MPa(p1)。
压缩机动力计算实例 压缩机动力计算的目的：1）求得施加于各零部件上的作用力及其力随转角α的变化规律，为压缩机的强度验算及基础设计提供计算依据；2）确定压缩机所需要的飞轮矩。本计算实例是为了让学生掌握压缩机动力计算的方法和步骤。 选择压缩机热力计算中的例题2，压缩机的排气量为10min /3 m 其结构型式为L 型空气动力用。结构示意图如下 一． 计算的原始数据 由压缩机热力计算实例确定了有 关的热力参数与结构参数如下 一级气缸的实际进气压力 Pa p s 5 111095.0?= 一级气缸的实际排气压力Pa p d 5 111024.3?= 二级气缸的实际进气压力Pa p s 5 121089.2?= 二级气缸的实际排气压力Pa p d 5 121054.9?= L 型动力用空气压缩机结构示意图 一级气缸直径 D 1=270 mm 二级气缸直径 D 2=160 mm 活塞杆直径 d=30 mm; 一级气缸的相对余隙容积 11.01=α 二级气缸的相对余隙容积 125.02=α 活塞行程 S=120 mm 曲轴的转速 n = 980 r/min 曲柄连杆比 2.0=λ ( 1 1 3.56 ) 一级气缸的指示功率 N 1=25.8 KW 二级气缸的指示功率 N 2 =25.5 KW 机械效率 9.0=m η 由压缩机的零件结构图得出： 连杆件的总质量 m 1 = 8 kg 十字头组件总的质量 m c = 4.5kg 一级铝活塞总的质量 m p1 = 8.146 kg 二级铝活塞总的质量 m p2 = 8.13 kg 在初步计算时,可以按照下式计算出名列最大往复运动质量: max 2= (1+) p P m r ωλ P 活塞力 二。计算各级的气体力指示图 气体力指示图可以采用图解法也可以采用计算法。本例采用计算法进行。
第十四章 空压机的选型计算 一 、学习目的和要求 通过本章学习，了解空压机的选型计算方法。 二、重点与难点 （1）空压机的选型计算； （2）空压机的选型计算。 三、课程内容 一、设备选择的原则与要求 选择矿山压缩设备设备的原则是，必须保证能在整个矿井服务期限内，在用气量最多、输送距离最远的情况下，供给足够数量和压力的压缩空气，同时应该经济合理。 1．选型设计时必须的资料 (1)风动工具的台数、型号、使用地点和距离； (2)巷道开拓系统图和地面工业广场布置图； (3)井口及各开采水平标高，最远采区的距离； (4)矿井年产量和服务年限。 2．选型设计的主要任务 (1)选择空压机的型式和确定所需的台数； (2)选择电动机、电控设备和附属装置； (3)确定压气管道； (4)提出主要技术经济指标； (5)绘制空压机站的布置图和管道布置图。 二、选型设计的步骤和方法 1．确定空压机站必须的供气量 空压机站必须的供气量由风动工具的耗气量决定的。常用风动工具的耗气量如表1所列，但在风动工具日久磨损后，耗气量将会有所增加，同时风动工具一般都是间歇性工作，因此在确定风动工具的总耗气量时，必须考虑到各种风动工具的间歇工作使总耗气量减少以及沿途泄漏使总耗气量增加等因素。 表1 煤矿常用风动工具型号规格表 空压机站必须的供气量可按下式计算 i i i K q n a a a Q ∑=321 公式1
式中：Q ——空压机站的供气量，/min m 3。 1a ——沿管路全长的漏风系数。它与管路的连接方法、接头数量、衬垫种类、 管道直径和管内压力大小有关。在设计时，一般依管路的长度进行估算。1a 的值可按表2选取； 2a ——机械磨损使压气消耗量增加的系数。对于风钻或风镐，2a =1.15；对于其它风动 机械，2a =1.1 ； 3a ——海拔高度修正系数，其值见表3； n i q i ——每台风动工具的耗气量， k i ——同型号风动工具的同时使用系数，其值见表4。 2．估算空压机必须的出口压力 空压机的出口压力，除了应保证工作地点的压力比风动工具的工作压力大9.81×105Pa 外，尚需考虑管路的最大压力损失i p ∑?。因此，空压机必须的出口压力应按下式计 算 510981.0?+∑?+=i g p p p 公式2 式中：p ——空压机的出口压力，Pa ； p g ——风动工具的工作压力，Pa ； i p ∑?——压气管路中，最远一趟管路的压力损失之和，可按每公里管路损失(0.3
往复式压缩机 一、往复式压缩机的分类 可分为立式、卧式、角度式、对称平衡型和对置式等。一般立式用于中小型；卧式用于小型高压；角度式用于中小型；对称平衡型使用普遍，特别适用于大中型往复压缩机；对置式主要用于超高压压缩机。 国内往复式压缩机通用结构代号的含义如下：立式――Z；卧式――P；角度式――L、S；星型――T、V、W、X；对称平衡型――H、M、D；对置式――DZ。 3、按气缸容积的利用方式分类 单作用式――仅活塞的一侧气缸容积工作 双作用式――活塞两侧的气缸容积交替工作 级差式―――同列一侧中有两个以上不同级的活塞装在一起工作 此外，按压缩级数分为单级、双级和多级；按冷却方式分为风冷式和水冷式；按安装方式不同分为固定式和移动式。 二、往复式压缩机的组成 汽缸、汽缸套、活塞、气阀、填料、调节机构、活塞杆、十字头、连杆、曲轴、主轴承、滑道、机身、中间接通、油泵、注油器 三、往复式压缩机的主要性能指标 1、额定排气量（Q） 即铭牌上标注的排气量，指压缩机在特定进口状态下的排气量。 2、额定排气压力（Pd） 即铭牌上标注的排气压力 往复式压缩机排气压力的高低不取决于机器本身，而是由压缩机排气系统的压力，即背压决定。压缩机可以在排气压力以内的任何压力下工作。如果强度和排气温度允许，压缩机可以在超出排气压力的状况下工作。 3、排气温度Td 考虑到积碳和安全运行的需要，需要对往复式压缩机的排气温度有所限制。对于相对分子量小于或等于12的介质，终了的温度不超过135度；对于乙炔、石油气和湿氯气，终了的排气温度不超过100度；其它气体建议不超过150度。 4、容易系数λv 活塞工作时汽缸存在着余隙容积，存留的高压气体膨胀使汽缸进气量减少了的体积。 5、排气系数λd 6、活塞力 往复式压缩机中，活塞受到的作用力有：气体力、惯性力、摩插力等。由于活塞在止点处所受到的气体力最大，因此直接将这时的气体力称为活塞力。并按公称活塞力的大小来制定往复式压缩机的系列。当活塞杆受拉时，活塞力为正；活塞杆受压时，活塞力为负。 7、级数 大中型压缩机以省功原则选择级数，通常情况下其各级压力比≤4 往复式压缩机在大气压进气时，不同的压力下的级数见下表
压缩机的选型计算 ① -33℃系统（冻结间），取10℃温差，蒸发温度为z t =-33℃。用立式冷凝器，312+=t t ℃、 t t t t ?++= 2 2 11 取（=?t 6℃）冷凝温度为1t =32℃，采用配组双级压缩机，取§=1/3.机械负荷j Q =124845.49w. 解：⑴根据z t =-33℃ 1t =32℃和§=1/3 查图2-1得中间冷却 zj t =-3.5℃ ⑵根据中间冷却温度确定过冷温度g t =（-3.5+4）℃=0.5℃ ⑶根据蒸发温度z t =-33℃和中间冷却温度zj t =-3.5℃，查图2-5得低压级压缩机的输气系数 λ=0.775 ⑷根据蒸发温度z t =-33℃和过冷温度g t =0.5℃，查表2-4得低压级压缩机单位容积制冷量r q =1007kj/3m ⑸计算低压级压缩机的理论输气量: r j d q Q V λ6.3= = 39.5751007 *775.049 .124845*6.3m =/h. ⑹选择低级压缩机。根据计算出的低级压缩机理论输气量，从压缩机产品样本中选两台8AS10和一台4AV10型压缩机作为低压级压缩机，其理论输气量3634m V d =/h ，可以满足要求。 ⑺选择高压级压缩机。根据选定的高、低级压缩机理论输气量之比§=1/3、39.575m V d =/h 得3 d g V V = =（575.9/3）3m /h=191.973m /h 。 从压缩的产品样本中选出两台4AV10型压缩机作为高级压缩机，其理
论输气量36.253m V d =/h 。 实际选配两台8AS10和一台4AV10型压缩机一台作为低压级压缩机，两台4AV10型压缩机一台作为高级压缩机，形成一组配组双级机。 ② -28℃系统（冻结物冷藏间），取10℃温差，蒸发温度为z t =-28℃。用立式冷凝器，312+=t t ℃、 t t t t ?++= 2 2 11 取（=?t 6℃）冷凝温度为1t =32℃，采用配组双级压缩机，取§=1/3.机械负荷j Q = 47347。99w 解：⑴根据z t =-28℃ 1t =32℃和§=1/3 查图2-1得中间冷却 zj t =2.3℃ ⑵根据中间冷却温度确定过冷温度g t =（2.3+4）℃=6.3℃ ⑶根据蒸发温度z t =-28℃和中间冷却温度zj t =2.3℃，查图2-5得低压级压缩机的输气系数 λ=0.78 ⑷根据蒸发温度z t =-28℃和过冷温度g t =6.3℃，查表2-4得低压级压缩机单位容积制冷量r q =1039kj/3m ⑸计算低压级压缩机的理论输气量: r j d q Q V λ6.3= = 332.2101039 *78.099 .47347*6.3m =/h. ⑹选择低级压缩机。根据计算出的低级压缩机理论输气量，从压缩机产品样本中选8AW10压缩机一台作为低压级压缩机，其理论输气量 36.253m V d =/h ，可以满足要求。
1 工程概况 1.1 新建64万吨/年乙烯装置热区废碱氧化包(GB-501)内包含一套湿式氧化空气压缩机组，位号为CB-501X。本压缩机为四列、水冷式、M型少油润滑湿式氧化空气压缩机。四级压缩，将空气由常压压缩至4.83Mpa(G)。布置方式为单层平面布置，其整体结构简图见图1。 电机 1.2 主要的技术参数 1.2.1压缩机 1)排气量(吸入状态) 46 m3/min 2)各级吸入压力 0.001/0.128/0.513/1.636MPa(G) 3)各级排气压力 0.128/0.513/1.636/4.83MPa(G) 4)各级吸入温度 38/40/40/40 C° 5)各级排气温度 136/155/158/157 C°
6)冷却水进水温度 33 C° 7)冷却水排水温度≤43 C° 8)润滑油压力(G) 0.25～0。35MPa 9)进水压力(G) 0.45MPa(进出水压差0.2MPa) 10)压缩机转速 420r/min 11)轴功率 435Kw 12)活塞行程 240mm 13)各级气缸直径 610/430/270/175 mm 14)噪声(声功率级) ≤85Db(A) 15)最大零件重量(机身部件) 4276Kg 16)传动方式异步电机直联传动 17)主机外形尺寸(长、宽、高) 7990*6078*3836mm 1.2.2电动机 a.型号 YAKK6303-14WTH b.形式异步电动机 c.额定功率 500Kg d.额定电压 6000V e.同步转速 428r/min f.电机重量 9910Kg 2编制依据 2.1 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》 GB50275-98 2.3 《化工机器安装工程施工及验收规范(中小型活塞式压缩机)》 HGJ206-92 2.4 《化工机器安装工程施工及验收规范(对置式压缩机)》》 HGJ204-83 2.5 《化工机器安装施工及验收规范(通用规定)》 HGJ203-83 2.6 湿式氧化空气压缩机组随机资料(沈阳远大压缩机制造有限公司)4M10(Y2).CM 2.7 MITSYBISHI HEAVY INDUSTRIES,LTD提供的废碱回收工艺包 (GB-501)的设计资料； 3 施工基本程序 往复式压缩机组施工程序见图3-1。 4 压缩机的主要结构特征： 4.1主要零部件 4.1.1机体由机身,中体组成,机身中体材料为灰铸铁.它们之间用螺栓连接成一体,并分
1）、整体式国外压缩机和我厂压缩机对照表 2）、ZTY470压缩机中间中体十字头间隙的测量方法？ 1、打开侧盖板，把中间十字头盘到中间的位置，从一缸或三缸伸手过去测量。 2、把中间十字头盘到下死点，撤开曲轴箱盖板测量十字头间隙。 注：间隙是测量上间隙。 3）、整体式活塞并帽和顶丝安装的方法？ 1、正确的装法，先并并帽，在上定位螺钉。 4）、计算金属热膨胀公式？ L t D ??=α D-热膨胀长度mm α-材料线性膨胀系数（第一册上1-11） /10-6 0C -1 L-长度mm t-最高温度和环境温度的温差0C 例如：L=2000mm,T 0=200C, T D =6200C,材料不锈钢α=18.6/10-6 0C -1 22.30mm 2000 C 600C 18.6/100-10-6=??=??=L t D α
5)、整体式压缩机的代号表示？ 例如：ZTY265MH7.5x5 Z-表示机组型式：用Z表示整体式、F表示分体式、D表示电动式。 T-表示压缩介质:（用T表示天然气）。 Y-表示压缩机: （用Y表示压缩机）。 265-表示动力部分功率数:以KW为单位。 MH-表示压力等级:用H表示高压、用M表示中压、用L表示低压、用MH 表示中高压、用ML表示中低压。 7.5x5-表示压缩缸直径:用φ1xφ2 φ1表示一级缸缸径英寸数, φ2表示二级缸缸径英寸数,舍去“＂”． 6）、计算ZTY470天然气压缩机，每个给动力缸注油的注油单泵在每个冲程内滴油的点数？ 条件：（功率按473KW；注油器的传动比为I=36；转速为440r/min；21滴/分等于1升/天；给动力缸供油的单泵数量为3个）？ 解：(1)求出动力缸的所需的总润滑量： Q缸＝0.0202×P=0.0202×473=9.5546（升/天） =21×9.5546≈200.6(滴/分) (2) 求注油器内的凸轮轴的转速（n2）： n2= n1/I=440/36≈12.2 r/min (3）求每个单泵每个冲程所需要的点数T： T= Q缸/ （n2×3）=200.6 （12.2 x3）≈5.5（滴）
1.从原理、结构、用途上如何划分压缩机？ 答：原理：容积式压缩机和动力式压缩机。 结构： 用途：①动力用压缩机②化工工艺用压缩机③制冷和气体分离用压缩机④气体输送用压缩机 2.为什么要定义级的理论循环？级的理论循环是如何定义的？说明研究分析压 缩机时理论循环的意义？ 答：原因：？ 如何定义：①无余隙容积②进排气过程无流动阻力损失③进排气过程无气流脉动④进排气过程无热交换⑤无泄漏⑥过程指数为常数 意义：是研究压缩机实际工作过程的基础。 3.级的实际循环与理论循环的差别是什么？为什么会有这些差别？ 答：①存在气体膨胀线（存在余隙容积） ②进气过程线低于名义进气压力线，排气过程线高于名义排气压力线，且有非直线（存在进排气压力损失及压力脉动） ③压缩、膨胀过程的过程指数是变化的（由于泄漏、传热等的影响） 4.压缩机实际循环指示图？ 答：
5.进气系数的意义是什么？在指示图中如何表示？理想气体的容积系数、压力 系数、温度系数关系式？ 答：意义：实际进气量Vs与理论进气量Vh的比值称为进气系数。 在指示图如何表示：将折算到名义进气温度下的实际循环进气量Vs，Vh 在图中已表示。 容积系数：压力系数： 温度系数：其中，是将折算到名义压力P1下的容积。 补：分析影响容积系数的诸因素？ 答：①相对余隙容积 ②压力比 ③膨胀系数（热交换起决定作用，m大趋向绝热。高转速来不及换热，趋近绝热；压比高因壁温高，m小；冷却好的，气体与气缸温差小，趋近绝热；气体漏入，m小；气体漏出，m大） ④实际气体 6.分析影响实际循环指示功的诸因素？ 答：①进排气压力损失②泄漏和传热影响③进气系数影响 7.为什么要多级压缩？如何确定级数和各级压力比? 答：原因：①提高压缩机经济性 ②降低排气温度 ③提高容积效率 ④降低气体作用力 如何确定级数：①对于大型连续运转压缩机，省功最重要 ②对于微小型压缩机，成本低、价格低最重要 ③保证运转可靠，机器寿命高，各级压比不应过高 ④对温度要求严格的特殊压缩机，级数多少取决于排气温度 限制 如何确定压力比：实际压缩机中存在压力损失、回冷不完善、余隙容积、热 交换、泄漏等，实际压力比并非是等压比分配。按等压比 分配或等功原则分配压力比可以使压缩机总指示功最小。 (注：为使各级排气温度不致过高，应适当增加第一级压比
面对市场上各式各样不同功效的压缩机, 很多用户对压缩机的选型上无法有一个确切的认识, 有时候是因为对不同压缩机的功效和性能不能完全了解, 而导致无法合理选型,无法选择可靠、高效、节能的压缩机型。 根据用户的具体情况和实际工艺要求, 选用适合生产需要的空气压缩机。既不宜贪大求洋盲目选择优质高价的机型而多花费不必要的支出, 也不能为了节省开支而一味选取故障频发的劣质机型充数, 毕竟空气压缩机是工业生产中的重要动力设备。 现将常用的几种压缩机型的优缺点和其适用范围做一个简单的介绍, 希望能为用户在选择压缩机的时候做一个参考。 若按照压缩机气体方式的不同, 通常将压缩机分为两大类, 即容积式和动力式(又名速度式压缩机。容积式和动力式压缩机由于其结构形式的不同, 又做了以下分类: 螺杆压缩机 螺杆空压机是回转容积式压缩机的一种,在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合,从而将气体压缩并排出。 螺杆空气压缩机按照数目分,分为单螺杆和双螺杆;按压缩过程中是否有润滑油参与分为喷油和无油螺杆空压机,无油压缩机又分为干式和喷水两种。螺杆空压机总的来说结构简单,易损件少,排气温度低,压比大,尤其不怕气体中带液、带尘压缩, 喷油螺杆式压缩机的出现, 使动力工艺和制冷用的螺杆式压缩机(包括螺杆式空压机、螺杆式制冷机等在国内外得到了飞速的发展。工作原理 螺杆式空气压缩机是利用阴阳螺杆转子的相互啮合使齿间容积不断减小、气体的压力不断提高, 从而连续地产生压缩空气。螺杆式空气压缩机也属于容积式压缩机, 但由于螺杆机型的工作原理, 决定了相对于活塞式空气压缩机而言, 螺杆式空气压缩机供气稳定,一般不需要配备储气罐。工作过程如下图所示。主要优点
1.波义目定律：假设温度不变则某一定量气体的体积与绝对压力成反比。 V1/V2=P2/P1 2.查理定律：假设压力不变，则气体体积与绝对温度成正比。V1/V2=T1/T2 3.博伊尔－查理定律 (P1V1)/T1=(T2V2)/T2 P：气体绝对压力 V：气体体积 T：气体绝对温度 4.排气温度计算公式 T2=T1×r(K-1/K) T1=进气绝对温度 T2=排气绝对温度 r=压缩比(P2/P)P1=进气绝对压力 P2=排气绝对压力 K=Cp/Cv 值空气时K 为1.4(热容比/空气之断热指数) 5.吸入状态风量的计算(即Nm3/min 换算为m3/min) Nm3/min：是在0℃，1.033kg/c ㎡ absg 状态下之干燥空气量 V1=P0/(P1-Φ1·PD) (T1/T0)×V0 (Nm3/hr dry)
V0=0℃，1.033kg/c ㎡ abs，标准状态之干燥机空气量(Nm3/min dry) Φa=大气相对湿度 ta=大气空气温度(℃) T0=273(°K) P0=1.033(kg/c ㎡ abs) T1=吸入温度=273＋t(°K) V1=装机所在地吸入状态所需之风量(m3/hr) P1：吸入压力=大气压力Pa－吸入管道压降P1 △=1.033kg/c ㎡ abs-0.033kg/c ㎡=1.000kg/c ㎡ abs φ1=吸入状态空气相对湿度=φa×(P1/P0)=0.968φa PD=吸入温度的饱和蒸气压kg/c ㎡ Gabs(查表)=查表为mmHg 换算为kg/c ㎡ abs 1kg/c ㎡=0.7355mHg 例题: V0=2000Nm3/hr ta=20 φa=80% ℃ 则V1=1.033/(1-0.968×0.8×0.024)×﹝(273+20)/273﹞ ×2000=2220 6.理论马力计算 A 单段式HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×K/(K-1)﹞× ﹝(P2/P1)(K-1)/K-1﹞ B 双段式以上HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×nK/(K-1)﹞×﹝(P2/P1)(K-1)/nK-1﹞ P1=吸入绝对压力(kg/c ㎡ Gabs)
制冷剂的选择 本设计使用R134a作为冷媒，因为R134a对大气层的破坏相对较小、安全性好、无色、无味、不燃烧、不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定，是一种理想的制冷剂，表1是R134a的一些基本性质。 ①压缩机初选： a. 首先求出理论冷媒循环量： Q = G th ?Δie th = Q /Δie Q：制冷量（kcal/h） G th ：理论冷媒循环量（kg/h） Δie：蒸发器吸热量（kcal/kg）已经求得Q = 3444.2kcal/h，Δie = 29.6 kcal/kg，代入上式得： G th = 116.4kg/h) b. 然后求出理论的排量: G th = （Vs / V 1 ）?（N c ? N v ? 60 ? 10-6） s = G th V 1 /（N c ? N v ? 60 ? 10-6） V s ：压缩机容量（cm3/r） N c ：压缩机转速（rpm） N v ：压缩机容积效率 V 1 ：压缩机入口气体比体积（m3/kg） 已知G th = 116.4 kg/h、V 1 = 0.062m3/kg、Nc =1800rpm、Nv取0.7. V s = 116.4? 0.062 /（1800 ? 0.7 ? 60 ? 10-6） = 95.5（cm3/r） c. 压缩机动力： Pw = G ?Δis/（860 ?η c ?η m ） Pw：实际消耗功率（Kw） η c ：隔热效率 ηm：机械效率 ηc约等于0.7，ηm的范围为0.65~0.9，这里取0.8，代入上式得：Pw = 116.4 ? 10.1/（860 ? 0.7 ? 0.8） = 2.44（Kw） d. COP值的计算： COP = COP (th)?η c ?η m = (Δie / Δis) ?η c ?η m = (29.6/10.1) ?0.7?0.8
.活塞式压缩机的基本知识及原理 活塞式压缩机的分类： （1）按气缸中心线位置分类 立式压缩机：气缸中心线与地面垂直。 卧式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸只布置在机身一侧。 对置式压缩机：气缸中心线与地面平行，气缸布置在机身两侧。（如果相对列活塞相向运动又称对称平衡式） 角度式压缩机：气缸中心线成一定角度，按气缸排列的所呈现的形状。有分L型、V型、W型和S型。 （2）按气缸达到最终压力所需压级数分类 单级压缩机：气体经过一次压缩到终压。 两级压缩机：气体经过二次压缩到终压。 多级压缩机：气缸经三次以上压缩到终压。 （3）按活塞在气缸内所实现气体循环分类 单作用压缩机：气缸内仅一端进行压缩循环。 双作用压缩机：气缸内两端进行同一级次的压缩循环。 级差式压缩机：气缸内一端或两端进行两个或两个以上的不同级次的压缩循环。 （4）按压缩机具有的列数分类 单列压缩机：气缸配置在机身的一中心线上。 双列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条中心线上。 多列压缩机：气缸配置在机身一侧或两侧的两条以上中线上。 活塞式压缩机工作原理： 当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸内的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时，气缸内的工作容积逐渐增大，这时，气体即沿着进气管，推开进气阀而进入气缸，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞式压缩机的活塞反向运动时，气缸内工作容积缩小，气体压力升高，当气缸内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出气缸，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时，上述过程重复出现。总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。 活塞式压缩机的基本结构 活塞式压缩机基本原理大致相同，具有十字头的活塞式压缩机，主要有机体、曲轴、连杆、十字头、气缸、活塞、填料、气阀等组成。 1、机身：主要由中体、曲轴箱、主轴瓦（主轴承）、轴承压盖及连接和密封件等组成。曲轴箱可以是整体铸造加工而成，也可以是分体铸造加工后组装而成。主轴承采用滑动轴承，安装时应注意上下轴承的正确位置，轴承盖设有吊装螺孔和安装测温元件的光孔。 2、曲轴：曲轴是活塞式压缩机的主要部件之一，传递着压缩机的功率。其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。 3、连杆：连杆是曲轴与活塞间的连接件，它将曲轴的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。连杆包括连杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓。 4、十字头：十字头是连接活塞与连杆的零件，它具有导向作用。十字头与活塞杆的连接型式分为螺纹连接、联接器连接、法兰连接等。大中型压缩机多用联接器和法兰连接结构，使用可靠，调整方便，使活塞杆与十字头容易对中，但结构复杂。 5、气缸：气缸主要由缸座、缸体、缸盖三部分组成，低压级多为铸铁气缸，设有冷却水夹层；高压级气缸采用钢件锻制，由缸体两侧中空盖板及缸体上的孔道形成泠却水腔。气缸采用缸套结构，安装在缸体上的缸套座孔中，便于当缸套磨损时维修或更换。气缸设有支承，用于支撑气缸重量和调整气缸水平。 6、活塞：活塞部件是由活塞体、活塞杆、活塞螺母、活塞环、支承环等零件组成，每级活塞体上装有不同数量的活塞环和支承环，用于密封压缩介质和支承活塞重量。活塞环采用铸铁环或填充聚四氟乙烯塑料环；当压力较高时也可以采用铜合金活塞环；支承环采用四氟或直接在活塞体上浇铸轴承合金。
压缩机的热力计算是指压缩机的热力参数、主要参数以及主要尺寸的计算。 热力参数指气体的压缩终了温度、多级压缩的各级中间压力、功率和效率。 主要参数指排气量、转速、活塞平均速度。 主要尺寸是指气缸直径和活塞行程。 所谓正常性热力计算是指已知压缩机吸进气体的参数、排气量、排气压力及其它一些条件，求取各级的气体参数、压缩机的功率和效率、转速、活塞平均速度以及各级气缸的直径。这是新设计压缩机时必须进行的计算。 正常性热力计算步骤如下： 1．结构型式与方案选择。首先需计算总压力比，确定级数，然后根据排气量，级数、压缩机的用途及用户的要求决定设计方案并选择合理的结构型式； 2．确定各级压力比分配，初步估算排气温度； 3．计算与排气量有关的各系数(进气系数、泄漏系数、析水系数、净化系数)； 4．计算各级气缸行程容积、缸径。当没有提供进口状态下的排气量时，必须先现换算到进口状态下的排气量后才能计算形成容积； 5．计算缸径圆整后的压力重分配及相对余隙容积变化； 6．计算实际的压力及压缩终了气体的温度； 7．计算各列最大的活塞力、功率及效率； 8．确定驱动机功率、选择驱动机。 一．微型空气压缩机热力计算 （一）设计的原始数据 排气量 min /6.03 0m Q = 进气压力 a s P p 5 101?=（绝对压力） 进气温度 C t s 0 20= 排气压力 a d P p 5 108?=（绝对压力） （二）热力计算 V －0.6/7型压缩机 1．结构型式及方案选择 因为是动力用微型空气压缩机，故可采用单级压缩；又考虑到微型压缩机的排气量系列化要求（0.3min /3 m ,0.6min /3 m ,0.9min /3 m ）,可以考虑采用以排气量为0.3min /3 m 的气缸为基准，双缸单作用风冷V 型就可满足设计要求。图为方案示意图。 考虑采用异步电动机直接驱动，电机的转速取 min /1450r n =。 2．名义压力比 81/8===s d p p ε 3．名义排气温度 依据式（ ） n n s d T T 1-=ε
第3章往复式压缩机 一、填空题 1.往复式压缩机由（）、（）、（）和（）四部分组成。 2.往复式压缩机的工作腔部分主要由（）、（）和（）构成。 3.往复式压缩机的传动部分是把电动机的（）运动转化为活塞的（）运动。 4.往复式压缩机的传动部分一般由（）、（）和（）构成。 5.曲柄销与连杆（）相连，连杆（）通过十字头销与十字头相连，最后由十字头与（）相连接。 6.第一级吸入管道处的气体压力称为活塞压缩机的（）；末级排出接管处的气体压力称为活塞压缩机的（）。 7．被压缩气体进入工作腔内完成一次气体压缩称为一（）。 8．理论工作循环包括（）、（）、（）三个过程。 9．实际工作循环包括（）、（）、（）和（）四个过程。 10．影响压力系数的主要因素一是吸气阀处于关闭状态时的（），另一个是进气管道中的（）。 11．温度系数的大小取决于进气过程中加给气体的热量，其值与（）及该级的（）有关。 12．活塞运动到达主轴侧的极限位置称为（）；活塞运动到达远离主轴侧的极限位置称为（）。 13．活塞从一个止点到另一个止点的距离为（）。 14．泄漏系数表示（）、（）、（）以及管道、附属设备等因密封不严而产生的气体泄漏对气缸容积利用程度的影响。 15．采用多级压缩可以节省功的主要原因是进行（）。 16．理论上讲，级数越（），压缩气体所消耗的功就越（）等温循环所消耗的功。 17．压缩机的排气温度（），会使润滑油粘性降低，性能恶化或形成积炭等现象。 18．压缩机的级数越多，其结构越（），同时机械摩擦损失、流动阻力损失会（），设备投资费用也（），因此应合理选取级数。 19．多级压缩过程中，常取各级压力比（），这样各级消耗的功（），而压缩机的总耗功（）。 20．活塞与气缸之间需采用（）密封，活塞杆与气缸之间需采用（）密封。 21．往复压缩机常用的润滑方式有（）润滑、（）润滑和（）润滑。
P008：不同基的换算系数：空气干燥基于收到基：ad ar M M --100100<7S1> P009：相同基高低位发热量换算表（空气干燥基)：)9(25..ad ad gr ad net ad M H Q Q +-=<7S1> P010：不同基的发热量的换算公式：ar M M ad net ad net ar M M Q Q ad ar 25)25(100100..-+=--<7S1> P10：煤(固液燃料)不同基的发热量换算关系： ar ar ar net daf net ar M A M Q Q 25100 100---=??<6X2> P10：煤(固液燃料)收到基地位发热量： Qar.nei=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar <6S1-2> P30：煤(固液燃料)理论空气量的计算： V 0=0.0889Car+0.265Har-0.0333（Oar-Sar ）<6S2X1> P31：煤(固液燃料)实际空气量的计算：<6X1> ()k d V V 00124.010+=α P33：无烟煤、贫煤和烟煤烟气量的估算： Vy=https://www.doczj.com/doc/2d941880.html,/1000+0.77+（α-1）V 0<6S2> P56：生产饱和蒸汽的工业锅炉有效利用热： Q1=[Dbq(h bq -h gs -rw/100)+Dpw(h pw -h gs )]/B <6S3> P59：炉膛出口过量空气系数：<6X3> zf ky ky ααααα?+?+?-=1'''1 P68：炉排热负荷： F BQ q net ar F ?=<6X2> P90：汽轮机级的内功率： Psi=Qs ×Hse <6S4> P95：汽轮机热耗率：<6X4> () '0c h h d q -= P95：汽轮机汽耗率：<6X4> d=D/W P129：鼓风机的风量：