§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。
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。
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。
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
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/a810620391.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：
新疆大学毕业论文(设计) 题目: 双段乙烯气体往复式压缩机热力计算及活塞 部件计算机模拟 指导老师: 张亚新 学生姓名：孟培勤 所属院系：化学化工学院 专业：过程装备与控制工程 班级：化机07-1班 完成日期：2011-5-30 声明 本人郑重声明毕业论文是本人在张亚新老师指导下独立完成，没有抄袭、剽窃他人成果，由此造成的一切后果由本人负责。
新疆大学 毕业论文（设计）任务书 班级：化机07-1 姓名：孟培勤 论文（设计）题目：双段乙烯气体往复式压缩机热力计算及活塞部件ANSYS模拟 专题： 要求完成的内容： 1 通过学习,掌握往复压缩机热力学计算的理论和方法。 2 查阅资料20篇以上,往复式压缩机气体热力学和动力学计算的最新进展进行3000字以上进展综述。 3 结合给定的设计参数,完成相应的气体热力学和动力学计算。 4 绘制任意一级活塞的综合活塞力图。 5 结合给定活塞参数设计活塞及对活塞进行ANSYS模拟分析。 6 完成毕业设计论文和英文资料翻译及论文综述。 发题日期：2011年12月20日完成日期2011年6月3日实习实训单位：化工学院地点：新疆大学 论文页数：34页；图纸张数： 指导教师：张亚新 教研室主任：毛先萍 院长：王吉德
摘要 对往复活塞式压缩机热力学部分的基本内容和原理作了简单的介绍，并且查阅了相关的科技文献，了解到国内往复活塞式压缩机的发展基本状况和前景，并且对其热力学部分内容和动力学进行了计算，包括气缸内气体的压力比、温度、惯性力的计算、气体力的计算，综合活塞力和切向力的计算，为了便于分析，作了相关的图，并进行活塞部件进行ANSYS模拟分析，从而对活塞受力有简单的分析。 关键词：往复活塞式压缩机；惯性力；气体力；综合活塞力；ansys模拟分析 ABSTRACT The paper introduce that the basic substance and theory of the reciprocating piston compressor’s dynamics，and look up interrelated data of the dynamics. The paper elaborated the basic developed vista and state of the reciprocating piston compressor at the home and broad and calculated the content of the reciprocating piston compressor’s dynamics to consist of the inertia force calculation、gas force calculation、gas pressure ratio、temperature、comprehensive piston force and tangential
附录G 压缩机轴功率计算 G．O．1 离心式压缩机轴功率应按下列公式计算： G．０．2 往复式压缩机轴功率应按下式计算：
For an ideal gas, the adiabatic head (H) required to compress a gas from P1 to P2 is: H = [k/(k-1)] [R T1/9.806][(P2/P1)(k-1)/k - 1] where: H = adiabatic head, in meters k = c p/c v = specific heat of gas at constant pressure/ specific heat at constant volume T1 = inlet temperature, in °K (degrees Kelvin) R = (universal gas constant, in J/kgmol?°K)/MW = 8314/MW MW = molecular weight of gas (dimensionless) P1 = absolute inlet pressure, in kPa (kiloPascals) P2 = absolute discharge pressure. in kPa The theoretical power (P) required is: P = (F H)/1000 = [k/(k-1)] [w R T1/9806][(P2/P1)(k-1)/k - 1] where: P = theoretical power, in kW (kilowatts) which is same as (Nm/s)/1000 F = (mass flow of gas, in kg/s)(9.806 m/s2), in kg?m/s3 which is same as N/s N = Newtons m = meters s = seconds To obtain the actual power, simply divide the theoretical power by the compressor efficiency which you will have to obtain from the manufacturer. Please excuse my spelling the metric units ... this is done for those readers who (like myself) are struggling to get away from the USA customary units
第二单元往复式活塞压缩机 概述 往复式活塞压缩机在石油化工生产工业必不可少的重要设备，是用来压缩空气或其他气体，从而把机械能转变为气体压力能的机械。各类压缩机就其工作原理而言分为容积式压缩机和速度式压缩机。常用的有活塞式压缩机和离心式压缩机。其中活塞式压缩机适用于中小输气量，排出压力可从低压直至超高压；离心式压缩机适用于大输气量，中低压的情况。下面介绍以上两种压缩机的有关知识。 一、压缩机的分类 （一）按照能量转换方式的不同分： 1、活塞式压缩机——是依靠气缸工作容积周期性地变化来压缩气体，从而把机械能变为气体的压力能。 容积式压缩机又分为往复式和回转式两种。回转式压缩机有螺杆式和滑片式，它们是依靠机内转子回转时，产生容积变化而实现气体压缩。 2、速度式（离心式）压缩机—-是依靠机内高速旋转的叶轮使气体得到很大的速度，再通过扩压元件把气流的动能变为气体的压力能。 （二）活塞式压缩机按汽缸在空间的位置分： 1、卧式压缩机 2、立式压缩机 3、角式压缩机 4、对置式压缩机 -活塞式压缩机结构型式代号及其意义表
（三）活塞式压缩机按用途可分为： 1、微型空压机 2、动力用移动式空压机 3、中小型制冷压缩机 4、石油气压缩机（包括氧压机、氮压机、氢压机、二氧化碳压缩机、石油气压缩机）。（四）按传动机构的特点分： 1、有十字头压缩机 2、无十字头压缩机 二、往复式活塞压缩机的工作原理 以立式压缩机为列，活塞由下止点向上运动时，活塞顶部容积逐渐变小气体受压缩，当压力达到气阀开启压力时，排气阀打开，开始排气。同时，活塞下部容积增大形成真空，其压力低于外部大气压力，这时吸气阀打开，开始吸气。当活塞由上止点向下运动时，活塞下部容积逐渐变小气体受压缩，当气体压力达到下端排气阀开启压力时，排气阀打开开始排气。同时，活塞顶部容积增大形成负压，缸内压力低于外部大气压力，这时上端吸气阀打开，开始吸气，而不断进行工作的。 三、主要零部件及其作用 （一）主要另部件 活塞式压缩机的主要另部件有气缸（包括气缸、缸盖），活塞组（包括活塞、拉杆），气阀（进气阀、排气阀），运动机构组（包括曲柄连杆机构、曲轴、曲轴箱），密封，活塞环。 （二）作用 气缸：实现气体压缩的部件； 活塞：在气缸内起挤压气体的作用； 气阀：控制气体的吸入和排出； 运动机构组：将原动机的旋转能传递给压缩机的活塞； 密封：填料函用来密封活塞杆与气缸之间的间隙。 活塞环：活塞环分为密封环和刮油环。 1、密封环：密封环对气缸内的气体起密封作用。其密封原理是在活塞环上有切口，在自由状态时，其直径大于气缸直径，安装时，由于本身的弹性，产生对气缸壁的预压力。压缩机工作时，活塞环在高压气体的作用下将活塞环撑开压紧在气缸壁上，同时，高压气体还将活塞环端面压紧在活塞槽上，使高压气体既不能从气缸壁有不能活塞槽泄漏。在这里活
涡旋 一、引言 涡旋压缩机的作用力特点： 1、 多个工作腔同时进行工作，各个工作腔内气体的压力不同。 2、 动涡盘绕主轴公转运动，会产生旋转惯性力和惯性力矩。（涉及到曲轴二次平衡） 3、作用在动涡盘上的气体力，比如切向力、径向力、轴向力不可能都通过轴线，会产 生相应的力矩。根据力矩的作用效果可将它们分解为公转力矩、自传力矩和倾覆力 矩。公转力矩又称阻力矩即阻止动涡盘绕静涡盘回转，该力矩由主轴输入的驱动力矩（电机）平衡；自传力矩使动涡盘发生自转，有改变动、静我盘之间的相位关系的趋势，由防自转机构（十字环）克服；倾覆力矩有使动涡盘倾斜的趋势，从而破坏动涡盘和静涡盘之间的密封，不同的结构采用不同的方式来克服倾覆力矩（我们单位没有相应的克服倾覆力矩的结构，背压腔浮动结构靠背压力）。 4、作用在动、静涡盘端面上的气体力，如轴向气体力，动涡盘是由下部上支撑端面来 支承（sanyo ）或背压力（Bristol 浮动动涡盘）来克服；静涡盘是由紧固螺钉（sanyo ）或静涡盘背面的背压腔（copeland 浮动静涡盘）压力来克服。 5、动涡盘、十字环和主轴等主要零部件上的作用力是相互影响的需建立各个运动部件 的运动方程和受力方程，联立求解。（方程太多，解析解比较难求，所以在求解过程中需要忽略一些因素来简化求解） 二、气体压力的简化计算 将涡旋压缩机的压缩过程简化，作绝热过程处理，从而计算出每一个转角时的气体压力，这种近似方法能基本满足工程设计的需求。 考察一个压缩腔从稀奇开始到排气结束的整个过程中 ()s p p θ= 02θπ≤≤ ()()n s s n p V p V θθ= 2D πθθ≤≤(n 绝热指数) ()d p p θ= 2D D θθθπ≤≤+ 缺点：没有考虑排气孔所造成的排气阻塞、气体的泄漏和压力脉动等因素。 三、气体力分析 气体力计算的时候都是以第二压缩腔气体进入排气腔时刻为一分割点，因为在此刻前后出现了压缩腔对数的变化。以动、静涡盘基圆中心都在X 轴上为0?。 切向力：形成阻力矩