关于压缩机热力学计算
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压缩机吸气热量计算公式在工业生产中,压缩机是一种非常重要的设备,它可以将气体压缩成高压气体,用于各种工艺过程中。
在压缩机的运行过程中,会产生大量的热量,这些热量需要得到合理的处理和利用。
因此,了解压缩机吸气热量的计算公式是非常重要的。
吸气热量是指在压缩机吸气过程中,气体由于外界压力对其做功而吸收的热量。
在实际工程中,吸气热量的计算是非常复杂的,需要考虑到很多因素,比如压缩机的类型、工作条件、气体的性质等等。
但是,一般情况下,我们可以利用一些简化的方法来计算压缩机吸气热量。
首先,我们需要了解一些基本的概念。
在理想气体状态方程中,气体的压力、体积和温度之间存在着一定的关系,即 PV=nRT,其中P为压力,V为体积,n为气体的摩尔数,R为气体常数,T为温度。
在压缩机吸气过程中,气体会从低压力、低温度的状态变为高压力、高温度的状态,这个过程中会产生热量。
一般情况下,我们可以利用以下的公式来计算压缩机吸气热量:Q = m Cp (T2 T1)。
其中,Q为吸气热量,单位为焦耳(J)或千焦(kJ);m为气体的质量,单位为千克(kg);Cp为气体的定压比热容,单位为焦耳/千克·开(J/kg·K);T2为气体的入口温度,T1为气体的出口温度。
在这个公式中,气体的质量和定压比热容是气体的基本性质,可以通过气体的物性表来查找;入口温度和出口温度是压缩机吸气过程中的温度,可以通过传感器来测量得到。
通过这个公式,我们就可以比较准确地计算出压缩机吸气热量。
当然,上面的公式是一个比较理想化的情况,实际工程中还需要考虑到一些其他的因素。
比如,在压缩机吸气过程中,会有一定的压降和温度变化,这些都会对吸气热量的计算产生影响。
此外,气体的性质也会对吸气热量的计算产生影响,不同的气体具有不同的定压比热容,这也需要进行修正。
除了上面的简化方法之外,还有一些更为复杂的计算方法,比如利用热力学循环分析来计算吸气热量。
这些方法可以更加准确地计算出吸气热量,但是需要更多的气体性质参数和工艺参数,计算过程也更为繁琐。
压缩机的绝热效率压缩机的绝热效率引言:压缩机作为热力机械装置的核心部件,广泛应用于各种领域,如空调、制冷、工业生产等。
而压缩机的绝热效率是衡量其性能和能源利用效率的重要指标之一。
本文将深入探讨压缩机的绝热效率,包括其定义、计算方法、影响因素以及改善途径,并提供我的观点和理解。
正文:一、定义绝热效率是指在压缩机工作过程中,压缩机对工作流体所完成的绝热功与压缩机所需输入的功之比。
绝热效率可以用以下公式表示:绝热效率 = 绝热功 / 输入功二、计算方法1. 熵增法绝热效率可以通过熵增计算得出。
熵增是指在压缩机工作过程中,流体由于受到摩擦、压缩等因素导致的熵增加的量。
通过测量入口和出口流体的熵值,可以计算绝热效率。
具体计算方法如下:绝热效率 = (入口熵 - 出口熵) / 入口熵2. 热力学循环法压缩机在工作过程中,可看作是一个热力学循环系统。
可以通过分析理想的绝热循环过程来计算绝热效率。
常见的绝热循环过程有理想气体绝热过程和别尔温循环过程。
根据具体情况选择适用的绝热循环过程进行计算。
三、影响因素1. 压缩比压缩比是指出口压力与入口压力之比。
压缩比越大,绝热效率越高。
2. 工质种类不同的工质对压缩机的绝热效率有着不同的影响。
常见的工质有空气、氟利昂等。
不同工质的物性参数不同,对于绝热过程的影响也不同。
3. 压缩机结构和工作原理不同类型的压缩机,如螺杆压缩机、涡旋压缩机等,其绝热效率也有所差异。
压缩机结构和工作原理的差异导致了绝热效率的差异。
四、改善途径1. 提高压缩机的绝热效率可以通过减小摩擦、提高密封性能、优化流道设计等手段来实现。
降低能量损失和提高能源利用效率是提高压缩机绝热效率的关键。
2. 选择高效能的压缩机。
不同类型的压缩机在绝热效率上存在差异,选择综合能效较高的压缩机可以提高绝热效率。
五、我的观点和理解压缩机的绝热效率是衡量其性能和能源利用效率的重要指标。
在实际应用中,提高压缩机的绝热效率对于降低能源消耗、提高工作效率、减少环境污染等方面都具有重要意义。
压缩机物料及热量平衡计算(原创版)目录一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的定义和计算2.压缩过程中的热量变化三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法2.基于能量守恒定律的计算方法四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法2.基于热力学第二定律的计算方法五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义正文一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性压缩机是工业生产中常见的一种设备,它通过提高气体的压力来实现气体的储存和运输。
在压缩机的工作过程中,气体的物质和能量都会发生改变,因此,对压缩机物料及热量平衡计算的研究具有重要的理论和实际意义。
二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的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。
压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩过程后的温度。
2.压缩过程中的热量变化在压缩过程中,气体的热量会发生变化。
为了研究这种变化,需要对压缩过程中的热量进行平衡计算。
三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法物质守恒定律是指在一个封闭系统中,物质的总量保持不变。
因此,可以根据物质守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
2.基于能量守恒定律的计算方法能量守恒定律是指在一个封闭系统中,能量的总量保持不变。
因此,可以根据能量守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法热力学第一定律是指在一个封闭系统中,气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和。
因此,可以根据热力学第一定律来计算压缩机中的热量平衡。
2.基于热力学第二定律的计算方法热力学第二定律是指在一个封闭系统中,气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和,且系统的熵增加。
因此,可以根据热力学第二定律来计算压缩机中的热量平衡。
五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义压缩机物料及热量平衡计算在实际应用中具有重要意义,它可以帮助我们了解压缩过程中的物料和热量变化,为优化压缩过程提供理论依据。
冷库压缩机增焓计算公式随着现代工业的发展,冷库在食品、医药、化工等领域扮演着重要的角色。
而冷库的压缩机则是冷库系统中的核心设备,其工作原理和性能参数的计算对于冷库的设计和运行至关重要。
其中,增焓计算是冷库压缩机性能参数计算中的重要一环。
本文将介绍冷库压缩机增焓计算公式及其应用。
一、增焓计算的基本原理。
在冷库压缩机工作过程中,气体从低压侧进入压缩机,经过压缩后变成高压气体,同时其温度也随之升高。
增焓计算即是计算气体在压缩过程中温度的增加量,其基本原理是根据热力学第一定律,即能量守恒定律。
在绝热压缩过程中,气体的焓增量等于其压力增量乘以单位质量的比热容。
因此,增焓计算公式可以表示为:Δh = C_p ΔT。
其中,Δh为焓增量,单位为焦耳/千克(J/kg);C_p为气体的定压比热容,单位为焦耳/千克·开(J/kg·K);ΔT为温度增加量,单位为开(K)。
二、增焓计算公式的应用。
1. 冷库压缩机性能参数计算。
在冷库压缩机的设计和选择过程中,需要对其性能参数进行计算和评估。
其中,增焓计算可以帮助工程师们确定压缩机在不同工况下的工作性能,包括压缩比、冷却效果、功率消耗等。
通过增焓计算,可以更准确地预测压缩机在实际运行中的性能表现,为压缩机的选择和设计提供依据。
2. 制冷剂的选择和配比。
在冷库系统中,制冷剂的选择和配比对系统的运行稳定性和能效性有着重要影响。
而制冷剂的焓值则是制冷系统设计中的重要参数之一。
通过增焓计算,可以确定不同制冷剂在不同工况下的焓值变化,从而为制冷剂的选择和配比提供依据。
3. 压缩机能效比的计算。
压缩机的能效比是衡量其能效性能的重要指标之一。
而能效比的计算需要考虑到压缩机在压缩过程中的焓增量。
通过增焓计算,可以确定压缩机在不同工况下的焓增量,从而计算出其能效比,为压缩机的能效性能评估提供依据。
三、增焓计算公式的改进与应用。
传统的增焓计算公式是在绝热压缩过程中推导出的,而在实际压缩机工作中,由于存在一定的压缩过程中的热交换,因此需要对增焓计算公式进行修正。
制冷系统循环及热力计算制冷系统循环主要包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部件。
首先,制冷剂经过蒸发器,利用周围环境的热量使制冷剂蒸发,并吸收空气中的热量,达到制冷的目的。
然后,蒸发后的制冷剂通过压缩机进行压缩,增加了其温度和压力。
接下来,制冷剂进入冷凝器,通过冷凝的过程使制冷剂释放出其吸收的热量,并且冷凝成液体。
最后,制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器,降低其温度和压力,重新进入循环。
在制冷系统循环中,热力计算是为了确保能量转化和热力平衡的准确性。
一般来说,热力计算主要涉及到制冷剂在蒸发器和冷凝器中的能量转化以及在膨胀阀和压缩机中的能量转移。
其中,蒸发器的能量转化一般是通过制冷剂与空气或其他流体的热交换实现的。
而冷凝器的能量转化则是通过制冷剂与冷凝介质的热交换来实现的。
膨胀阀和压缩机则是用来改变制冷剂的温度和压力,从而控制制冷效果的。
在热力计算中,根据能量守恒定律,可以使用以下的热力学公式:1.蒸发过程中的能量转化计算公式:Q_evap = m * (h1 - h2)其中,Q_evap为蒸发过程中的能量转化,m为制冷剂的质量,h1和h2为制冷剂在蒸发器入口和出口的比焓。
2.冷凝过程中的能量转化计算公式:Q_cond = m * (h3 - h4)其中,Q_cond为冷凝过程中的能量转化,m为制冷剂的质量,h3和h4为制冷剂在冷凝器入口和出口的比焓。
3.膨胀阀和压缩机的能量转移计算公式:W_expand = m * (h2 - h3)通过以上的热力学计算,可以准确地计算制冷系统循环中各部件的能量转化和热力平衡,保证制冷效果的稳定和可靠性。
在实际应用中,还需要考虑到制冷系统的工作条件、环境温度等因素,对热力计算进行修正和优化,以达到理想的制冷效果。
压缩机热力计算一、设计要求型号:AYP33U6L气缸直径d:17.2mm活塞行程S:14.2mm转速:3600r/min二、理论循环压缩机为活塞式单机、单作用型式,制冷剂为R134a压缩机的运行工况如下:冷凝温度54.4℃蒸发温度7.2℃过冷温度46.1℃吸气温度35℃由此,压缩机工作的各状态点的参数如下:P2=PK=1469.5 KPaP1=P0=377.2KPat1=35℃t4=t5=t0=7.2℃t6=t7=tk=-54.4℃V1=0.0617 m3/kgt2=83.653℃h1=427.776KJ/kgh2=460.224KJ/kgh3=265.393KJ/kgh4=h3h5=401.48KJ/kgh6=424.45KJ/kgh7=278.56KJ/kg理论计算单位制冷量q0=h1-h4=162.383KJ/kg单位容积制冷量qv=q0/V1=2631.815KJ/m3单位压缩功W0=h2-h1=32.448理论压缩比ε=P2/P1=3.90理论制冷系数ε0=q0/W0=5.00三、结构参数根据Y系列压缩机设计方案,确定压缩机结构参数如下:型号:AYP33U6L气缸直径d:17.2mm活塞行程S:14.2mm转速:3600r/min四、热力计算1、行程容积Vh=(π/4)×d²×S=3.3× m32、理论排气量Vp=Vh×n/60=198× m3/h3、输气系数ηv=λv*λp*λtλl1)容积系数λv取:相对余隙容积c=0.01,多变膨胀指数 m=1.08=1-0.01(3.9^(1/1.08)-1)=0.975 2)压力系数λp取:吸气终了的相对压力损失Δpsi/ΔPs=0.076=0.923)温度系数λt,泄露系数λlλt*λl=(To+273)/(Tk+273)=0.856故ηv=λv*λp*λtλl=0.975×0.92×0.856=0.768实际排气量Vr=Vp×ηv=152× m3/s4、工质循环量M=Vr/V1=152/0.0617× =2.4635×10 kg/s5、制冷量Q0Q0=q0×Vr/V1=0.4KW=400W6、绝热功率NadNad=M×(h2-h1)=86.2W7、指示功率Ni取指示效率ηi=0.85Ni=Nad/ηi=86.2/0.85=101.4W8、轴功率Ne取机械功率ηm =0.85Ne=Ni/ηm=119.3W9、电机输入功率N取电机效率ηel=0.75N=Ne/ηel=119.3/0.75159.1W10、性能系数COP=Q0/N=2.51。
离心式压缩机的热力计算(C++)离心式压缩机的热力计算#include#includevoid main(){doublep0=200000,T0=350,ps_=380000,n=60000,G=0.25,H=0.635,c2r,c 1=c2r=90, o1=0.98,a=0.05,n2=1.55,n3=1.9,n5=1.8;//压头系数取H=0.635,叶轮进口空气速度c1=90m/s,总压恢复系数o1=0.98,//D1h/D2=0.3double sc=ps_/p0; //1.压缩机增压比cout<<"1.压缩机增压比sc="<<sc<<endl;< bdsfid="75" p=""></sc<<endl;<>double lcs=1004.5*T0*(pow(sc,0.4/1.4)-1); //2.等熵过程的压缩功cout<<"2.等熵过程的压缩功lcs="<<lcs<<endl;< bdsfid="78" p=""></lcs<<endl;<>double u2=sqrt(lcs/H); //3,H=0.635叶轮外径圆周速度cout<<"u2="<<u2<<endl;< bdsfid="80" p=""></u2<<endl;<> double T1=T0-c1*c1/2/1005; //4.c1=90,叶轮进口处温度cout<<"T1="<<t1<<endl;< bdsfid="83" p=""></t1<<endl;<>double p1=o1*p0*(pow(T1/T0,3.5));//5进气管总压恢复系数为0.98,叶轮进口空气压力cout<<"p1="<<p1<<endl;< bdsfid="86" p=""></p1<<endl;<>double j1=p1/T1/287; //6.叶轮进口密度cout<<"j1="<<j1<<endl;< bdsfid="89" p=""></j1<<endl;<> double D2=60*u2*1000/3.14159/n; //7.叶轮外径cout<<"D2="<<d2<<endl;< bdsfid="92" p=""></d2<<endl;<>double D1h=0.3*D2; //8,D1h/D2=0.3叶轮进口叶根直径cout<<"D1h="<<d1h<<endl;< bdsfid="94" p=""></d1h<<endl;<>double D1t=sqrt(D1h*D1h+4*G*1000000/3.1415/j1/c1); //9.叶轮进口叶尖直径cout<<"D1t="<<d1t<<endl;< bdsfid="96" p=""></d1t<<endl;<>cout<<"D1t/D2="<<<"="" p="" 一般范围在0.50~0.65之间"<<endl;<="">double D1=sqrt(D1h*D1h/2+D1t*D1t/2) ; //10.叶轮进口平均直径cout<<"D1="<<d1<<endl;< bdsfid="101" p=""></d1<<endl;<>double u1t=D1t/D2*u2;//11.叶轮进口叶尖圆周速度cout<<"u1t="<<u1t<<endl;< bdsfid="104" p=""></u1t<<endl;<>double w1t=sqrt(c1*c1+u1t*u1t); //12.叶轮进口叶尖处气流相对速度cout<<"w1t="<<w1t<<endl;< bdsfid="107" p=""></w1t<<endl;<>double Mw1t=w1t/20.1/sqrt(T1); //13.叶轮进口叶尖马赫数cout<<"Mw1t="<<mw1t<<" bdsfid="110" double="" u1="D1/D2*u2;//14.叶轮进口平均直径处的圆周速度</p" 一般希望mw1t取值范围<0.80~0.92"<</mw1t<<">cout<<"u1="<<u1<<endl;< bdsfid="112" p=""></u1<<endl;<>double w1=sqrt(c1*c1+u1*u1);//15..叶轮进口平均直径处的相对速度cout<<"w1="<<w1<<endl;< bdsfid="115" p=""></w1<<endl;<>double zi=10+0.03*D2; //叶轮叶片数cout<<"zi="<<zi<<endl;< bdsfid="118" p=""></zi<<endl;<>double h=1/(1+2*3.1415/3/zi*(1/(1-D1*D1/D2/D2))); //16.叶轮滑动系数cout<<"h="<<h<<endl;< bdsfid="121" p=""></h<<endl;<> double T2=T1+(h+a-h*h/2)*u2*u2/1005;//17.叶轮出口温度cout<<"T2="<<t2<<endl;< bdsfid="124" p=""></t2<<endl;<>double p2=p1*pow(T2/T1,n2/(n2-1)); //18.叶轮出口压力cout<<"p2="<<p2<<endl;< bdsfid="127" p=""></p2<<endl;<>double j2=p2/287/T2;//19.叶轮出口空气密度cout<<"j2="<<j2<<endl;< bdsfid="130" p=""></j2<<endl;<>double c2u=h*u2; //20.叶轮出口周向分速度cout<<"c2u="<<c2u<<endl;< bdsfid="133" p=""></c2u<<endl;<>double c2=sqrt(c2u*c2u+c2r*c2r); //21.叶轮出口气流绝对速度cout<<"c2="<<c2<<endl;< bdsfid="136" p=""></c2<<endl;<>double a2=atan(c2r/c2u); //22.叶轮出口气流角cout<<"a2="<<a2<<endl;< bdsfid="139" p=""></a2<<endl;<>double w2=sqrt(c2*c2+u2*u2-2*c2*u2*cos(a2)); //23.叶轮出口相对速度cout<<"w2="<<w2<<endl;< bdsfid="142"p=""></w2<<endl;<>cout<<"w2/w1="<<="" bdsfid="144" double="" l2="G*1000000/3.1415/D2/j2/c2r;" p="" w1<<"判断叶轮中的相对运动是否是减速的"<cout<<"l2="<<l2<<endl;< bdsfid="146" p=""></l2<<endl;<>double D3=1.08*D2;//25.无叶扩压器出口直径cout<<"D3="<<d3<<endl;< bdsfid="149" p=""></d3<<endl;<>double c3=D2/D3*c2; //26.无叶扩压器出口出口气流速度cout<<"c3="<<c3<<endl;< bdsfid="151" p=""></c3<<endl;<> double T3=T2+(c2*c2-c3*c3)/2/1005; //27.无叶扩压器出口温度cout<<"T3="<<t3<<endl;< bdsfid="154" p=""></t3<<endl;<>double p3=p2*pow(T3/T2,n3/(n3-1));//28.取n3=1.9,无叶扩压器出口压力cout<<"p3="<<p3<<endl;< bdsfid="157" p=""></p3<<endl;<>double Mc3=c3/sqrt(T3)/20.1; //29.验算cout<<"Mc3="<<mc3<<" bdsfid="160" 是否<='0.80~0.95"<<endl;</p'></mc3<<">double a3g=3.1415/180*25;double a3=a3g;double a4g=a3g+3.1415/180*20;double a4=a4g;double D4=D3*cos(a3)/cos(a4);//30.直叶片扩压器出口直径cout<<"D4="<<d4<<endl;< bdsfid="167" p=""></d4<<endl;<>cout<<"D4/D3="<<<"="" 是否='1.2~1.4"<<endl;</p'>double r4=D4/2;double r3=D3/2;double L=(r4-r3)/sin((a3g+a4g)/2); //31.扩压器流道直线长度cout<<"L="<<l<<endl;< bdsfid="174" p=""></l<<endl;<> double aav=3.14159/18; //平均扩张角取10°cout<<"aav="<<aav<<endl;< bdsfid="177" p=""></aav<<endl;<>double zd=3.1415*(r4*sin(a4g)-r3*sin(a3g))/tan(aav/2)/L; //32.扩压器叶片数cout<<"zd="<<zd<<endl;< bdsfid="180" p=""></zd<<endl;<>double n4=1.6,c4=111.3;//叶片扩压器多变指数n4=1.6,叶片扩压器出口速度c4=111.3//33.直叶片扩压器出口温度double T4_=T3*pow((c3*D3*sin(a3)/c4/D4/sin(a4)),(n4-1));cout<<"T4_="<<t4_<<endl;< bdsfid="185" p=""></t4_<<endl;<>double T4=T3+(c3*c3-c4*c4)/2/1005;cout<<"T4="<<t4<<endl;< bdsfid="188" p=""></t4<<endl;<>cout<<"T4-T4_的绝对值为"<<fabs(t4-t4_)<<"是否小于0.5"<<endl;< bdsfid="190" p=""></fabs(t4-t4_)<<"是否小于0.5"<<endl;<>double p4=p3*pow(T4/T3,n4/(n4-1)); //34.叶片扩压器出口压力cout<<"p4="<<p4<<endl;< bdsfid="193" p=""></p4<<endl;<>double j4=p4/287/T4; //35.叶片扩压器出口空气密度cout<<"j4="<<j4<<endl;< bdsfid="196" p=""></j4<<endl;<>double c4u=c4*cos(a4); //36.叶片扩压器出口周向分速cout<<"c4u="<<c4u<<endl;< bdsfid="199" p=""></c4u<<endl;<>double K=c4u*r4/1000; //37.系数Kcout<<"K="<<k<<endl;< bdsfid="202" p=""></k<<endl;<> double C=720*j4*K*3.1415/G; //38.系数Ccout<<"C="<<c<<endl;< bdsfid="205" p=""></c<<endl;<> double jcmax=360*1000/C+sqrt(720*1000*r4/C);//39.蜗壳出口圆截面直径cout<<"jcmax="<<jcmax<<endl;< bdsfid="208" p=""></jcmax<<endl;<>double c5=G*1000000/3.1415/jcmax/jcmax/j4; //40.蜗壳出口气流速度cout<<"c5="<<c5<<endl;< bdsfid="211" p=""></c5<<endl;<>double T5=T4+(c4*c4-c5*c5)/2/1005; //41.蜗壳出口空气温度cout<<"T5="<<t5<<endl;< bdsfid="214" p=""></t5<<endl;<>double p5=p4*pow(T5/T4,n5/(n5-1));//42.蜗壳出口压力cout<<"p5="<<p5<<endl;< bdsfid="217" p=""></p5<<endl;<>double Ts=T5+c5*c5/2010; //43.蜗壳出口气流总温cout<<"Ts="<<ts<<endl;< bdsfid="220" p=""></ts<<endl;<>double ps=p5*pow(Ts/T5,3.5);//44 //44.蜗壳出口气流总压cout<<"ps="<<ps<<endl;< bdsfid="223" p=""></ps<<endl;<>cout<<"与所要求的出口总压的相对误差"<<<"小于1%,满足要求<="">"<<endl;< bdsfid="227" p=""></endl;<>double lc=1005*(Ts-T0); //45.压缩机的实际耗功cout<<"lc="<<lc<<endl;< bdsfid="230" p=""></lc<<endl;<>double Nc=G*lc/1000; //46.压缩机消耗功率cout<<"Nc="<<nc<<endl;< bdsfid="233" p=""></nc<<endl;<>double ncs=lcs/lc;//47.压缩机绝热效率cout<<"压缩机绝热效率为"<<ncs<<endl;< bdsfid="236" p=""></ncs<<endl;<>}结果:1.压缩机增压比sc=1.92.等熵过程的压缩功lcs=70764.73.叶轮外径圆周速度u2=333.8274.叶轮进口处温度T1=345.975.进气管总压恢复系数为0.98,叶轮进口空气压力p1=1882156.叶轮进口密度j1=1.895547.叶轮外径D2=106.2618.叶轮进口叶根直径D1h=31.87829.叶轮进口叶尖直径D1t=53.6853D1t/D2=0.505224 一般范围在0.50~0.65之间10.叶轮进口平均直径D1=44.149411.叶轮进口叶尖圆周速度u1t=168.65712. 叶轮进口叶尖处气流相对速度w1t=191.16813.叶轮进口叶尖马赫数Mw1t=0.511329 一般希望Mw1t取值范围<0.80~0.9214.叶轮进口平均直径处的圆周速度u1=138.69915.叶轮进口平均直径处的相对速度w1=165.34叶轮叶片数zi=13.187816.叶轮滑动系数h=0.83896717.叶轮出口温度T2=405.5218.叶轮出口压力p2=29446419.叶轮出口空气密度j2=2.5301120.叶轮出口周向分速度c2u=280.0721.叶轮出口气流绝对速度c2=294.17522.叶轮出口气流角a2=0.31092623.叶轮出口相对速度w2=104.832w2/w1=0.63404判断叶轮中的相对运动是否是减速的//小于1为减速24.叶轮出口轴向宽度l2=3.2888925.无叶扩压器出口直径D3=116.88726. 无叶扩压器出口出口气流速度c3=267.43227. 无叶扩压器出口温度T3=412.99228.无叶扩压器出口压力p3=30603629.验算Mc3=0.654706 是否<=0.80~0.9530.直叶片扩压器出口直径D4=149.812D4/D3=1.28169 是否=1.2~1.431.扩压器流道直线长度L=28.703平均扩张角取10°aav=0.17453332.扩压器叶片数zd=35.362133.直叶片扩压器出口温度T4_=442.16T4=442.411T4-T4_的绝对值为0.251063是否小于0.534. 叶片扩压器出口压力p4=36767535. 叶片扩压器出口空气密度j4=2.8957236. 叶片扩压器出口周向分速c4u=78.702837.系数K=5.8953338.系数C=15445239.蜗壳出口圆截面直径jcmax=21.017340.蜗壳出口气流速度c5=62.214541. 蜗壳出口空气温度T5=446.64842. 蜗壳出口压力p5=37564643.蜗壳出口气流总温Ts=448.57444. 蜗壳出口气流总压ps=381345与所要求的出口总压的相对误差0.00353975小于1%,满足要求45.压缩机的实际耗功lc=99066.846.压缩机消耗功率Nc=24.7667压缩机绝热效率为0.714312Press any key to continue向心涡轮级的热力计算#include#includevoid main(){double p0=360000, p3=110000 ,T0=360, G=0.25,D1=0.12,x=0.97, y=0.88, a1g=0.314159,B2=0.610865,u=0.4,zn=27;//预取D1=120mm,喷嘴环速度系数x=0.97,叶轮速度系数y=0.88//喷嘴环出口叶片几何角a1g=18°,叶轮出口相对气流角B2=35°,u=0.4 double a1=a1g;//double zi=0.03*(33-a1/3.14159*180)*(33-a1/3.14159*180)+12;//double modf(double zi_,double *zi);double zi=18;cout<<" 1.叶轮叶片数zi="<<zi<<endl;< bdsfid="311" p=""></zi<<endl;<>double M=1-2/zi;cout<<"2.速度比M="<<m<<endl;< bdsfid="314"p=""></m<<endl;<>double i1=cos(a1)*u/M*cos(a1)*u/M;double i1_=cos(a1)*u/M*u/M;double i2=1/y/cos(B2)*1/y/cos(B2)-1;double i3=2*cos(a1)*cos(a1)/M-1;double pt=x*x*(i1*i2+i3)/(1+x*x*(i1_*i2+i3));cout<<"3.反力度pt="<<pt<<endl;< bdsfid="321" p=""></pt<<endl;<>double x0=x*sqrt(1-pt)*cos(a1)/M;cout<<"4.涡轮速比X0="<<x0<<endl;< bdsfid="324" p=""></x0<<endl;<>double s=p0/p3;cout<<"5.涡轮膨胀比s="<<s<<endl;< bdsfid="327" p=""></s<<endl;<>double vhs=1005*T0*(1-1/(pow(s,0.286)));cout<<"6.涡轮总等焓降vhs="<<vhs<<endl;< bdsfid="330" p=""></vhs<<endl;<>double Cs=sqrt(2*vhs);cout<<"7.等熵速度Cs="<<cs<<endl;< bdsfid="333" p=""></cs<<endl;<>double C1=x*sqrt(1-pt)*Cs;cout<<"8.喷嘴环出口气流速度c1="<<c1<</c1<double k2_=pt+(1-pt)*k1_;double k3_=pow(k2_,3.5);double p1=p0*k3_;cout<<"9.喷嘴环出口气流压力p1="<<p1<</p1<cout<<"10.喷嘴环出口气流温度T1="<<t1<</t1<cout<<"11.喷嘴环出口气流密度j1="<<j1<</j1<cout<<"12.气流在喷嘴环中的多变指数n="<<n<</n<cout<<"13.临界压力比pcrn="<<pcrn1<<endl;<bdsfid="349" p=""></pcrn1<<endl;<>double p11=p1/p0;cout<<"14.喷嘴环出口压力与涡轮进口压力之比p11="<<p11<<<pcrn1<<"是否小于"<<p11<<endl;<="" p=""></p11<double u1=x0*Cs;cout<<"15.叶轮进口圆周速度u1="<<u1<<endl;< bdsfid="355" p=""></u1<<endl;<>double N1=60*u1/3.1415/D1;cout<<"16.涡轮转速N1="<<n1<<endl;< bdsfid="358" p=""></n1<<endl;<>double C1u=M*u1;cout<<"17.叶轮进口绝对速度的周向分量C1u="<<c1u<</c1u<cout<<"18.叶轮进口绝对速度的径向分量C1r="<<c1r<</c1r< cout<<"19.叶轮进口相对速度w1="<<w1<<endl;< bdsfid="365" p=""></w1<<endl;<>double w1u=u1-C1u;cout<<"20.叶轮进口相对速度的周向分量w1="<<w1u<</w1u<cout<<"21.叶轮进口气流角B1="<<b1<<endl;< bdsfid="370" p=""></b1<<endl;<>double u2=u*u1;cout<<"22.叶轮出口周向速度u2="<<u2<<endl;< bdsfid="373" p=""></u2<<endl;<>double w2s=sqrt(pt*Cs*Cs+w1*w1-u1*u1+u2*u2);cout<<"23.叶轮出口理论相对速度w2s="<<w2s<<endl;< bdsfid="376" p=""></w2s<<endl;<>double w2=y*w2s;cout<<"24.叶轮出口实际相对速度w2="<<w2<<endl;<bdsfid="379" p=""></w2<<endl;<>double o=w2/w1;cout<<"25.气流在叶轮中的加速因子o="<<o<<<a2<<<"26.叶轮出口绝对速度c2="<<C2<<endl; double a2=w2*sin(B2/C2);</p><p>cout<<" cout<<"28.叶轮出口温度t2="<<T2<<endl;</p><p>doublej2=p3/T2/287;</p><p>cout<<" double="" l1="<<l1<<endl;</p><p>cout<<" l1?<ln"<<"="" lav<<"与第36步预取值比较"<<endl;<="" ln="<<ln<<endl; l1=1.18*ln;</p><p>cout<<" p="" t2="T1-pt*vhs/1005+(1-y*y)*w2s*w2s/2/1005;"></o<}结果1.叶轮叶片数zi=182.速度比M=0.8888893.反力度pt=0.5292054.涡轮速比X0=0.7121095.涡轮膨胀比s=3.272736.涡轮总等焓降vhs=1040477.等熵速度Cs=456.1728.喷嘴环出口气流速度c1=303.619.喷嘴环出口气流压力p1=21635710.喷嘴环出口气流温度T1=314.1411.喷嘴环出口气流密度j1=2.3997512.气流在喷嘴环中的多变指数n=1.3654213.临界压力比pcrn=0.53417714.喷嘴环出口压力与涡轮进口压力之比p11=0.600992 0.534177是否小于0.600992//小于15.叶轮进口圆周速度u1=324.84416.涡轮转速N1=51702.1 //小于9000017.叶轮进口绝对速度的周向分量C1u=288.75118.叶轮进口绝对速度的径向分量C1r=93.820719.叶轮进口相对速度w1=100.52420.叶轮进口相对速度的周向分量w1=36.093821.叶轮进口气流角B1=1.9380622.叶轮出口周向速度u2=129.93823.叶轮出口理论相对速度w2s=177.73324.叶轮出口实际相对速度w2=156.40525.气流在叶轮中的加速因子o=1.555926.叶轮出口绝对速度c2=89.728727.叶轮出口气流角的sin值1.0647828.叶轮出口温度T2=262.89729.叶轮出口空气密度j2=1.4578930.喷嘴环相对能量损失en=0.02782431.叶轮相对能量损失ei=0.034246732.余速相对能量损失ec2=0.038690633.轮周效率nu=0.89923934.轮盘摩擦损失功率Ndf=1028.7635.轮盘摩擦相对能量损失edf=0.0395536.间隙漏气修正系数n_d=0.970137.涡轮绝热效率nt=0.833984 //大于75%38.涡轮理论温降vT0=103.52939.涡轮实际温降vT=86.341540.涡轮出口速度T3=273.65841.涡轮功率Nt=21693.342.涡轮有效功率Nte=21042.543.涡轮出口空气密度j3=1.4005644.涡轮出口空气体积流量Q=0.178545.叶轮角速度w=5414.0746.涡轮比转速Ns=0.39484147.喷嘴环最小截面积Fmin=343.21448.喷嘴环内径D1n=12249.喷嘴环出口总面积F1n=1370.8550.喷嘴环出口叶片高度ln=3.5767951.喷嘴喉部宽度bn=3.5539252.叶轮进口阻塞系数h1=0.928344l1=3.17284l1?<="">53.叶轮进口叶片高度l1=4.2206154.叶轮出口平均直径D2=4855.叶轮出口叶根直径D2h=3056.叶轮出口总面积F2=2205.3357.叶轮出口叶尖直径D2t=60.893358.叶轮出口叶片高度l2=15.446759.叶轮出口有效面积F2e=1911.160.叶轮出口的阻塞系数h2=0.86658161.叶轮出口叶片尾缘厚度v2=1.15272 //在1~1.2之间62.叶轮叶片高度lav=9.83364 0.0233891与第36步预取值比较//预取值为0.023Press any key to continue。
§4.1.1压缩机吸气和排气状态参数吸气状态参数:t 1= -20℃,P 1=1.5bar ,h 1=391kJ/kg ,s 1=1.875kJ/kgv 1=0.2092m 3/kg ,制冷剂状态为过热气体。
排气状态参数:t 2=114℃,P 2=18bar ,h 2=473.7kJ/kg ,s 2=1.875kJ/kgv 2=0.019888m 3/kg ,制冷剂状态为过热气体。
§4.1.2压缩机的热力计算(1)压比εε=18÷1.5=12(2)制冷剂质量流量G低温箱的制冷量Q 0设计要求 Q 0=100W二级节流毛细管制冷剂流量G 2G 2=010*******.3152.6Q h h =--= 0.7158 g/s一级节流毛细管制冷剂流量G 1G 1= 275.087.015.075.0G ⨯--= 5×0.7158=3.579 g/s总制冷剂流量GG= G 1+ G 2=3.579+0.7158=4.295 g/s(3)压缩机内实际体积流量V hV h = G ×v 1=4.295×0.2092×3.6=3.235 m 3/h(4)输气系数λa )容积系数v λ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+-=1)1(111m dk d v p p c ελ (4-1)式中: c ——相对余隙容积,现代中、小型压缩机c=0.015~0.06,低温机取较小的c 值,本系统中取c=0.025;m ——多变膨胀指数,对氟利昂压缩机m=0.95~1.05, 本系统中m=1.05; ε——压比,ε=12;dk d p p 1∆——排气压力损失,对氟利昂压缩机Δp d1 =(0.10~0.15)p dk ,本系统中取为0.10 。
v λ=()11.0510.0251210.11⎧⎫-⨯⨯+-⎡⎤⎨⎬⎣⎦⎩⎭=0.6965b )压力系数p λp λ=v d s p p c λ⨯∆∆⨯+-01)1(1 (4-2)01d s p p ∆∆——吸气压力损失,对氟利昂压缩机Δp s1=(0.06~0.08) p d0,本系统取为0.06p λ=6965.006.0)025.01(1⨯+-=0.9117c )泄漏系数1λ1λ=0.98d )温度系数T λT λ=10λ⨯k T T(4-3) T λ=98.0)3215.273(2015.273⨯+-=0.8465λ= v λp λ1λT λ(4-4) λ=0.6965×0.9117×0.98×0.8465=0.5268(5)压缩机内理论体积流量V pV p =5268.0235.3=λh V =6.141m 3/s(6)压缩机单位理论功w ow o = h 2-h 1=473.7-391.0=82.7 kJ/kg(7)理论功率N oN o =G ×w o =4.295×82.7=355.2 W(8)指示功率N i指示效率i η=0.8N i =8.02.3550=i N η=444.0 W(9)轴功率N e轴效率m η=0.8N e =8.00.444=m i N η=555.0 W(10)配用电动机功率N el配用电动机效率mo η=0.85N el =85.00.555=mo e N η=652.9 W。
绝热压缩功率计算
绝热压缩功率的计算公式为:
P = (Q1 - Q2) / η
其中,
P 为绝热压缩功率(单位为瓦特,W)
Q1 为进气的热力学功(单位为焦耳,J)
Q2 为出气的热力学功(单位为焦耳,J)
η 为绝热效率(无单位,取值范围为0到1)
通常情况下,Q1 和 Q2 可以通过绝热过程中的气体状态方程
计算,例如对于理想气体:
Q1 = C1 * (T1 - T2) / (γ - 1)
Q2 = C2 * (T3 - T4) / (γ - 1)
其中,
C1 和 C2 为气体压缩机的容积流量(单位为立方米每秒,m³/s)T1、T2、T3、T4 分别为绝热过程中的气体温度(单位为开尔文,K)
γ 为气体的绝热指数(无单位,取决于气体的性质)
综上所述,绝热压缩功率的计算需要根据具体的气体性质和工况参数进行相应的计算。
. . 2 热力学计算 2.1 初步确定各级排气压力和排气温度 2.1.1 初步确定各级压力 本课题所设计的压缩机为单级压缩
则: 吸气压力:Ps=0.1Mpa 排气压力:Pd=0.8Mpa 多级压缩过程中,常取各级压力比相等,这样各级消耗的功相等,而压缩机的总耗功也最小。各级压力比按下式确定。 zit
(2-1)
式中: i—任意级的压力比;
t—总压力比;
z—级数。
总压力比:t= 0.8/0.1=8 各级压力比: 83.28i 压缩机可能要在超过规定的排气压力值下工作,或者所用的调解方式(如余隙容积调节和部分行程调节)要引起末级压力比上升而造成末级气缸温度过高,末级压力比值取得较低,可按下式选取:
ti)75.0~9.0( (2-2)
则各级压力比:2=2.12~2.55=2.5 1=3.2
各级名义进、排气压力及压力比已经调整后列表如下 表2-1 各级名义进、排气压力及压力比
级数 名义进气压力 p1(MPa) 名义排气压力 p2(Mpa) 名义压力比
ε Ⅰ 0.1 0.32 3.2
Ⅱ 0.32 0.8 2.5 . . 2.1.2 初步确定各级排气温度 各级排气温度按下式计算: 1nndsiTT (2-3)
式中:Td —级的排气温度,K; Ts —级的吸气温度,K; n —压缩过程指数。 在实际压缩机中,压缩过程指数可按以下经验数据选取。 对于大、中型压缩机:nk 对于微、小型空气压缩机:(0.9~0.98)nk 空气绝热指数k=1.4,则(0.9~0.98)(1.26~1.372)nk,取n=1.30 各级名义排气温度计算结果列表如下。 一级的吸气温度Ts1=210C+273=294(K)
一级的排气温度Td1=2.323.0113.111294Ts382(K) 二级的吸气温度Ts2=400C+273=313(K) 二级的排气温度:5.223.0113.122313Ts471(K)=386(K)
表2-2 各级排气温度 级数 名义吸气温度T1 压缩过程指数n nn1)( 名义排气温度T2 ℃ K ℃ K
Ⅰ 21 294 1.30 1.31 130 382
Ⅱ 40 313 1.30 1.313 1.23 386
2.2 确定各级的进、排气系数 2.2.1 计算容积系数v 容积系数是由于气缸存在余隙容积,使气缸工作容积的部分容积被膨胀气体占据,而对气缸容积利用率产生的影响。
)1(11m
v
(2-4)
式中: v—容积系数; —相对余隙容积; — 压力比。
各级膨胀过程指数m按下表计算。 . . 表2-3 不同压力下的m值
110.5110.51.411.2mk
210.62110.621.411.25mk
确定相对余隙容积α 根据统计,压缩机的相对余隙容积值多在以下范围内: 压力≤20公斤/厘米2: α=0.07~0.12 压力﹥20~321公斤/厘米2:α=0.12~0.16 微型压缩机的相对余隙容积: 排气量在0.2米2/分以下:α=0.088~0.10 排气量在0.3米2/分以上:α=0.035~0.05 则:取相对余隙容积α=0.035~0.05 根据不同的气阀结构,选用各级的相对余隙容积值。
采用环状气阀时,一般值在下列范围内选取:低压级12.0~07.0,中压级14.0~09.0,高压级16.0~11.0。 采用舌簧阀的微小型压缩机,04.0~03.0。 根据本设计的技术要求,选用舌簧阀结构,由上述经验选取各级相对余隙容积:10.035,20.04。 由此,各级v计算如下
943.0)1(035.01)1(12.32.1111111mv
957.0)1(04.01)1(15.225.1121222mv
2.2.2、 确定压力系数
由于进气阻力和阀腔中的压力脉动,使吸气终了时气缸内的压力低于名义进气压力,从而产生的对气缸利用率的影响。 影响压力系数p的主要因素一个是吸气阀处于关闭状态时的弹簧力,另一个是进气管道中的压力波动。在多级压缩机中,级数愈高,压缩系数p应愈大。对于进气压力等于或接近大气压力的第一级,进气阻力影响相对较大,可在98.0~95.0p范围内选取,第二级进气阻力相对于气体压力要小的多,可在 . . 0.1~98.0p范围内选取。
故在本设计当中,选取:10.96p,20.98p。
2.2.3、 确定温度系数 压缩机的吸入气体,其温度总是高于吸气管中的气体温度(由于缸壁对气体加热),折算到公称吸气压力和公称吸气温度时的气体吸气容积将比吸入时的容积小,因而使气缸行程容积的吸气能力再次降低。用来表示在吸气过程中,因气体加热而对气缸吸气能力影响的系数称为温度系数,用T表示。 影响气缸内气体在吸气终了时温度的主要因素是:在吸气过程同气体接触的气缸和活塞的壁面传给气体热量的大小;膨胀终了时余隙容积中残余气体温度的高低;气体在吸气过程中阻力损失的大小(这部分阻力损失转化为热量使气体温度上升)。显然,在吸气过程,气体吸收的热量越多,温度便越高,温度系数就越小。要全面地考虑这些因素对温度系数的影响,精确地求得T,是比较困难的;计算时可根据压力比的大小从图选择适当的T. 温度系数T的大小取决于进气过程中加给气体的热量,其值与气体冷却及该级的压力比有关,一般98.0~92.0T。如果气缸冷却良好,进气过程中加入气体的热量少,则T取较高值;而压力比高,即气缸内的各处平均温度高,传热温差大,造成实际气缸容积利用率低,T取较低值。 查图时应注意以下几点: (1)压力比大者,T取小值。 (2)冷却效果好时,T取大值,水冷却比风冷却的T大。 (3)高转速比低转速的压缩机,T大。 (4)气阀阻力小时,T取大值。 (5)大、中型压缩机T取大值,微、小型压缩机T取小值。 .
. 图2-1 系数λT与压力比ε的关系 查表得:
10.95~0.975T,981.0~946.02T。
综合考虑:10.96T,95.02T
2.2.4确定泄漏系数(气密系数) 泄漏系数表示气阀、活塞环、填料以及管道、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率的影响。 泄漏系数的取值于气缸的排列方式、气缸与活塞杆的直径、曲轴转速、气体
压力的高低以及气体的性质有关。对于一般有油润滑压缩机,98.0~90.0l;无油润滑压缩机,95.0~85.0l。 选取:1l0.95,2l
0.92
2.2.5、确定各级排气系数
d按下式计算:余隙容积的影响、吸气阀的弹簧力和管线上的压力波动、
吸气时气体与气缸壁之间的热交换、气体泄漏等因素,使气缸行程容积的有效值减少。在气缸行程容积相同的情况小,上述四因素的影响愈大、则排气量愈小。设计计算中,考虑上述因素对排气量的影响而引用的系数称排气系数,以
d表示:
dvpTl (2-5)
式中 v
—容积系数
p—压力系数 T—温度系数 . . l—泄漏系数
表2-4 各级排气系数 级数 Ⅰ Ⅱ
v 0.943 0.957
p 0.96 0.98
T 0.96 0.95
l 0.95 0.92
lpvd···T 0.826 0.820
2.3确定各级气缸的行程容积 2.3.1 凝析系数φi的确定(干气63页) 当压缩机进口含有水蒸气(或其它蒸汽),气体经过压缩,蒸汽的分压将会提高,当压缩机的蒸汽分压超过冷却器气体出口温度下的饱和蒸汽压时,气体中的蒸汽将冷凝而析出水分。水分的析出会影响第一级以后各级的吸气量。计算时,如不考虑水分的析出,将会使得实际压力同计算结果不相同。 气体中的蒸汽含量可用相对湿度表示: 进口气体的相对湿度以重庆市的空气相对湿度为准,以成都、昆明、贵阳的空气平均相对湿度为参照,75.0 有、无水析出的判别式
bibppppssi1··11 则无水析出,1φ (2-6)
bibppppssi1··11 则有水析出,1φ (2-7)
若本级前有水析出,则本级吸入的为饱和气体,凝析系数可按下式计算
1111ssibisibsippppppφ (2-8)
式中:bibpp,1—分别为一级和i级在进口温度下的饱和蒸汽压, MPa; sispp,1—分别为一级和i级的名义吸气压力,MPa;
i,1 —分别为一级和i级进口气体的相对湿度。 查文献<>表2-7得:02534.01bp 公斤/ 厘米2 07520.02bp 公斤/ 厘米
2
已得:1.01spMPa ,32.02spMPa。