对置式压缩机往复惯性力计算

往复式压缩机习题1.某一单作用往复式压缩机输送空气（氮气μ=28.02），吸入温度20℃，吸入压力100kPa，排出压力5×100kPa（均为绝压）。

取m=1.25，k=1.4。

试求：（1）等温，绝热，多变三种状态下理论循环过程的排气温度各为多少？（2）输送氮气，每吸入单位体积所用理论压缩循环功（等温，绝热，多变条件下）为多少？（3）若排气量为1.57m3／min，每分钟理论压缩循环功各为多少?(等温,，绝热，多变条件下)。

2.有一台单缸往复式压缩机，进行理论压缩循环过程，吸入温度25℃，试求下列条件下压缩空气的排出温度、排出容积、理论循环功？（空气分子量为29），k=1.35，m=1.3。

试求：（1）吸入气量1.5m3／min，从100kPa压缩到300kPa（均为绝压）,以绝热压缩循环。

（2）吸入气量2.5m3／min，从2000kPa压缩到3000kPa（均为绝压），以多变压缩循环。

3.某一往复压缩机的第一级吸入压力为100kPa（绝压），吸入温度为30℃。

经绝热压缩后，若排出压力为200kPa（表压）。

试求：（1）压缩空气时的压力比及排气温度是多少？（k=1.25）（2）压缩乙烯时，按上面吸入条件，而排气温度不得超过100℃，其允许压力比及排出压力是多少？（k=1.23）4.用充气法测一空气压缩机的排气良，压缩机缓冲罐中压力为8×105 Pa（表），向一容积为15m3，温度20℃，压力为1×105 Pa（绝）的容器充气，压缩机吸气温度为20℃，吸气压力为1×105 Pa（绝），充气5分22秒时间，容器中压力达8×105 Pa（表），测得容器中气温50℃，求该压缩机的排气量。

5.某压缩机压送理想气体，末级排出压力为8×105 Pa（表），温度为155℃，排出状态下的气量为1.57m3／min，假设压缩机的气体没有外泄露。

试求：（1）进口温度为30℃，进气压力为1×105 Pa（绝）时进气状态下的吸气量。

往复式压缩机计算实例以下是一个往复式压缩机的计算实例，以进一步理解其工作原理和性能参数的计算方法。

假设有一个往复式压缩机，其气缸直径为100 mm，活塞行程为90 mm，压缩比为6:1，进气温度为27°C，进气容积流量为0.02 m^3/min，压缩机效率为80%。

首先需要计算气缸的容积和进气容积流量。

气缸容积的计算公式为：V_cylinder = π * (d/2)^2 * h其中，d为气缸直径，h为活塞行程。

V_cylinder = 3.1416 * (100/2)^2 * 90 = 636.174 m^3进气容积流量的计算公式为：Q_in = V_in / t_in其中，Q_in为进气容积流量，V_in为进气容积，t_in为进气时间。

假设进气时间为1分钟，则进气容积为：V_in = Q_in * t_in = 0.02 * 1 = 0.02 m^3下一步是计算出排气容积。

排气容积的计算公式为：V_out = V_in * 压缩比其中，V_in为进气容积，压缩比为进气容积与排气容积的比值。

V_out = 0.02 * 6 = 0.12 m^3接下来需要计算出排气流量。

排气流量的计算公式为：Q_out = V_out / t_out其中，Q_out为排气流量，V_out为排气容积，t_out为排气时间。

假设排气时间与进气时间相等，则有：Q_out = V_out / t_in = 0.12 / 1 = 0.12 m^3/min然后可以计算出压缩机的有效排气功率。

压缩机的有效排气功率的计算公式为：P_e = Q_out * p_out / 600其中，P_e为压缩机的有效排气功率，Q_out为排气流量，p_out为排气压力（假设为常数值），600为单位换算常数（将分钟转换为秒）。

假设排气压力为8 bar（绝对压力），则有：最后需要计算出压缩机的绝热效率。

绝热效率的计算公式为：η = (T_out - T_in) / (T_out - T_in / 压缩比) * 100%其中，η为绝热效率，T_out为排气温度（绝对温度），T_in为进气温度，压缩比为压缩比。

往复式压缩机习题1.某一单作用往复式压缩机输送空气（氮气μ=28.02），吸入温度20℃，吸入压力100kPa，排出压力5×100kPa（均为绝压）。

取m=1.25，k=1.4。

试求：（1）等温，绝热，多变三种状态下理论循环过程的排气温度各为多少？（2）输送氮气，每吸入单位体积所用理论压缩循环功（等温，绝热，多变条件下）为多少？（3）若排气量为1.57m3／min，每分钟理论压缩循环功各为多少?(等温,，绝热，多变条件下)。

2.有一台单缸往复式压缩机，进行理论压缩循环过程，吸入温度25℃，试求下列条件下压缩空气的排出温度、排出容积、理论循环功？（空气分子量为29），k=1.35，m=1.3。

试求：（1）吸入气量1.5m3／min，从100kPa压缩到300kPa（均为绝压）,以绝热压缩循环。

（2）吸入气量2.5m3／min，从2000kPa压缩到3000kPa（均为绝压），以多变压缩循环。

3.某一往复压缩机的第一级吸入压力为100kPa（绝压），吸入温度为30℃。

经绝热压缩后，若排出压力为200kPa（表压）。

试求：（1）压缩空气时的压力比及排气温度是多少？（k=1.25）（2）压缩乙烯时，按上面吸入条件，而排气温度不得超过100℃，其允许压力比及排出压力是多少？（k=1.23）4.用充气法测一空气压缩机的排气良，压缩机缓冲罐中压力为8×105 Pa（表），向一容积为15m3，温度20℃，压力为1×105 Pa（绝）的容器充气，压缩机吸气温度为20℃，吸气压力为1×105 Pa（绝），充气5分22秒时间，容器中压力达8×105 Pa（表），测得容器中气温50℃，求该压缩机的排气量。

5.某压缩机压送理想气体，末级排出压力为8×105 Pa（表），温度为155℃，排出状态下的气量为1.57m3／min，假设压缩机的气体没有外泄露。

试求：（1）进口温度为30℃，进气压力为1×105 Pa（绝）时进气状态下的吸气量。

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/cm2v------比容，m3/kgA------功热当量，A=1/427kcal/kg f·m3.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，°Ks-----单位质量气体的熵值，kcal/kg·°K2.1.2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。

主要計算公式1.波義目定律：假設溫度不變則某一定量氣體的體積與絕對壓力成反比。

V 1/V 2=P 2/P 12.查理定律：假設壓力不變，則氣體體積與絕對溫度成正比。

V 1/V 2=T 1/T 23.波義耳－查理定律 (P 1V 1)/T 1=(T 2V 2)/T 2 P ：氣體絕對壓力 V ：氣體體積 T ：氣體絕對溫度4.排氣溫度計算公式T 2=T 1×r(K-1/K) T 1=進氣絕對溫度 T 2=排氣絕對溫度r=壓縮比(P 2/P)P 1=進氣絕對壓力 P 2=排氣絕對壓力K=Cp/Cv 值空氣時K 為1.4(空氣之斷熱指數)5.吸入狀態風量的計算(即Nm 3/min 換算為m 3/min)Nm 3/min ：是在0℃，1.033kg/c ㎡absg 狀態下之乾燥空氣量V 1=P 0/(P 1-ΦPD) (T 1/T 0)×V 0 (Nm 3/hr dry)V 0=0℃，1.033kg/c ㎡abs ，標準狀態之乾燥機空氣量(Nm 3/min dry) Φa=大氣相對濕度 ta=大氣空氣溫度()℃T 0=273(°K)P 0=1.033(kg/c ㎡abs) T 1=吸入溫度=273＋t(°K)V 1=裝機所在地吸入狀態所需之風量(m 3/hr) P 1：吸入壓力=大氣壓力Pa －吸入管道壓降P1△ =1.033kg/c ㎡ abs-0.033kg/c ㎡ =1.000kg/c ㎡ abs φ1=吸入狀態空氣相對濕度=φa×(P 1/P 0) =0.968φaPD=吸入溫度的飽和蒸氣壓kg/c ㎡Gabs(查表)=查表為mmHg 換算為kg/c ㎡ abs 1kg/c ㎡=0.7355mHg 例題=V 0=2000Nm3/hr ta=20 φa=80%℃則V 1=1.033/(1-0.968×0.8×0.024)×﹝(273+20)/273﹞×2000 =2220＃Z e onP DF D r i v e r T r i alww w.z e on .c o m .t w6.理論馬力計算A 單段式HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×K/(K-1)﹞×﹝(P 2/P 1)(K-1)/K -1﹞B 雙段式以上HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×nK/(K-1)﹞×﹝(P 2/P 1)(K-1)/nK -1﹞ P 1=吸入絕對壓力(kg/c ㎡Gabs) P 2=排氣絕對壓力(kg/c ㎡Gabs) K =Cp/Cv 值空氣時K 為1.4 n =壓縮段數HP=理論馬力HPQ=實際排氣量m 3/min 7.理論功率計算單段式 KW=(P 1V/0.612)×K/(K-1)×﹝(P 2/P 1)(K-1)/K -1﹞ 雙段式以上KW=(P 1V/0.612)×nK/(K-1)×﹝(P 2/P 1)(K-1)/nK -1﹞ P 1=吸入絕對壓力(kg/c ㎡Gabs) P 2=排氣絕對壓力(kg/c ㎡Gabs) K =Cp/Cv 值空氣時K 為1.4n =壓縮段數KW=理論功率V=實際排氣量m 3/min8.活塞式空壓機改變風量之馬達皮帶輪直徑及馬力之修正Dm=Ds×(Qm/Qs)Ds=馬達皮帶輪標準尺寸(mm) Qs=標準實際排氣量(m 3/min) Qm=擬要求之排氣量(m 3/min)Dm=擬修改之馬達皮帶輪直徑(mm)例題：本公司YM-18型空壓機之馬達皮帶輪之標準為440mm ，實際排氣量為7.56m3/min ，今假設客戶要求提高風量至8.7m3/min ，應將馬達皮帶輪如何修改？解：已知Ds=400mm ，Qs=7.56m3/min ，Qm=8.7m3/min 。

第2章往复式压缩机计算实例§2.1往复式压缩机校核计算实例2.1.1往复式压缩机校核计算题目校核计算空气压缩机，完成压缩机的热力计算及动力计算。

8103−L 2.1.2已知数据1．结构型式：空气压缩机的结构型式为二列二级双缸双作用L 型压缩机，结构8103−L 简图如下：2．工艺参数：Ⅰ级名义吸气压力：（绝），吸气温度℃MPa P 1.01=Ι401=ΙT Ⅱ级名义排气压力：（绝），吸入温度℃MPa P II 9.02=501=IIT排气量（Ⅰ级吸入状态）n mi m V d 310=空气相对湿度8.0=ϕ3．结构参数：活塞行程：mm r S 20010022=×==电机转速：n mi r n 450=活塞杆直径：mmd 35=气缸直径：Ⅰ级，；Ⅱ级，mm D 300=Ιmm D II 180=相对余隙容积：，095.0=Ια098.0=II α电动机：型，6115−JR KW 75电动机与压缩机的联接：三角带传动连杆长度：mm l 400=运动部件质量（kg ）：见表Ⅱ-2-1表Ⅱ-2-1运动部件质量（运动部件质量（kg kg kg））2.1.3核算任务及要求1．核算任务（1）热力计算：包括压力比分配，气缸直径，排气量，功率，各级排气温度，缸内实际压力等。

（2）动力计算：作运动规律曲线图，计算气体力，惯性力，摩擦力，活塞力，切向力，法向力，作切向力图，求飞轮矩，分析动力平衡性能。

【注意】动力计算所需数据必须取自热力核算的最后结果。

2．课程设计计算书要求（1）书写清楚，有图有表；（2）所用数据要有根据及说明；（3）动力计算所得各种图表要求用计算机输出；（4）统一使用B5纸，装订成本。

名称Ⅰ级Ⅱ级活塞组件25.412.5十字头组件8.28.2连杆组件13.013.0§2.2往复式压缩机校核计算过程及结果2.2.1热力计算部分2.2.1.1初步确定压力比及各级名义压力1．按等压力比分配原则确定各级压力比：zzII k p p εε==Ι12两级压缩总压力比91.09.012===ΙΠp p ε取39====ΠΙεεε2．各级名义进、排气压力如下：，k k k p p ε⋅=12()kk p p 211=+表Ⅱ-2-2各级名义进、排气压力（各级名义进、排气压力（MPMP a ）2.2.1.2初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：kk T T 112−=ε介质为空气，。

对置式7列气缸往复式压缩机的惯性力平衡问题马易韵【摘要】介绍了7列气缸往复式压缩机4种不同布置形式.对不同布置形式的7列气缸压缩机的惯性力平衡问题进行了分析和计算,得出了实际设计中如何改进平衡的切入点,其中对置式7列气缸压缩机的惯性力平衡为最佳.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2010(037)004【总页数】4页(P1-4)【关键词】7列气缸压缩机;惯性力;平衡【作者】马易韵【作者单位】上海电气压缩机泵业有限公司,200431【正文语种】中文目前,已有多种单机配套年产 40 kt合成氨装置的氮氢气压缩机机型问世,大部分采用了 6列气缸的 6M50机型。

该机型的设计难点是一级气缸的直径必须足够大,以满足 300 m3/min以上的大流量,但Φ1 400 mm大活塞的惯性力与结构强度之间的矛盾是设计者无法避开的难题。

如果把单个一级气缸拆分成 2个Φ1 000 mm 左右的气缸,则可以在确保强度的条件下,将活塞组件质量降至1 000 kg以下,使压缩机各气缸的惯性力得到平衡。

为此,已经有 2种 7列气缸的 50 t活塞力压缩机得到了应用：一种是经典对置式的曲柄夹角51.429°均分度的机型——7HHE-VG6型压缩机 (7-0方案),另一种是由 4列对称平衡式90°夹角与 3列对置式120°夹角相结合的混合机型(4-3方案)。

这 2种机型各有所长,本文从 7列气缸压缩机惯性力平衡问题的角度出发,对前者进行分析。

7列气缸压缩机的曲柄错角布置可以有多种形式 (图 1)：①7列曲柄错角平均分配,即均成51.429°分布的对置式;②有 6列曲柄错角为60°,1列为30°的对称平衡与对置混合式;③有 5列曲柄错角为72°,2列互为180°的混合式;④有 4列曲柄错角90°,其余 3列各相差120°的混合式。