实用标准文案
精彩文档 活塞压缩机气流脉动数值模拟及实验验证
1、绪论
1.1 研究背景及意义
活塞式压缩机广泛应用于石油、化工、冶金、天然气行业，作为一种重要的气体增压设备，在一些工艺流程中发挥着关键作用，这些设备能否正常运行直接关系到企业的生产能力[1]。在持续安全生产中威胁最大的是管道振动，而管道振动的最大诱因就是气流脉动。由于活塞式压缩机吸、排气的非连续性，不可避免使管道内气体压力出现周期性的波动，这就是气流脉动[1,2];活塞式压缩机管道系统都存在一定程度的气流脉动，这种脉动的压力在管道的突变截面、弯头、盲管、阀门等处产生交变的激振力，进而引发振动，工业现场经常出现剧烈的管道振动导致管路焊接处或法兰联接处振断，造成生产事故。
控制管道振动首先应准确掌握管道系统的气流脉动情况，尤其是管道系统中关键节点如气缸连接法兰、弯头、阀门等处的压力脉动幅值。分析气流脉动的方法主要有两种，一种是平面波动理论，另一种是一维非定常可压缩流体流动理论[3]。平面波动理论是研究气流脉动现象时最早发展起来的理论，这种方法做了几个方面的重要假定：压力脉动值相对管道气流的平均压力值很小[4,5];气体遵守理想气体的性质;认为管道中气体流速相对声速小到可以忽略不计的程度[6]。因此波动理论建立气体脉动的控制方程时能做线性化处理，最终得出能求解析解的波动方程。在符合假定的条件下，波动理论能预测出符合实际的压力脉动幅值。
波动理论作出的假定在数学模型上就决定了它不能完整描述管道内压力波和非稳态流动耦合的复杂现象。一般认为波动理论对气体与管道壁面摩擦考虑不足，导致其在脉动幅值较大尤其共振状态下计算值偏大。此外波动理论在实际求解过程中将整个管道元件中的气流参数平均值取作气流参数值进行计算，这就决定了管道内气流参数值是常数而不是随实际状态变化的值，这降低了波动理论的模拟压力脉动的准确度。
非定常可压缩流动理论在建立描述管道内气流脉动现象的控制方程时，没有忽略非线性因素，综合考虑了气体与管道壁面的摩擦问题，实际气体性质的问题[2]。而且多认为非定常可压缩流动理论在摩擦问题上处理的更符合实际，因而在脉动幅值较大的情况下计算值比波动理论更符合实测值。但是摩擦阻尼能否显著抑制脉动幅值还有待进一步验证，其它影响气流脉动的因素还有哪些?哪一个因素起了重要作用?如何定量分析它们的影响?这些问题目前研究的还不够。此外，用非定常方法建立的双曲型控制方程组需要用数值方法求解，双曲型方程应用在压力脉动上会有哪些特性，数值求解的特点、如何获得较准确的收敛解，这些问题都有待进一步分析。
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希望能帮到你 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可编辑修改
希望能帮到你 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。
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希望能帮到你
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
压缩机培训课件
1 / 11 压缩机培训课件
一、引言
压缩机作为工业生产中不可或缺的关键设备，其性能的稳定与运行效率的高低直接影响到整个生产线的运作。为了提高员工对压缩机的认识，提升操作技能，确保生产安全，我们特此制定了本压缩机培训课件。
二、压缩机概述
1.压缩机的定义与分类
压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的机械设备。按照工作原理可分为容积式压缩机和动力式压缩机两大类。容积式压缩机包括活塞式、螺杆式和涡旋式等；动力式压缩机包括轴流式、离心式和混流式等。
2.压缩机的应用领域
压缩机广泛应用于石油、化工、冶金、电力、纺织、制药、食品等行业，为各行业的生产提供动力保障。
三、压缩机的工作原理与结构
1.工作原理 压缩机培训课件
2 / 11 以活塞式压缩机为例，其工作原理是通过活塞在气缸内做往复运动，使气体在气缸内不断被压缩，从而达到提高气体压力的目的。
2.结构组成
（1）气缸：用于容纳气体，承受气体压力；
（2）活塞：在气缸内做往复运动，实现气体的压缩；
（3）气阀：控制气体的进出；
（4）曲轴连杆机构：将驱动力传递给活塞；
（5）冷却系统：降低压缩机运行过程中的温度；
（6）润滑系统：确保压缩机各部件的正常运行。
四、压缩机的操作与维护
1.操作步骤
（1）检查设备是否正常，确保各部件完好；
（2）开启电源，启动压缩机；
（3）观察压力表，当压力达到设定值时，关闭压缩机；
（4）关闭电源，切断气源； 压缩机培训课件
3 / 11 （5）对设备进行清洁、保养。
2.维护保养
（1）定期检查气阀、活塞环等易损件，及时更换；
（2）定期检查冷却系统、润滑系统，确保其正常运行；
（3）定期对设备进行清洁，防止积尘、油垢等影响设备性能；
（4）按照设备说明书进行定期保养，确保设备长期稳定运行。
五、常见故障与处理方法
1.故障现象：压缩机无法启动；
处理方法：检查电源是否正常，检查设备各部件是否完好，排除故障原因。
1 第二章 活塞式压缩机
第一节 活塞式压缩机的工作原理、主要参数及其性能指标
一、活塞式压缩机的实际循环和压缩过程
活塞式压缩机的实际循环是一个复杂的循环过程。一般采用示功仪测量气缸内气体体积和压力的变化曲线—示功图来加以分析，见图2-1
图2-1 实际示功图
单级压缩机的主要工作机构包括： 气缸、活塞，进气阀与排气阀（均为自动开启和关闭的单向阀）。 当活塞向右运动时（假定气缸为卧置），进气阀在阀外气体压力作用下打开，气体进入气缸。当活塞向左运动时，进气阀关闭，气体被压缩，当气体压力高于排气阀外的压力时，排气阀打开，将气体排出。由于压缩机在压缩过程终了时，不允许活塞与气缸盖发生撞击，实际上活塞与气缸盖间保留着一个安装间隙。当排气过程结束以后，活塞开始返回行程，气缸容积逐渐扩大，残留在缸内的高压气体开始膨胀，当缸内气体压力降至低于进气压力时，进气阀打开，开始了下一个循环的进气过程。活塞每往复运动一次，都重复着气体膨胀—进气—压缩—排气四个过程。整个循环过程中，1—2和3—4可以视为热力学过程，其它过程可以当作为气体流动过程。
活塞式压缩机的余隙容积,包括：活塞在内外止点处，活塞端面与气缸盖之间的间隙，以及气缸内壁与活塞端面至第一道活塞环间的环形间隙、气缸容积至 2 气阀阀片间的整个通道容积。这些间隙的存在使得缸内气体无法排净。吸气之前余隙容积内的高压气体又要先行膨胀，实际上等于减少了吸气量，降低了气缸利用率。因此要求余隙容积尽量小一些，但又不能太小，否则由于热膨胀和受力拉伸作用，活塞和活塞杆将发生撞缸事故。
由于气流通道和气阀存在一定阻力，所以气流通过时必然产生阻力损失，因此汽缸内的压力比入口管道内气体压力（又称名义吸入压力）要低，吸入阀从开始开启到全开还要克服较大的局部阻力，图中点4为吸入阀开始开启，点5对应吸入阀全开。同理，气缸内实际排气压力应高于排出管道气体压力（又称名义排出压力），排出阀在点2处增加了局部阻力。示功图上吸入线和排出线呈波浪状，是由于气流速度随活塞速度以及阀片的惯性振动而变化，导致阻力损失不稳定而产生的。
