活塞式压缩机热力计算的Excel解法

第２８卷第ｌ期　

２０１１年１月　吉　林　化　工　学　院　学　报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＪＩＬＩＮ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＣＹ　ＶｏＩＪ　２８　Ｎｏ．１　

Ｊａｎ．２０ｌ１　

文章编号：１００７－２８５３（２０１　１）Ｏ１　４３０６２４３４　

活塞式压缩机热力计算的Ｅｘｃｅｌ解法　

邢　雪　，谷绪英　

（１．吉林化工学院信息中心，吉林吉林ｌ３２０２２；２．济南格蓝压缩机有限公司，山东济南２５０４００）　

摘要：针对活塞式压缩机结构较复杂，热力汁算的计算内容较多、费时繁琐的特点．提出了利用Ｅｘｃｅｌ软　

件的功能对活塞式压缩机进行热力计算的原理及方法，并通过实例进行了压缩机的热力计算及分析．　

关键词：活塞式压缩机；热力计算；解法　

中图分类号：ＴＨ４５　文献标志码：Ａ　

压缩机热力计算是压缩机设计的主要工作之　

一，是新设计压缩机时必须进行的工作．一般根据　

容积流量、进口参数、排气压力，通过热力计算确　

定压缩机的级数、各级热力参数、各级气缸缸径、　

轴功率及效率等．传统的计算方法工作较复杂、步　

骤繁琐、费时，常常给人们带来很多不便．特别是　

大型活塞式压缩机在级数较多时计算往往更为不　

便．编程计算往往因结构差异程序通用性差．因而，　

利用Ｅｘｃｅｌ的软件功能，探讨压缩机的热力计算方　

法是非常必要的．利用Ｅｘｃｅｌ的软件的函数功能、　

数据调用功能、计算功能等，可方便、直观、准确地　

计算各热力参数、性能参数等．并可消除由于人为　

计算误差，提高其计算效率．　

１计算实例及分析　

实例选自参考文献［１］，计算一台尿素合成　

用二氧化碳压缩机．　

１．１原始数据及依据　

容积流量ｑ　＝５６　ｍ　／ｒａｉｎ；进气压力Ｐ　＝　

０．０９８　ＭＰａ；排气压力Ｐｄ：２０．７　ＭＰａ；进气温度ｔ　

＝４０℃；回冷不完善度Ａｔ＝０℃，根据用户要求　

结构形式和方案为：采用四级四列Ｍ型结构方案　

如图ｌ所示，电机转速ｎ＝３３３　ｒ／ｍｉｎ．　图１　结构方案示意图　

１．２主要计算步骤及过程　

１．２．】　建立基础数据及计算相关系数工作表　

打开Ｅｘｃｅｌ文件，建立基础数据及计算相关　

系数工作表．在此表要把首先要做的参数计算完　

成，确定、查取的系数调入．主要计算依据及查取　

内容如下：　

（１）压力比分配及各级压力的求取．用户没　

有特殊的要求，根据省功原则，采用等压比分配各　

级压力该机的总压力比：￡　＝Ｐｄ／Ｐ　＝２０．７／０．０９８　

＝２１１．２２　

（２）估算各级排气温度．取压缩过程指数为　

等熵指数Ｋ，计算式：　

ｌ　＝　Ｔ。　

（３）求温度等熵指数Ｋ　和容积等熵指数　

．二氧化碳气体属高临界参数气体，按实际气体　

处理。　

（４）计算与容积流量有关的系数．压力系数　

Ａ　和温度系数Ａ　按推荐值选取．容积系数Ａ。．按　

收稿日期：２０１０－０７—３０　

基金项目：吉林省教育厅“十一五”科学技术研究资助项目（２００８第１７３号）　

作者简介：邢雪（１９８３一），女，吉林省吉林市人，吉林化工学院助教，硕士，主要从事复杂网络和计算机信息处理方　

面的研究．

　第１期　邢雪，等：活塞式压缩机热力计算的Ｅｘｃｅｌ解法　６３　

公式计算，计算式为：Ａ　＝１一　（象ｑ寺一１）．泄漏　

系数Ａ　根据各泄漏部位的相对泄漏量计算．凝析　

系数Ａ。的计算式：　Ａ　：　．　、ｐ　一‘ｐｐ　ｓ８　ｐ　

各级进气温度均为４０　ｏＣ，查进气温度下的饱　

和蒸汽压力．以上计算结果见表１．　

表１　基础数据及相关系数计算表　

墨＿－ｌ＿—＿—＿—髓—■■固嘲秘—■鳝霜曩沸黼蕾啊羹耄Ｉ诺薯嚣疆—蠢罐鑫拦鞠瘸霪囊簿冀鸶蠢黧糍裳篓孽蕞誊尊　箍蕊晕鬻燕錾量襄菇蕾整藩蕈麓群躐爨　器溪毫臻瓤嚣搬■＾　■　嘲目　黪溪瀑　嚣　ｊ　山ｍ　函　～　藩　…～　’毒　ｌＩ叠　囊越　墨函　

＾７■■■■－一　Ｅ嘲　０　ｌ　ｃ　Ｉ　Ｄ　１　Ｅ　ｔ　’　｝　ｃ　Ｉ　Ｅ　｛　Ｉ　ｌ　，　｝　Ｉ　｝　Ｉ　■　ｉ．　Ｉ　ｌ　Ｏ　ｌ　’　｝　ａ　ｌ　Ｒ　Ｉ　ｓ　ｌ　Ｔ　１　Ⅱ　ｌ　ｔ　｛　’　１　ｔ　Ｉ　一＋一　，Ｊ＿＿　．一一　一　一　…一　…　～一　一．　～　，　一　…　一一　．．一　，　，．．　，，　Ｉ　一一～　一　－一－　一一－一　、　，　：　，　¨＿　‘－‘÷一…一　

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釜　一　．．　一　Ｔ・蔓　一　， ．１‘　１　０驰　０－髓　４　－．　Ｄ一２，　．　ｔ罂・０　ＯＩ埘・０惦０５口．　嘶∞０’’０　１９２７ｅ　０　ｌ９２１５　０　７￣１４２　ｍ　Ｔ’“２：２　ｌ“髓　ｒｚ３ｉ　：　ｌ　ｍ髓。Ｏ．９２＋　Ｔ　ｌ－＿　Ｈ　：０　Ｏ　０２　：　器　

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‘　＿　｜　，　，　ｊ　：　－　

１．２．２建立气缸直径、行程容积、实际压力计算　

工作表　

根据容积流量和设计工况及以上确定的相　

系数，计算各级行程容积、计算气缸直径．　列标准作相应的圆整．对圆整后采取保持原压力　

比不变，调整相对余隙的方法．调整后，各级行程　

关　容积、容积系数、相对余隙容积的计算式：　

（１）根据压缩机的气缸直径及结构布置方　

式，计算工作容积．计算公式：　

Ｉ，一　互　望　

。　Ｚ１ＴＩＡ　Ａ　Ａ巧Ａ　ｎ’　

（２）计算各级气缸直径．选取活塞行程Ｓ＝　

３２０　ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝７０　ｍｉｌ１．气缸直径计算式：　

藤　

根据实际情况对计算出的气缸直径按直径系　。：芋　譬）；Ａ；＝　

０（１一Ａｏ　）　

可‘　

（３）顾及压力损失后的各级实际压力及压力　

比的计算．计算式：　

ｐ　＝（１　）；ｐ　＝（１＋　；　，＝　．　

计算结果见　表２．　

表２气缸直径、行程窖积、实际压力计算表　

涵础　莉矗　函吐　蠢　疆　ｉｉ　一　一…一一戛　一　菇萄ｉ　

＾１■●＿■一　ｋ　｜　罄　ｌ　ｃ　＼　ｂ　Ｉ　ｒ　ｊ　。　ｇ　ｌ　Ｎ　ｌ　Ｏ　ｉ　

上　

皇　

量　卫　气缸直径、　Ｉ亍程容积、实际压力计算表　

复算汽缸圆螬后：苦级压力比及名级余瞰容积　颐及压力损失后的各级实际压力及压力比　

上　圾次　ｌ　Ⅱ　ｍ　Ⅳ　｜级次　ｆ　Ⅱ　：Ⅲ　Ⅳ　

上　－ｊ　０．７７８６．７５０３６９３９２　０．７ｏ４ｌ相对压力损失麓　耄　００７６３　０．０２卫　圜整缸径前ｉｖ　，ｍ１　０．２５１９２　０，０６３１７　０．０１６７４　６．００３　０．１１５　０．０７７　０．０５３　０．０３３　

上　口ｆ　０．１２　０．１３　０．６　ａ　２２名义压力霪　：　０９８ｎ　３７３３１２ｓ８　５．４２ｏ２釜　ｉＤ。１１．　０．７９８Ｓ　０，３５８０２　０．１８９１４　０．０９ｌＴ７　０．３７３３　ｉ．４２２５８　５．４２００２　２０．Ｔ　

Ｄ　，舡阅壤　０．７１　０．３６　０．１９　０．０９５ｉ　＾　进　ｊ　ｒａ．￣ａ　ｏ．０９０￣５　０．３ｓ殂　１．３Ｔ５６３１５．３１１５２　圆整缸径后；　／ｄ　０．２５２０３　０。０６３８８　０．０１６９１　Ｏ．ｏ０３３　”　ｄｊ，／Ｉｐａ　０．４１６３２　１．５３２１２　５．７０７２３　２ｔ．３８３１　

，　０．７７８２６　０．７４４６１　０．６８７１￣　Ｏ．６３６０８　实际压力比　￡　４．５９２５９　４．３５１４　４．１４踞４　４．０２５７２　

Ｑ●　０．Ｉ２０Ｉ８　０．１３４４３　０．１６３６：　０．２６７２５　

笪　吉林化工学院学报　２０１Ｉ在　

】．２．３建立各级压缩终了温度、各列活塞力、各　

级指示功率计算工作表　

计算式：　

ｌ—Ｉ　压缩终了温度：Ｔ　ｄ＝Ｔ，６　－１．　

各列最大活塞力　一　一∥∥　岛＿　

’　＝ｐ　ｄＡ　一Ｐ　Ａ　一ｐ　．　各级指示功率：Ｐ　

．　

计算结果见表３　

誊　

表３压缩终了温度、活塞力、功率和效率计算表　丽／．／Ａ　

麟　黧麟龋鞣髂　塑饕　麟黼　黼　蹰蠡蘸罄麟簸！　蕊　隧　箍　ｊ　矗　矗￡蘧蕊　ｌ蘸ｉ趣；矗盘。　ａ湖　“　墟　芷｜　垂　ｌ丑　●　Ｉ嘲氰叠ｔ●陆皋＊　氩’　１　■　盅　血　自■ｋ＿　…Ｉｔ　－ｔ画ｔ搏＾矗　＾ｌ鞲鞫鲢辩觯　＾ｆ　８　ｊ　Ｃ　ｆ　Ｄ　ｆ　Ｅ　ｆ　Ｆ　ｆ　Ｇ　Ｈ　ｆ　Ｉ　ｆ　Ｔ　Ｉ　Ｅ　Ｉ　Ｌ　Ｉ　Ｉ　ｆ　Ｎ　ｆ　Ｏ　ｆ　Ｐ　ｆ　口　ｒ　：　＿　：　：　：　ｔ　。　：　－　压缩终丁ａ　啦．括塞力．功率和效率计算衰　：　旺　压力损先后各级压缩终了温度　；　各级指示动率计算值　：　：软发　・Ｉ　－Ｕ　Ⅲ　Ｎ　：ＩＩ擞名休　：Ｉ圾　；Ⅱ圾　：ｍＩ镘　；Ⅳ城　：　进气盎废　：Ｔ　±　：　３１３　３１３：　３１５：　３１３　；　：睿积系鼓　‘，Ｉ　０．７７８２５２　０．７４４６１：０　８８７ｌ８６　０　６３６ｏ７　：　娇压力比　￡．　－４　５９２５９５　４　３５１４　４　１９８８９１８．４．０２５７２　：实际鞋气压，ｌＰ．。ＡｌＰ＝　０．Ｏｇ０６Ｓ：０．３５２０９７￣１．３７５６３３：ｓ．８１１６２１：　压编指数　Ｊ　：ｎｌ　ｆ　１．２７９３３３１　１．２８０７４３　１．３０２９４８７：１．３２５２４６　：　工作客积％＝ｖｏ，Ｊ／ｍ１　０．２５２０２０￣０　０６３８５：０．０１６９０６ｊ　０．００３３０３￣　压嗽　．盘度　篙　嚣　篙　薰篙　慧　：过程拍数ｎ．　：　塑《１　２５１２４８￣Ｉｊ　…６１．４…３１　：…　！实际压力比ｆ．．　４．５９２５９５　４　３５１＇Ｉ：４．１４８８４２・４．０２５７２￣