Список условных обозначений

- давление,

- объем,

, - температура,

- плотность,

- масса,

- массовый расход,

- объемный расход,

- газовая постоянная,

- показатель адиабаты

- критерий скорости потока газа

- отношение давлений

- номинальное усилие базы,

, - диаметр,

, - площадь,

- эквивалентная площадь,

- ход поршня,

- радиус кривошипа,

- частота вращения вала,

- угловая скорость,

- скорость,

- относительный ход поршня

- относительная скорость поршня

- относительное мертвое пространство

- относительные потери давления

- коэффициент сопротивления

- коэффициент расхода

- коэффициент подачи

- коэффициент полезного действия

, - длина,

, - ширина,

, - высота,

- толщина (зазор),

, , - угол, град. (рад.)

- время,

- работа,

- мощность,

- холодопроизводительность,

- удельная мощность,

1. Расчет и проектирование дожимающего поршневого компрессора. Предварительный термодинамический и конструктивный расчет

1. Исходные данные для проектирования

1. Рабочий газ Воздух

2. Универсальная газовая постоянная R, Дж/кгК 287,1

3. Показатель адиабаты k 1,4

4. Производительность компрессора V_вс, м³/мин 32

5. Давление газа на всасывании p_вс, МПа 1,6

6. Температура газа на всасывании T_вс, К 313

7. Давление газа на нагнетании p_нг, МПа 15

8. Охлаждающая среда Воздух

9. Начальная температура охлаждающей среды Т_w,К 293

1.2. Выбор нормализированной базы и схемы компрессора

Выбор типа базы

На основании известной производительности V_вс = 32 нм³/мин и указанных в таблице 2.1[1] данных выбираем тип базы. Принимаем У - образную базу

Определение числа рядов базы.

Изотермная мощность компрессора:

где р_вс - давление всасывания, МПа;

р_нг - давление нагнетания, МПа;

V_вс - заданная производительность, м³ /мин.

.

.

.

.

Тогда

Ориентировочное значение мощности на валу проектируемого компрессора:

где - изотермный КПД компрессора; на основании [1] принимаем = 0,7.

Тогда

По величине N_к^*_, используя данные приведённые на рис.2.1 [1] определяем число рядов для выбранного типа базы. Принимаем Z_р = 4.

База 4У4М

Основные параметры базы

Шифр базы 4У4М.

Число рядов Z_р = 4.

Номинальное усилие базы П_б = 4 т.

(усиленные элементы: вал, шатуны и коренные подшипники)

Ход поршня S_п = 100 мм.

Частота вращения вала n = 1500 об/мин.

Диаметр штока d_шт. = 40 мм.

Средняя скорость поршня с_п = 4,25 м/с.

Рис.1.1. Кинематическая схема компрессора.

Здесь 1 – нагнетательный клапан 1 ступени;

2 – всасывающий клапан 1 ступени;

3 – поршневые кольца;

4 – поршни 1 и 2 ступени;

5 – всасывающий клапан 2 ступени;

6 – нагнетательный клапан 2 ступени;

7 – кривошип;

8 – шатун 1 и 2 ступеней;

9 – крейцкопф 1 и 2 ступеней;

10 – поршень 1 и 2 ступеней;

11 – сальниковое уплотнение 1 и 2 ступеней;

12 – буферные емкости 1 и 2 ступеней.

Отношение давлений в ступенях проектируемого компрессора будет равно:

,

где р_вс – давление всасывания компрессора, МПа;

р_нг – давление нагнетания компрессора, МПа.

Тогда расчётное число ступеней сжатия проектируемого компрессора:

где П^*_ст - допустимое предельное отношений давлений в ступенях компрессора принимаем равным П^*_ст = 4 на основании [1].

Тогда получим

.

Принимаем Z_ст = 2.

Теоретическое значение отношений давлений по ступеням:

Корректировка номинальных отношений давлений по ступеням

Для первой ступени:

.

Для второй ступени:

.