《某双段乙烯气体往复式压缩机热力计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某双段乙烯气体往复式压缩机热力计算.doc（27页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、新疆大学科学技术学院毕业论文（设计）新疆大学科学技术学院College of science technology Xinjiang University学生毕业论文(设计)题 目： 某双段乙烯气体往复式压缩机热力计算指导教师: 张亚新学生姓名： 李洋龙 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 化机07-1班完成日期： 2011-5-14声明 郑重声明，此论文是本人在张老师指导下完成，没有抄袭、剽窃他人成果，否则，由此造成的一切后果由本人负责。 本人签名：新疆大学科学技术学院学生毕业论文（设计）任务书学生姓名 李洋龙 学号 20072457041 专 业 过程装备与控制工程 班级 化机07-1
2、 论文（设计）题目 某双段乙烯气体往复式压缩机热力计算 论文（设计）来源 教师自拟 要求完成的内容1通过学习，掌握往复式压缩机热力计算的基本理论和方法。 2查阅资料30篇以上，完成本研究领域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计算。 4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1月15日 完成日期:2011年5月14日指导教师签名 张亚新 摘要压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。从能量的观点来看，压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。随着科学技术的发展，压力能的应用日益广泛，使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可
3、少的关键设备之一。本设计以往复式压缩机为研究对象，对一台行程 S=300min，转速 n=350r/min的压缩机进行热力学计算，并选择合适的电机。 关键词：设计 计算 压缩机ABSTRACTCompressor is used to improve the gas pressure and conveying gases machinery. From energy viewpoint, compressor belongs to the power can change will be prime mover for gas pressure can machines. With the
4、development of science and technology, the application of pressure can be more widely, making the compressor in the development of national economy in many sectors of one of the key devices become necessary.This design ever double entry compressor as the research object, for a trip S = 300min, speed
5、 n = 350r/min of thermodynamic calculation of the compressor, and choose the right motor.目录1.绪论1 1.1概述1 1.2往复式压缩机的特点1 1.3往复式压缩机常见故障及其原因和措施12.往复式压缩机热力学计算5 2.1热力计算的原始数据5 2.2热力计算步骤5 2.2.1初步确定各级名义压力6 2.2.2计算各级排气温度6 2.2.3求各级气体的可压缩性系数7 2.2.4确定各级的进、排气系数7 2.2.5确定各级气缸行程容积9 2.2.6确定各级气缸直径10 2.2.7圆整后各级名义压力及温度的修
6、正10 2.2.8计算活塞力12 2.2.9计算轴功率，选择电机143.结论154.致谢165.参考文献171.绪论1.1概述往复式压缩机属于容积式压缩机，是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。曲轴带动连杆，连杆带动活塞，活塞做上下运动。活塞运动使气缸内的容积发生变化，当活塞向下运动的时候，汽缸容积增大，进气阀打开，排气阀关闭，空气被吸进来，完成进气过程；当活塞向上运动的时候，气缸容积减小，出气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙，气缸内有润滑油润滑活塞环。 靠一个或几个作往复运动的活塞来改变压缩腔内部容积的容积式压缩机。 目前
7、往复式压缩机主要是活塞式空压机,化工工艺压缩机，石油，天然气压缩机，为主，而活塞式空压机现在主要向中压及高压方向发展，这个是螺杆机，离心机目前无法达到的一个高度。 1.2往复式压缩机特点一、由于设计原理的关系，就决定了活塞压缩机的很多特点。比如运动部件多，有进气阀、排气阀、活塞、活塞环、连杆、曲轴、轴瓦等；比如受力不均衡，没有办法控制往复惯性力；比如需要多级压缩，结构复杂；再比如由于是往复运动，压缩空气不是连续排出、有脉动等。 二、但是活塞压缩机另一个特点也非常突出，它是最早设计、制造并得到应用的压缩机，也是应用范围最广，制造工艺最成熟的压缩机。即使是现在，活塞压缩机仍然在大量得到使用。 三、
8、但是在动力用空气压缩机领域，活塞式压缩机正在被逐渐淘汰。主要原因是： 1、运动部件多，结构复杂，检修工作量大，维修费用高 2、需要基础，需要检修天车，对厂房的要求高 3、活塞环的磨损、气缸的磨损、皮带的传动方式使效率下降很快 4、噪音大 5、控制系统的落后，不适应连锁控制和无人值守的需要，所以尽管活塞机的价格很低，但是也往往不能够被用户接受。1.3往复式压缩机常见故障及其原因和措施 排气量不足：排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。主要可从下述几方面考虑：1、进气滤清器的故障 ：积垢堵塞，使排气量减少；吸气管太长，管径太小，致使吸气阻力增大影响了气量，要定期清洗滤清器。2、压缩机转速降低使排
9、气量降低：空气压缩机使用不当，因空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的，当把它使用在超过上述标准的高原上时，吸气压力降低等，排气量必然降低。3、气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使有关间隙增大，泄漏量增大，影响到了排气量。属于正常磨时，需及时更换易损件，如活塞环等。属于安装不正确，间隙留得不合适时，应按图纸给予纠正，如无图纸时，可取经验资料，对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙，如为铸铁活塞时，间隙值为气缸直径的0.061000.09100；对于铝合金活塞，间隙为气径直径的0.121000.18100；钢活塞可取铝合金活塞的较小值。4、填料函不严产生漏气使气量降低。其原因首先是填
10、料函本身制造时不合要求；其次可能是由于在安装时，活塞杆与填料函中心对中不好，产生磨损、拉伤等造成漏气；一般在填料函处加注润滑油，它起润滑、密封、冷却作用。5、压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物，关闭不严，形成漏气。这不仅影响排气量，而且还影响间级压力和温度的变化 ；阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量，一个是制造质量问题，如阀片翘曲等，第二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。6、气阀弹簧力与气体力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓，弹力太弱则阀片关闭不及时，这些不仅影响了气量，而且会影响到功率的增加，以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时，也会影响到气体压力
11、和温度的变化。7、压紧气阀的压紧力不当。压紧力小，则要漏气，当然太紧也不行，会使阀罩变形、损坏，一般压紧力可用下式计算：p=k/4 D2P2，D为阀腔直径，P2为最大气体压力，K为大于1的值，一般取1.52.5，低压时K1.52.0，高压时K1.52.5.这样取K，实践证明是好的。气阀有了故障，阀盖必然发热，同时压力也不正常。排气温度不正常排气温度不正常是指其高于设计值。从理论上进，影响排气温度增高的因素有：进气温度、压力比、以及压缩指数（对于空气压缩指数K1.4）。实际情况影响到吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。气
12、阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。压力不正常以及排气压力降低压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用者的流量要求，则排气压力必然要降低，所要排气压力降低是现象，其实质是排气量不能满足使用者的要求。此时，只好另换一台排气压力相同，而排气量大的机器。影响级间压力不正常的主要原因是气阀漏气或活塞环磨损后漏气，故应从这些方面去找原因和采取措施。不正常的响声压缩机若某些件发生故障时，将会发出异常的响声，一般来讲，操作人员是可以判别出异常的响声的。活塞与缸盖间隙过小，直接撞击；活塞
13、杆与活塞连接螺帽松动或脱扣，活塞端面丝堵桧，活塞向上串动碰撞气缸盖，气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等，轴径磨损严重间隙增大，十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片折断，阀弹簧松软或损坏，负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出敲击声。由此去找故障和采取措施。过热故障在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果：一个是加快磨擦副间的磨损，二是过热量的热不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原
14、因主要有：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小；轴承偏斜曲轴弯曲，润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。压缩机的事故断裂事故曲轴断裂：其断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处，其原因大致有如下几种：过渡圆角太小，r30m=1+0.5(k-1)m=1+0.62(k-1)m=1+0.75(k-1)m=1+0.88(k+1)m=k1.201.251.301.351.40 （1）容积系数 按表2-1查得各级膨胀过程的端点指数m为： =1+0.5（k-1）=1+0.50.2=1.1 =1+0.62(k-1)=1+0.620.2=1.12
15、4 =1+0.75(k-1)=1+0.750.2=1.15按式()计算,以名义压力比代替实际压力比 （2）压力系数 取图 2-2 与的关系图 （3）温度系统 按图2-2取 （4）凝析系数 按已知条件,无凝析则 （5）泄露系数 按图2-1的布置,列表计算如下:各级各部位相对泄露值IIIIII填料I0.0005II0.00100.0010III0.00150.00150.0015气阀I0.03II0.03III0.04活塞环I0.01II0.012III0.0120.0430.0440.0540.9580.9570.950（6）抽（加）气系数，按题意2.2.5确定各级气缸行程容积：2.2.6确定各
16、级气缸直径：参照同类机器，初步选取各活塞杆直径d=80mm=0.08m，其截面积按式计算得各级气缸直径，其中I级缸由两缸并联。公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径公称直径202122242526283032343638404245485052555860626568707275788082858890929598100102105108110112115118120125130135140145150155160165170175180185190195200205210215220225230235240245250260270280290
17、3003103203303403503603703803904004104204304404504604704804905005105205305505605806006206306506706907107307507808008208508809009209509801000103010601100表2-2 气缸的公称直径（mm）按表2-2，把气缸直径圆整为圆整为圆整为2.2.7圆整后各级名义压力及温度的修正（1）确定圆整后各级的实际行程容积（2）求各级压力修正系数 按式，求得（3）修正后各级名义压力及名义压力比级次IIIIII计算行程容积0.3410.1640.0458实际行程容积0.36
18、330.16250.0458修正系数10.9950.9860.9950.986名义进气压力1.113.5010.01.113.4839.86名义排气压力3.510.020.03.4839.8620.0修正后的名义压力比3.142.832.03（4）修正后各级排气温度级次进气温度压力比绝热指数k排气温度I2333.141.21.210281.9II2332.831.21.189277.0III2332.031.21.125262.12.2.8计算活塞力（1）计算气缸内进，排气过程的平均压力级次修正后名义压力相对压力损失，%气缸内实际压力实际压力比I1.113.4837.09.00.931.091
19、.0323.7963.678II3.4839.864.08.50.961.0853.34410.6983.199III9.8620.03.96.50.9611.0659.47521.3002.248注：，查图2-3得Ps 图2-3 相对压力损失（2）计算各列活塞力级次内止点活塞力级次外止点活塞力轴侧（+）盖侧（）轴侧（+）盖侧（）I3.7960.28151.0691.0320.28650.296I1.0320.08150.2913.7960.28651.088II10.6980.26842.8713.3440.27340.914II3.3440.26840.89810.6980.27342.8
20、25III21.3000.07541.6069.4750.08040.762III9.4750.07540.71421.3000.08041.713注：表中轴侧活塞工作面积盖侧活塞工作面积气体压力PF单位为从以上最大活塞力（2.027=20吨）来看，初选活塞杆直径是不合适的，应该选择活塞杆直径。2.2.9计算轴功率，选择电机（1）计算各级指示功率及总指示功率按式压缩机总的指示功率为（2）压缩机轴功率取机械效率，则 （3）所需电机功率 电机功率按10%的裕度计算得： 按此值选择相近的电机规格。3.结论经过两个多月的努力，某双段乙烯气体往复式压缩机热力计算论文终于完成 在整个设计过程中，出现过很多
21、的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时对企业职位面临的问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的做，真正做到林论时间相结合。总之，通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。4.致谢在本论文的写作过程中，我的导师张亚新老师倾注了
22、大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。 从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后
23、，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想： 我要感谢，非常感谢我的导师许张老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，张老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是张老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢张老
24、师。 最后，对本文借鉴引用著作的作者，以及百忙中抽出时间审阅本论文的专家学者，表示由衷的谢意。5.参考文献1潘永密、李斯特主编，化工机器上册，化学工业出版社，1983.2西安交通大学林海、孙嗣莹，活塞式压缩机原理，机械工业出版社，1987.3“活塞式压缩机设计”编写组，活塞式压缩机设计，机械工业出版社，1974.4日草间秀俊、酒井俊道著，韩冰译，流体机械，机械工业出版社，1985.5沈维道等，工程热力学，高等教育出版社，1983.6朱自强等，化工热力学，化学工业出版社，1987.7郁永章，活塞式压缩机，机械工业出版社，1982.8API规范，压缩机技术，1987，4.9邓定国、束鹏程等，回转压
25、缩机，机械工业出版社，1989。10天津大学余国琮等，化工机器，天津大学出版社，1987.11周怀忠等，往复活塞式压缩机，大连工学院印刷厂，1980.新疆大学科学技术学院学生毕业论文(设计)评议书论文(设计)题目: 学生姓名: 专业班级: 学号：指导教师姓名: 职称: 评价内容具体要求得分方案论证（15分）能独立查阅文献和课题调研，能提出较科学、合理、可行的实施方案。 论文(设计)内容（30分）坚持实事求是科学态度，没有造假和抄袭行为。观点、结论正确、论证充分、设计合理。内容与专业要求相吻合，理论与实际联系紧密。 工作量和难度（20分）遵守毕业论文（设计）管理制度，按期完成任务书规定的内容，工
26、作量饱满，有一定难度。论文(设计)质量（20分）结构合理、条理清楚、文理通顺、用语符合专业要求；文体格式规范、图表清楚。图样绘制与技术要求符合国家标准，图面质量符合要求。 创新性与应用价值（15分）具有一定的创新性和应用价值。 总分（100分） 指导教师评语: 指导教师（签名）： 年 月 日新疆大学科学技术学院学生毕业论文(设计)评议书论文(设计)题目: 学生姓名: 专业班级: 学号：指导教师姓名: 职称: 评价内容具体要求得分规范程度（25分）结构合理、条理清楚、文理通顺、用语符合专业要求，文体格式规范，图表清楚。图样绘制与技术要求符合国家标准，图面质量符合要求，资料齐全。论文(设计)内容与
27、质量（60分）观点、结论正确，论证充分，设计合理。内容与专业要求相吻合，理论与实际联系紧密；查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力，有自己的见解。 创新性与应用价值（15分）具有一定的创新性和应用价值。 总分（100分） 评阅教师评语: 评阅教师（签名）： 2010年5 月23日新疆大学科学技术学院学生毕业论文(设计)评议书论文(设计)题目: 学生姓名: 专业班级: 学号：指导教师姓名: 职称: 评价内容具体要求得分论文（设计）水平（30分）论文（设计）内容正确，撰写规范、有一定的创新性和应用价值。论文（设计）报告（25分）论文（设计）介绍思路清晰，表达简明扼要，重点突出，能全面准确介绍论文（设计）内容，报告时间符合要求。论文（设计）答辩（45分）回答问题正确，有理论依据，基本概念清楚，逻辑性较强。总分（100分）答辩小组评语: 答辩小组组长： 年 月 日论文(设计)综合成绩指导教师成绩（30%）评阅教师成绩（20%）小组答辩成绩（50%）综合成绩（百分制）五级分制成绩21