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1、WORD格式.整理版设计一台往复式天然气压缩机，结构见图2-114。已知数据：吸气 压 力0.3MPa(G),排气压力25MPa(G，行程95mrp转速980r/min,排气 量1.5 m3 / min，并要求一级气缸直径175mm活塞杆直径d=35mm 一 级进气温度为25C，若用户要求排气压力为 31MPa(G)则各级压力 如何变化？优质.参考.资料、设计条件吸气压力：0.3MPa(G)=0.4MPa (绝压)排气压力：25MPa(G)=25.1 MPa (绝压)要求排气压力：31MPa(G)=31.1 MPa(绝压) 由题意知：FS1=0.4MPaPi4=25.1MPa行程 s=95mm
2、=0.095m转速 n=980r/minD=175mm=0.175m d=35mm=0.035m 天然气：k=1.32Ts1 =25C =298.15K、确定各级直径总压比总二 P4 = 251 =62.75Pi0.4按等压比分配：上二4 总=4 62.75=2.8146P&i=0h4MPq Ps2P 曙P$4000HPd1Pd2 P<J3 Pd4=25.1 MPq级次In皿IVPs(MPa)0.41.12583.1685648.917924Pd(MPa)1.12583.1685648.91792425.1£2.81462.81462.81462.8146假设此压缩机冷
3、却完善，所以Tsi =Ts2 =Ts3 =Ts4 =25C =298.15K由图2-114可得：2 2VsiDi -d s4几屮 22Vs2D；-d2s4Vs3D；s4n 2Vs4D：s4有已知条件带入(1)式得2 2VsiDi d2 s4= _(0.1752 -0.0352) 0.0954=2.193 103m3又有公式（2-38）qvXPsiTs1彳(其中 rci=1> =1>Zs1Zs1所以V1QvnVs1980 2.193 10 _ 0.698容积系数计算：(1) 压力系数取 p1 =0.97 p2 = 0.99 P3 =0.99 p4 =1.0(2) 温度系数取 t1 -
4、 0.95 t2 =0.96 t3 =0.97 t4 =0.98(3) 泄露系数(无油润滑) l1 = 0.95'12 =0.96 七=0.97 -以=0.98 （4）膨胀指数（由表2-1得）级次In皿IVPs(MPa)0.41.12583.1685648.917924Ps(bar)411.25831.6856489.17924m1.2251.3081.41.4由公式v1 二v1 ' p1 't1 ' l1丄十11m T)则V1= 0.797v1 _0.698 p1 -t1 ,l1 0.97 0.95 0.951_ 岛 1-0.797-1 1 1 -= 0.15
5、2畀 _12.81461.225 -1分别取：2 =0.130、： 3 =0.135、： 4 =0.145确定各级气缸直径：(II )级直径Vs2 二 ApzLsD； 一d? s4Vs2 =亚 乂 -Psx Tsx1n ps2 Ts1 ，-v2 九 p2 人 2 人 2联立以上两式可得：Ap2L'v2 二 WnPs2Ts1' p2 't2 ' 12s带入数据可得:qvPs1 Ts2 1n Ps2 Ts1 ' p2 ' t2 ' I2S1.50.4,11 -980 1.12580.99 0.96 0.96 0.095= 6.274 10”1
6、'v2=1-：2(2_ 1)联立以上三式得:2 2Ap2 D2 -d422Ap2 D2-d7T即 6.274 10=-(D| -0.0352) 1 - 0.130(2.8146.308 - 1)解之得 D2=0.103m=103mm查表取气缸直径d2 =105mm 则实际行程容积为:Vs2 二A“LsD；d2 s（0.1052 0.0352） 0.095 = 7.308 10m344活塞有效面积：A'p2 二 a D；-d2 =n（0.1052 -0.0352）= 7.693 10m2（皿）级直径Api'v 匹 Ts3 1n ps3 Ts1/-卩3兔3 人 3S空空19
7、80 3.16860.99 0.97 0.97 0.095 = 2.1835 10”又 Ap3队3= = D； 1-5（逻-1）14 . 1带入数据得 2.1835X10）卩-0.135（2.814沪-1）4 I解之得 d3 =0.057m=57mm 查表圆整取D60mm则实际行程容积为：Vs3 =A'psDs Js0.062 0.095 = 2.685 10*m3p 44活塞有效面积：A'p3D；Ls0.062.826 10；m244（IV）级直径Aps 二也皿、1n ps4 Ts1 E p 4 人14 % 4 s上11980 8.91791.0 0.98 0.98 0.09
8、5-7.5246 10，兀-丄又 Ap4Mv4=t（D：）1-。4（亍-1）丨4 II带入数据得 7.5246灯0'=才（D： ）0.145（2.814丽1）解之得 D4 =0.034m=34mm查表得D36mm则实际行程容积为：Vs4 = A'psD2js0.036 0.095=9.665 10“m344活塞有效面积：'二 223 2Ap4D：Ls0.0362 =1.017 10 m244由公式佥与:弋计算出新的v与'，结果如下表:级次III皿IV气缸实际直径d( m0.1750.1050.060.036有效实际面积Ap(m)2.193x10*7.308x10
9、2.685X10“9.66S105气缸直径d( m0.1750.1030.0570.034有效面积Ap(m)2.193勺06.99800“2.423勺0,8.621105K0.7972.3976.78218.487实际丸：0.7972.2956.12116.490a0.1530.1300.1350.145实际口 0.1530.1530.2080.238实际Vs'2.193 勺07.308"042.685 "09.665 江 10三、计算活塞力由课本P22图2-14分别取:PS'、'=0.029 '匕=0.021 '匕=0.019=0.
10、017各级进、排气压力和实际压力比级次公称压力压力损失实际压力/MPa实际压力比£Ps%R'P/I0.41.12580.0290.0580.38841.19113.067n1.12583.168560.0210.0431.10223.30482.998HI3.168568.91790.0190.0273.10849.15872.946V8.917925.10.0170.0148.766325.45142.903：；di =0.058d = 0.043、：d3 = 0.027：汩4 = 0.014Fd '由公式R'PSd'）Fd、R （1 、d'
11、）压力比由.二空计算得出，结果如上表Ps'止点气体力计算:列次内止点（kN外止点（kN）I - V16.27-19.23n -皿16.06-17.99I - IV内止点气体力：F 1 二Pd1'A-P平（D 2 - Dv2）-Psv'_Av =16.27kN（拉应力） 4外止点气体力：Fd =PsE t-P_-（d2-dVV）-Pdv Av =-19.23kN （压应力） 4n -皿内止点气体力：F2=Pdn 'b -p平（DD訂-Ps皿'_k =16.06kN（拉应力）4外止点气体力：Fc2 二 P lAn - p平（Dn-D：）-Pdm La皿=-1
12、7.99kN（压应力）4四、确定各级排气温度因假设冷却完善，故:级次In皿IVTs(K)298.15298.15298.15298.15Td'(K)391.21389.09387.44386.06n上表由Td； =Tsi©(n=1.32)计算得出各级排气温度五、计算轴功率并选配电机各级指示功率为nj1ni匕-n-Nj 二不n、jR %'( j )-160山 一1总的指示功率为j=4Ni 八 Njjm计算结果如下表：Ni1Ni2Ni3Ni4Ni14283W13498W13008W12447W53237W取机械效率m=0.94，轴功率为:NzNj.nm532370.94=
13、 56635(W) =56.635( kW)取电机功率余度10% 56.635X1.1 =62.3(kW)，则选择电机功率为65kW六、变工况热力计算1、确定与容积有关的系数级次压力系数kpj温度系数知泄露系数xij丸0j =Z.pjtj 九 ijI0.970.950.950.8754II0.990.960.960.9124皿0.990.970.970.9315IV1.000.980.980.96042、设想容积的计算级次Ts入0入k设想容积I298.150.875411.919"0I298.150.912416.668X10*皿298.150.931512.501x10*V298.
14、150.960419.282X10°3、压力比及容积系数级次V0Psj=Ps1V/MPa Fdj/MPj(m i v m.爲=1 j - j 丿 _ 1IJI0.41.1512.8780.790I1.1513.0702.6660.829皿3.0708.2712.6940.786V8.27131.13.7600.6254、各级压力比复算次数级次0 _卩列=巳密疋竺/MPV sj/«vjPdj / MPAvjVj PjVs0 丸j/m3Vmin /Vmax1I0.41.20803.010.771.49x1087.1%II1.20803.05252.530.841.70x10皿3.05258.55302.800.771.48x10IV8.553031.13.640.821.64X102I0.41.11282.780.801.54X1098.7%I1.11283.06052.750.821.52X10皿3.06058.05002.630.791.52X10°V8.050031.13.860.811.5仆 105、比较复算容积流量，得qv = Vsi n pi i，ti' ii =1.05 m /min6、复算排气温度压力指示m=1.32,各级排气温度为Td1 =382.1KTd2 =381.0KTd1 =376.9KTd广413.7K