流體機(jī)械課程設(shè)計--校核計算4L-715型石油氣壓縮機(jī)

校核計算 4L-7/15 型 石油氣 壓縮機(jī) 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 過程裝備與控制工程 學(xué) 號 110331123 指 導(dǎo) 教 師 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 二一四年十二月 課程設(shè)計任務(wù)書 1、題目 內(nèi)容 校核計算 4L-7/15 型 石油氣 壓縮機(jī)。 2、已知數(shù)據(jù) a. 型式 L 型雙缸二級 雙 作用水冷式 石油氣空 氣壓縮機(jī)。 b. 工藝參數(shù) 級名義吸氣壓力： P1I =0.1MPa（絕壓），吸氣溫度 T1I =35 級名義排氣壓力： P2II =1.6MPa（絕壓），吸入溫度 T2II =40 排氣量（ 一 級吸入狀態(tài)） : Vd=7m/min 排氣溫度 T2II130 相對濕度 : =1.0 c. 結(jié)構(gòu)參數(shù) 活塞行程： S=2r=2120=240mm； 電機(jī)轉(zhuǎn)速： n=422r/min； 活塞桿直徑： d=45mm 連桿長度： l=600mm 氣缸直徑： 級， DI =280mm 級， DII =160m 相對余隙容積： I=0.1， II=0.15 電動機(jī)： JB0355S1-14 型隔爆電動機(jī)， 75 KW 聯(lián)接： 電動機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸端（電動機(jī)轉(zhuǎn)子兼作飛輪） 各運(yùn)動部件質(zhì)量如下表 1 所示： 表 1 運(yùn)動部件質(zhì)量 名稱 級 級 連桿質(zhì)量（ kg） 45.2945 45.2945 活塞及十字頭組件質(zhì)量 (kg) 119.5215 62.2086 表 2 石油氣的主要成份及體積百分含量 石油氣成份 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 N2 CO2 體積 %（ rI） 0.8512 0.0535 0.0556 0.0187 0.0159 0.0051 I 目錄 第 1 章 緒論 . - 1 - 1.1 壓縮機(jī)的用途 . - 1 - 1.2 壓縮機(jī)的工作原理 . - 1 - 1.3 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) . - 1 - 1.4 活塞式壓縮機(jī)的分類 . - 2 - 1.5 活塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用 . - 2 - 1.6 設(shè)計活塞式壓縮機(jī)應(yīng)符合以下基本原則 . - 2 - 1.7 活塞式壓縮機(jī)校核內(nèi)容及要求 . - 3 - 1.7.1 工藝 要求 . - 3 - 1.7.2 結(jié)構(gòu) 要求 . - 3 - 第 2 章 壓縮機(jī)的熱力計算 . - 4 - 2.1 初 步確定壓力比及各級名義壓力 . - 4 - 2.1.1 等壓力比分配原則確定各級壓力比 . - 4 - 2.1.2 各級名義進(jìn)、排氣壓力如下 . - 4 - 2.2 初步計算各級排氣溫度 . - 4 - 2.3 計 算各級排氣系數(shù) . - 5 - 2.3.1 計算容積系數(shù) . - 5 - 2.3.2 壓力系數(shù)的選擇 . - 6 - 2.3.3 溫度系數(shù)的選取 . - 6 - 2.3.4 泄漏系數(shù)的計算 . - 6 - 2.3.5 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果 . - 7 - 2.4 計 算各級凝析系數(shù)及抽加氣系數(shù) . - 7 - 2.4.1 凝析系數(shù) . - 7 - 2.4.2 抽加氣系數(shù) . - 8 - 2.5 初步計算各級氣缸行程容積 . - 8 - 2.6 確定活塞桿直徑 . - 9 - 2.6.1 計算任一級活塞總的工作面積 . - 9 - 2.6.2 暫選活塞桿直徑 . - 9 - 2.6.3 非貫穿活塞桿雙作用活塞面積的計算 . - 9 - 2.6.4 計算活塞上所受氣體力 . - 10 - 2.7 計算各級汽缸直徑 . - 11 - 2.7.1 計算非貫穿活塞桿雙作用氣缸直徑 . - 11 - 2.7.2 確定各級氣缸直徑 . - 11 - 2.8 計算氣缸直徑圓整后實際行程容積、各級名義壓力及壓力比 . - 11 - II 2.8.1 計算各級實際行程容積 . - 11 - 2.8.2 各級名義壓力及壓力比 . - 11 - 2.9 按修正后的名義壓力考慮壓力損失后計算缸內(nèi)實際壓力 . - 12 - 2.10 根據(jù)實際壓力比，計算各級實際排氣溫度 . - 14 - 2.11 計算缸內(nèi)最大實際氣體力并核算活塞桿直徑 . - 14 - 2.11.1 第 I 列（第 I 級） . - 14 - 2.11.2 第 II 列（第 II 級） . - 15 - 2.12 復(fù)算排氣量 . - 15 - 2.13 計算功率并選取電機(jī) . - 16 - 2.13.1 計算各級指示功率 . - 16 - 2.13.2 整機(jī)總指示功率 . - 16 - 2.13.3 計算 軸功率 . - 17 - 2.13.4 計算 電機(jī)功率 . - 17 - 2.14 熱力計算結(jié)果數(shù)據(jù) . - 17 - 2.14.1 各級名義、實際壓力及壓力比 . - 17 - 2.14.2 各級 計算結(jié)果 . - 17 - 第 3 章 壓縮機(jī)的動力計算 . - 18 - 3.1 運(yùn)動計算 . - 19 - 3.1.1 速度 . - 19 - 3.1.2 位移 . - 20 - 3.2 氣體力計算 . - 20 - 3.2.1 各過程壓力 . - 20 - 3.2.2 氣體力 . - 20 - 3.2.3 將計算結(jié)果 . - 20 - 3.3 往復(fù)慣性力計算 . - 21 - 3.3.1 往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量的計算 . - 21 - 3.3.2 活塞加速度 . - 21 - 3.3.3 計算各級往復(fù)慣性力 . - 21 - 3.4 摩擦力的計算 . - 21 - 3.4.1 往復(fù)摩擦力的計算 . - 21 - 3.4.2 旋轉(zhuǎn)摩擦力的計算 . - 22 - 3.5 綜合活塞力計算及綜合活塞力圖的繪制 . - 23 - 3.5.1 將氣體力、往復(fù)慣性力及往復(fù)摩擦力合成得到綜合活塞力 . - 23 - 3.5.2 列的綜合活塞力圖的繪制 . - 23 - 3.6 切向力的計算及切向力圖的繪制 . - 23 - III 3.6.1 切向力的計算 . - 23 - 3.6.2 作切向力圖 . - 24 - 3.6.3 平均切向力的計算 . - 24 - 3.7 作 列中各相關(guān)力圖 . - 25 - 3.8 作幅度面積向量圖 . - 25 - 3.8.1 求曲線包圍面積 . - 25 - 3.8.2 作幅度面積向量圖 . - 25 - 3.9 飛輪矩的計算 . - 26 - 3.9.1 壓縮機(jī)一轉(zhuǎn)中的能量最大變化量 . - 26 - 3.9.2 旋轉(zhuǎn)不均勻度的選取 . - 26 - 3.9.3 飛輪矩的計算 . - 26 - 3.10 分析本壓縮機(jī)動力平衡性能 . - 26 - 第四章 Matlab演算程序 . - 28 - 參考文獻(xiàn) . - 31 - 附錄 . - 32 - 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 1 - 第 1 章 緒論 容積式流體機(jī)械 （ Positive displacement fluid machinery） ：靠工作腔容積的變化來吸入與排出介質(zhì)，來轉(zhuǎn)換能量的為容積式流體機(jī)械。主要有：容積式壓縮機(jī)、容積泵。 1.1 壓縮機(jī)的用途 壓縮機(jī)是一種壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器，應(yīng)用極為廣泛。在采礦業(yè)、冶金業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、土木工程、石油化學(xué)工業(yè)、制冷與氣體分離工程以及國防工業(yè)中，壓縮機(jī)是必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。此外，醫(yī)療、紡織、食品、農(nóng)業(yè)、交通等部門的需求也與日俱增。壓縮機(jī)因其用途廣泛被稱為 “通用機(jī)械 ”。 目前，石油化學(xué)工業(yè)中，其原料氣 石油裂解氣的分離，是先經(jīng)壓縮，然后采用不同的冷卻溫度，將各組份分別的分離出來。 壓縮氣體用于合成及聚合 在化學(xué)工業(yè)中，氣體壓縮至高壓，常有利于合成和聚合。例如氮和氫合成氨、氫與二氧化碳合成甲醇，二氧化碳與氨合成尿素等。又如在化學(xué)工業(yè)中，聚乙烯工業(yè)發(fā)展很快，所用聚合壓力范圍很廣，有些甚至達(dá)到 3200公斤 /平方厘米。 壓縮氣體用于油的加氫精制 石油工業(yè)中，用人工辦法把氫加熱加壓后與油反應(yīng)，能使碳?xì)浠衔锏闹亟M份裂化成碳?xì)浠衔锏妮p組份，如重油的輕化、潤滑油加氫精制等。 氣體輸送 用與管道輸送氣體的壓縮機(jī)，加壓后便于氣體輸送。 1.2 壓縮機(jī)的工作原理 壓縮機(jī)的工作原理是壓縮氣體的體積 ， 使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；速度型壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動速度 ， 使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能 ， 從而提高壓縮空氣的壓力。 1.3 壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 其組成大致可以分為三個部分： (1)基本部分：包括機(jī)身、中體、曲軸、連桿、十字頭組成，其作用是傳遞動力、連接基礎(chǔ)和氣缸部分。 (2)氣缸部分：包括氣缸、氣閥、活塞、填料以及安置在氣缸上的排氣量調(diào)節(jié)裝置等部 分，其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄漏。 (3)輔助部分：包括冷凝器、緩沖器、液體分離器、濾清器、安全閥、油泵、注長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 2 - 油器及各種管路系統(tǒng)，這些部件是保證壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 (4)或非相向運(yùn)動的結(jié)構(gòu)稱對置型；氣缸中心線之間有某一夾角稱 為 角度式壓縮機(jī) 。 1.4 活塞式壓縮機(jī)的分類 活塞式壓縮機(jī)可根據(jù)它的主要技術(shù)特性及結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分類。按生產(chǎn)能力分為：微型、小型、中型、大型壓縮機(jī)；按排氣壓力分為：低壓、中壓、高壓、超高壓壓縮機(jī)；按氣缸中心線布置分為：立式、臥式、角式、對稱平衡式、對置式壓縮機(jī)；按級數(shù)分為：單級、雙 級、多級壓縮機(jī)；按氣缸工作容積情況分為：單作用、雙作用、級差式壓縮機(jī)。此外，還可以按壓縮機(jī)的列數(shù)（即連桿數(shù)）分為單列、雙列和多列壓縮機(jī)；按冷卻方式的不同分為風(fēng)冷式和水冷式壓縮機(jī)；按所處理介質(zhì)的不同分為空氣壓縮機(jī)、氮氫氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)等。 1.5 活塞式壓縮機(jī)的應(yīng)用 空氣具有可壓縮性，經(jīng)空氣壓縮機(jī)做機(jī)械運(yùn)動使本身體積縮小，壓力提高后的空氣稱為壓縮空氣。它是一種重要的動力源，有著無污染，清晰透明，輸送方便，無害，易燃性小，不怕起負(fù)荷等顯著的特點。 空氣壓縮機(jī)作為一種重要的能源產(chǎn)生形式，被廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。尤其是雙螺桿式的空氣壓縮機(jī)被廣泛應(yīng)用機(jī)械，冶金，電子電力，醫(yī)藥，包裝，化工，食品，采礦，紡織，交通等眾多工業(yè)領(lǐng)域，成為壓縮空氣的主流產(chǎn)品空壓機(jī)，就是把一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣通過能量轉(zhuǎn)化的方式輸出來滿足用戶需求的空氣的設(shè)備，能量轉(zhuǎn)化一般都是可理解為機(jī)械能轉(zhuǎn)為動能。 在化工生產(chǎn)中，往復(fù)式壓縮機(jī)已成為關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)應(yīng)用有以下幾個方面： (1)氣體輸送應(yīng)用； (2)化工及石油化工工藝應(yīng)用； (3)制冷工程和氣體分離應(yīng)用； (4)傳統(tǒng)的空氣動力：風(fēng)動工具，鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬、氣動扳手，氣動噴砂 ； (5)儀表控制及自動化裝置，如加工中心的刀具更換等 ； (6)車輛制動，門窗啟閉 ； (7)噴氣織機(jī)中用壓縮空氣吹送緯紗以代替梭子 。 1.6 設(shè)計活塞式壓縮機(jī)應(yīng)符合以下基本原則 (1)滿足用戶提出的排氣量、排氣壓力以及有關(guān)使用條件的要求； (2)有足夠長的使用壽命 （ 應(yīng)理解為壓縮機(jī)需要大修時間的間隔長短 ） ； 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 3 - (3)足夠高的使用可靠性 （ 應(yīng)理解為壓縮機(jī)被迫停車的次數(shù)）； (4)有較好的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性； (5)有良好的動力平衡性； (6)維護(hù)檢修方便； (7)盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料； (8)制造工藝性良好； 在選擇壓縮機(jī)級數(shù)時要使機(jī)器消耗的功最小、排氣溫度應(yīng)在條件許可的范圍內(nèi)。機(jī)器質(zhì)量輕、造價低，要使機(jī)器具有較高的熱效率，則級數(shù)越多越好，然而級數(shù)增多，則阻力損失增加，機(jī)器總效率反而降低，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，造價更大上升。 在無油潤滑壓縮機(jī)中，密封元件采用自潤滑材料，有些自潤滑材料的最適宜的工作溫度也有限制，在確定級數(shù)和各級壓力比時應(yīng)考慮這一點。因此必須根據(jù)壓縮機(jī)的額容量和工作特點，恰當(dāng)?shù)倪x擇級數(shù)和壓 力比。綜合各因素考慮，選擇二級壓縮。 1.7 活塞式壓縮機(jī)校核內(nèi)容及要求 1.7.1 工藝 要求 級名義吸氣壓力： P1I =0.1MPa（絕壓），吸氣溫度 T1I =35 級名義排氣壓力： P2II =1.6MPa（絕壓），吸入溫度 T2II =40 排氣量（ 級吸入狀態(tài)） ： Vd=7m/min 排氣溫度： T2II130 相對濕度 ： =1.0 1.7.2 結(jié)構(gòu) 要求 活塞行程： S=2r=2120=240mm； 電機(jī)轉(zhuǎn)速： n=422r/min； 活塞桿直徑： d=45mm 連桿長度： l=600mm 相對余隙容積： I=0.1， II=0.15 電動機(jī)： JB0355S1-14 型隔爆電動機(jī)， 75 KW 聯(lián)接： 電動機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝在曲軸端（電動機(jī)轉(zhuǎn)子兼做飛輪） 各運(yùn)動部件質(zhì)量如下表 1-2： 表 1-2 運(yùn)動部件質(zhì)量 名稱 級 級 連桿質(zhì)量（ kg） 45.2945 45.2945 活塞及十字頭組件質(zhì)量 (kg) 119.5215 62.2086 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 4 - 第 2 章 壓縮機(jī)的熱力計算 2.1 初 步確定壓力比及各級名義壓力 2.1.1 等壓力比分配原則確定各級壓力比 zz IIk pp 12(2-1) 兩級壓縮總壓力比161.0 6.1pp12 取 416 2.1.2 各級名義進(jìn)、排氣壓力如下 kkk pp 12，kk pp 2)1(1 (2-2) 表 2-1 各級名義進(jìn)、排氣壓力（ MPa） 2.2 初 步計算各級排氣溫度 按絕熱過程考慮，各級排氣溫度可用下式求解： kkTT 112 （ 2-3） 已知石油氣成分、體積及等熵指數(shù)如下： 石油氣成分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 N2 CO2 體積i 0.8512 0.0535 0.0556 0.0187 0.0159 0.0051 等熵指數(shù)ik1.29 1.19 1.22 1.10 1.40 1.30 根據(jù)公式 111 i ikk 可得石油氣的等熵指數(shù) k=1.27。 計算結(jié)果如表 2-2 示。 級數(shù) 名義吸氣壓力 P1 （MPa ） 名義排氣壓力 P2 （ MPa ） 壓力比 0.1 0.4 4 0.4 1.6 4 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 5 - 表 2-2 各級名義排氣溫度 級次 名義吸氣溫度 計算參數(shù) 名義排氣溫度 C K K kk1 C K 35 308 4 1.27 1.343 140.644 413.644 40 313 4 1.27 1.343 147.319 420.359 2.3 計 算各級排氣系數(shù) 因為壓縮機(jī)工作壓力不高，介質(zhì)為石油氣，全部計算可按理想氣體處理。由排氣系數(shù)計算公式： lTpv （ 2-4） 分別求各級的排氣系數(shù)。 2.3.1 計算容積系數(shù) )1(1 1 mV （ 2-5） 其中，多變膨脹指數(shù) m 的計算按表 2-3 得： 表 2-3 按等熵指數(shù)確定氣缸膨脹過程等端點指數(shù) 進(jìn)氣壓力 105Pa 任意 k 值時 K=1.27 時 1.5 m=1+0.5(k 1) 1.135 1.5 4.0 m=1+0.62(k 1) 1.167 4.0 10 m=1+0.75(k 1) 1.203 10 30 m=1+0.88(k 1) 1.238 30 m=k 1.27 I 級多變膨脹指數(shù) m =1.135； II級多變膨脹指數(shù) m =1.167； 則各級容積系數(shù)為： =1-（ m1 -1）其中： =0.1， =0.15。將下相關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式得： v =0.761， v =658。 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 6 - 2.3.2 壓力系數(shù)的選擇 考慮到用環(huán)狀閥，氣閥彈簧力中等，吸氣管中壓力波動不大，兩級壓力差也不大，可選取 p=0.97, p=0.99（選擇范圍：級 0.95 0.98；多級 0.98 1.0） 2.3.3 溫度系數(shù)的選取 考慮到壓縮比不大，氣缸有較好的水冷卻，氣缸尺寸及轉(zhuǎn)速中等，從 教材 圖 2-12 查得 T在 0.935 0.975范圍內(nèi)，可選取 T =T =0.96。 2.3.4 泄漏系數(shù)的計算 v il 1 1(2-6) 由于無油潤滑壓縮機(jī)的取值范圍在 0.85-0.95，且介質(zhì)為二氧化碳粘度低易泄漏以下相對泄漏值 vi取上限，用相對漏損法計算 l： (1)考慮氣閥成批生產(chǎn)，質(zhì)量可靠，閥彈簧力中等，選取氣閥相對泄04.0 （氣閥不嚴(yán)密或延遲關(guān)閉的泄漏 04.001.0 ）。 （ 2）活塞均為雙作用，無油潤滑，缸徑中等，壓力不高。選活塞環(huán)相對泄漏值 . 014.0vr, 015.0vr（雙作用氣缸活塞環(huán)的泄漏 015.0003.0 r）。 （ 3）因無油潤滑，壓力不高，選取填料相對泄漏值 Vp =0.0016， Vp =0.0024（經(jīng)驗范圍 0 01 0.00 00 5.0p ）。 由于填料為外泄漏，需要在第 I級內(nèi)補(bǔ)足，所以第級相對泄漏中也包含第級填料的外泄漏量在內(nèi)，泄漏系數(shù)的計算列入表 2-4。 表 2-4 泄漏系數(shù)的計算 泄漏部位 相對泄露值 級 級 氣閥 0.04 0.04 活塞環(huán) vrvr 0.014 0.015 填料 pp 0.0016 0.0024 總相對泄露 0.058 0.0574 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 7 - 續(xù)表 2-4 泄露系數(shù) v il 11 0.945 0.946 2.3.5 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果列入 表 2-5 表 2-5 各級排氣系數(shù)計算結(jié)果 級數(shù) VpTllTpv 0.761 0.97 0.96 0.945 0.6700 0.658 0.99 0.96 0.946 0.5916 2.4 計 算各級凝析系數(shù)及抽加氣系數(shù) 2.4.1 凝析系數(shù) （ 1） 冷卻判斷其中有無冷凝水析出 查 表 2-6得水在 35 和 40 時的飽和蒸汽壓 Pb =5.622（ 35 ）， Pb =7.375（ 40 ） 表 2-6 水的飽和蒸汽壓和密度 溫度 t 飽和蒸汽壓bPkPa 密度stkg/m3 溫度 t 飽和蒸汽壓bPkPa 密度stkg/m3 0 0.611 0.00485 31 4.491 0.03205 1 0.656 0.00519 32 4.753 0.03381 2 0.705 0.00556 33 5.029 0.03565 3 0.757 0.00595 34 5.318 0.03758 4 0.813 0.00636 35 5.622 0.03960 5 0.872 0.00680 36 5.940 0.04172 6 0.935 0.00726 37 6.274 0.04393 7 1.000 0.00775 38 6.624 0.04623 8 1.069 0.00827 39 6.991 0.04864 9 1.147 0.00882 40 7.375 0.05115 10 1.227 0.00940 41 7.777 0.05376 11 1.312 0.01001 42 8.198 0.05649 12 1.401 0.01066 43 8.638 0.05935 13 1.497 0.01134 44 9.100 0.06234 14 1.598 0.01206 45 9.582 0.06545 15 1.704 0.01282 46 10.085 0.06868 16 1.817 0.01363 47 10.612 0.07205 17 1.937 0.01447 48 11.162 0.07557 18 2.062 0.01536 49 11.736 0.07923 19 2.196 0.01630 50 12.335 0.08300 20 2.337 0.01729 51 12.961 0.08696 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 8 - 續(xù)表 2-6 21 2.485 0.01833 52 13.613 0.09107 22 2.642 0.01942 53 14.293 0.09535 23 2.808 0.02057 54 15.002 0.09980 24 2.982 0.02177 55 15.741 0.1044 25 3.167 0.02304 56 16.510 0.1092 26 3.360 0.02437 57 17.312 0.1142 27 3.564 0.02576 58 18.146 0.1193 28 3.779 0.02722 59 19.021 0.1247 29 4.004 0.02875 60 19.917 0.1302 30 4.241 0.03036 而 級進(jìn)氣的相對濕度由已知可得 則 375.7488.224622.50.11 bI IbI Pk P ap kPa 所以在級間冷卻器中必然有水分凝析出來，這時 0.11 。 (2)計算各級凝析系數(shù) 1 1111 11 - pppp ppbb (2-7) 111111 - pppp ppbb 1.0 4.00 7 3 75.01-4 0 5 6 62.01-1 =0.96 2.4.2 抽加氣系數(shù) 因級間無抽氣，無加氣，故 100 2.5 初步計算各級氣缸行程容積 nVV dohI (2-8) 42 2767 00.0 11 hIV =0.0248m3 nVTTppV dh 11110 (2-9)nVTTppV dh 11110 42273083134.0 1.05916.0 196.0 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 9 - =0.0067m32.6 確定活塞桿直徑 為了計算雙作用氣缸缸徑，必須首先確定活塞桿直徑，但活塞桿直徑要根據(jù)最大氣體力來確定，而氣體力又需根據(jù)活塞面積（氣缸直徑）來計算，他們是互相制約的。因此需先估算壓縮機(jī)中可能出現(xiàn)的最大氣體力，按附表 2 中的數(shù)據(jù)初步確定活塞桿的直徑。再根據(jù)相關(guān)公式確定氣缸直徑和最大氣體力，然后校核活塞桿直徑是否滿足要求。 2.6.1 計算任一級活塞總的工作面積 ZSVF hkk ，（ Z 同一級汽缸數(shù)） （ 2-10） 有： ZSVF hI =124.0 0248.0 =0.10333m2=1033.cm2 ZSVF h =124.0 0067.0 =0.02791m2=279.1cm2 2.6.2 暫選活塞桿直徑 根據(jù)雙作用活塞面積和兩側(cè)壓差估算出該空氣壓縮機(jī)的最大氣體力約為 21 噸左右，由過程流體機(jī)械課程設(shè)計指導(dǎo)書附表 2，暫選活塞桿直徑 d=45mm。 活塞桿面積 d =4d 2 =4 4.52=15.90cm2 2.6.3 非貫穿活塞桿雙作用活塞面積的計算 蓋側(cè)活塞工作面積 )(21 fFF dkg （ 2-11） 軸側(cè)活塞工作面積 )(21 fFF dkz （ 2-12） 級： F g =21(F +d )=21（ 1033.3+15.90） =524.6cm2 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 10 - F Z =21(F -d)=21（ 1020.8-15.90） =508.7cm2 級： Fg =21(F +d )=21（ 279.1+15.90） =147.5cm2 F Z =21(F -d)=21（ 279.1-15.90） =131.6cm2 2.6.4 計算活塞上所受氣體力 （ 1）第一列（第級） 外止點： FpFpp g2z1 - 外 （ 2-13） FpFpp g2z1 - 外 =0.1106508.710-4-0.41065 24.610-4 =-15847N 內(nèi)止點： FpFpp g1z2 - 內(nèi) （ 2-14） FpFpp g1z2 - 內(nèi) =0.4106508.710-4-0.11065 24.610-4 =15102N （ 2）第二列（第級） 外止點： FpFpp g2z1 - 外 （ 2-15） FpFpp g2z1 - 外 =0.4106131.610-4-1.6106147.510-4 =-18336N 內(nèi)止點： FpFpp g1z2 - 內(nèi) （ 2-16） FpFpp g1z2 - 內(nèi) =1.6106131.610-4-0.4106147.510-4 =15156N 由以上計算可知，第二列的氣體力最大，為 -18336N約合 1.9噸。由過程流體機(jī)械課程設(shè)計指導(dǎo)書附表 2 可知，選取活塞桿直徑 d=45mm。 長春理工大學(xué)過程流體機(jī)械課程設(shè)計 - 11 - 2.7 計算各級汽缸直徑 2.7.1 計算非貫穿活塞桿雙作用氣缸直徑 根據(jù) DK = 2VhkSZ + d22 (2-17) 有： DI = 2VhlSZ + d22 = 2045.0124.014.3 0248.02 2 =0.259m DII= 2VhIISZ + d22 = 2045.0124.014.3