D-572-3-250天然氣壓縮機(jī)-計(jì)算書(shū)

1、D-5.72/3-250天然氣壓縮機(jī)第一部分 熱力計(jì)算一、 初始條件1. 排氣量：QN=20Nm3/min2. 壓縮介質(zhì)：天然氣（氣體組分：CH4:94%；CO2:0.467%；N2:4.019%；C2H6:1.514%）3. 相對(duì)濕度： =100%4. 吸入壓力：PS0=0.4 MPa（絕對(duì)壓力）5. 排出壓力：Pd 0=25.1 MPa（絕對(duì)壓力）6. 大氣壓力： P0 =0.1 MPa（絕對(duì)壓力）7. 吸入溫度：tS0=35(TS0=308°K)8. 排氣溫度： td0=45(Td0=318°K)9. 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速： n=740rpm10. 壓縮機(jī)行程： S=120mm

2、11. 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式： D型12. 壓縮級(jí)數(shù)： 4級(jí)13. 原動(dòng)機(jī)： 低壓隔爆異步電機(jī)，與壓縮機(jī)直聯(lián)14. 一級(jí)排氣溫度： 130二、 初步結(jié)構(gòu)方案三、 初始條件換算（以下計(jì)算壓力均為絕對(duì)壓力）Q= QN×P0×TS0（PS0-×Psa）×T0進(jìn)氣溫度狀態(tài)下的飽和蒸汽壓為Psa=0.005622 MPaP0 =0.1MPa T0=273°K其余參數(shù)詳見(jiàn)初始條件。Q= 20×0.1×308（0.4-1×0.005622）×273=5.72m3/min四、 級(jí)數(shù)的選擇和各級(jí)壓力要求為四級(jí)壓縮總壓縮比0=62

3、.7510=20=30=40=2.8145求出各級(jí)名義壓力如下表級(jí)別PS0(MPa)Pd0(MPa)壓力比0=0.41.12582.81451.12583.16862.81453.16868.9182.81458.91825.12.8145五、 計(jì)算各級(jí)排氣溫度查各組分氣體絕熱指數(shù)如下：CH4: 94% K=1.308； CO2: 0.467% K=1.30N2: 4.019% K= 1.40； C2H6: 1.514% K=1.193=3.2464得K1=K2=K3=K4=1.308一級(jí)進(jìn)氣溫度tS1=35，考慮回冷不完善，二三四級(jí)進(jìn)氣溫度取tS2=tS3=tS4=40級(jí)別吸 氣 溫 度壓力

4、比0絕 熱指 數(shù)K排 氣 溫 度tS0 TS0 °KTd0= TS0 °Ktd0353082.81451.3081.276393120403132.81451.3081.276399126403132.81451.3081.276399126403132.81451.3081.276399126一級(jí)排氣溫度=120130符合初始條件要求。六、 計(jì)算各級(jí)排氣系數(shù)H=VPTg1. 容積系數(shù)V(1) 相對(duì)余隙容積a，取a1=0.2；a2=0.2；a3=0.2；a4=0.2(2) 膨脹過(guò)程的多變指數(shù)m，m1=1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231m2=1

5、+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271m3=m4= K=1.308(3) V1=1a1(1)=10.2(1)=0.736V2=1a2(1)=10.2 (1)=0.749V3=1a3(1)=10.2(1)=0.759V4=1a4(1)=10.2 (1)=0.7592. 壓力系數(shù)P，取P1=0.98；P2=0.99；P3=1；P4=13. 溫度系數(shù)T，取T1=0.96；T2=0.96；T3=0.96；T4=0.964. 氣密系數(shù)g漏 氣 部 位相 對(duì) 值V一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)氣閥一級(jí)0.02-二級(jí)-0.02-三級(jí)-0.02-四級(jí)-0.02活塞環(huán)一級(jí)0.005-二級(jí)-0.01-

6、三級(jí)-0.02-四級(jí)-0.02一級(jí)與一列平衡容積0.005-二級(jí)與二列平衡容積0.010.01-三級(jí)與一列平衡容積0.0150.0150.015-四級(jí)與二列平衡容積0.020.020.020.02填料一級(jí)0.01-二級(jí)0.010.01-三級(jí)-四級(jí)-總相對(duì)損失V0.0950.0850.0750.06g=0.9130.9220.930.943各級(jí)排氣系數(shù)H如下：級(jí)別VPTg=VPTg0.7360.980.960.9130.6320.7490.990.960.9220.6560.75910.960.930.6780.75910.960.9430.687七、 計(jì)算干氣系數(shù)d和抽氣系數(shù)035時(shí)飽和蒸汽壓

7、Psa1= 0.005622MPa;40時(shí)飽和蒸汽壓Psa2= Psa3= Psa4=0.007374MPapsa11=1×0.005622×2.8145=0.0175> Psa2則d1=1d2=×= ×=0.992d3=×= ×=0.988d4=×= ×=0.987中間級(jí)均無(wú)抽氣，則01=02=03=04=1八、 計(jì)算氣缸行程容積 Vt0Vt10=Q=5.72×=9.05 m3/minV t20=Q=5.72×××=3.12 m3/minV t30=Q=5.72

8、15;××=1.07 m3/minV t40=Q=5.72×××=0.375 m3/min九、 確定活塞桿直徑1.初步確定各級(jí)等溫度功率Nis和最大功率NNis1= ·Ps10·Q·ln0=×0.4×5.72×ln2.8145=39.5KW因一二三四級(jí)壓力比相同則Nis1=Nis2 =Nis3= Nis4=39.5KW兩列等溫功率相等，列最大功率N=132KW其中等溫效率is由查表2-9求得。2.確定活塞桿直徑根據(jù)最大的功率查表2-10，初步選取活塞桿直徑為d=60mm。十、 計(jì)算氣缸

9、直徑一、二級(jí)氣缸均為軸側(cè)單作用的軸側(cè)容積，應(yīng)考慮活塞桿的影響。D10=0.365mD20=0.220m三、四級(jí)氣缸均為蓋側(cè)單作用的蓋側(cè)容積。D30=0.124mD40=0.073m圓整后氣缸直徑D1=360、D2=220、D1=125、D2=75十一、 修正各級(jí)公稱壓力和溫度1.確定各級(jí)實(shí)際行程容積VtVt1=Sn= ×0.12×740=8.79 m3/minVt2=Sn= ×0.12×740=3.12 m3/minVt3=Sn=×0.12×740=1.09 m3/minVt4=Sn=×0.12×740=0.392

10、 m3/min2.修正各級(jí)公稱壓力級(jí)次一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)計(jì)算行程容積Vt09.053.121.070.375實(shí)際行程容積Vt8.793.121.090.392Vt0/Vt1.0310.9820.956修正系數(shù)= 10.9710.9530.93初步確定的公稱壓力MPa進(jìn)氣Ps00.41.12583.16868.918排氣Pd01.12583.16868.91825.1修正后的公稱壓力 MPa進(jìn)氣Ps0.41.093.028.29排氣Pd1.093.028.2925.1修正后的公稱壓力比2.7252.7712.7453.0283.修正各級(jí)排氣溫度級(jí)別吸 氣 溫 度修正后壓力比絕 熱指 數(shù)K排 氣 溫

11、 度tS TS °KTd= TS °Ktd353082.7251.3081.266390117403132.7711.3081.271398125403132.7451.3081.268397124403133.0281.3081.298406133十二、 計(jì)算活塞力1.考慮損失后，計(jì)算各級(jí)氣缸內(nèi)實(shí)際壓力及壓力比，壓力損失數(shù)值由圖2-15查得，計(jì)算結(jié)果列表如下：級(jí)別修正后公稱壓力MPa相對(duì)壓力損失%1-S1+d考慮壓力損失后的實(shí)際壓力MPa實(shí)際壓力比PSPd進(jìn)氣S排氣dPS=PS (1-S)Pd=Pd (1+d)=0.41.090.040.070.961.070.3841.

12、1663.0371.093.020.030.050.971.051.0573.1733.028.290.020.040.981.042.968.622.9138.2925.10.010.030.991.038.2125.853.152.氣缸內(nèi)壓縮終了排氣溫度如下表：級(jí)別吸 氣 溫 度實(shí)際壓力比絕 熱指 數(shù)K氣缸內(nèi)壓縮終了排氣溫度tS TS °KTd= TS °Kt d353083.0371.3081.2994001274031331.3081.295405132403132.9131.3081.286403130403133.151.3081.314101373.計(jì)算各列活

13、塞力，按式1-5計(jì)算，結(jié)果列于下表級(jí)次內(nèi)止點(diǎn)外止點(diǎn)缸內(nèi)壓力P MPa活塞面積A mm2氣體力F N缸內(nèi)壓力P MPa活塞面積A mm2氣體力F N一級(jí)1.166989601153880.3849896038001三級(jí)2.9612272-363258.6212272-105873列平衡容積（一級(jí)側(cè)）0.498960-395840.498960-39584列平衡容積（三級(jí)側(cè)）0.41202548100.4120254810列氣體力44289N-102646N二級(jí)3.17351861115391.0573518637191四級(jí)8.214418-3627125.854418-114202列平衡容積0.

14、433595-134380.433595-13438列氣體力61830N-90449N氣體力均勻系數(shù)u=0.7160.6，符合要求。十三、 計(jì)算軸功率1.實(shí)際排氣量Q0 = Vt1×1=8.79×0.632=5.56 m3/min2.實(shí)際等溫功率Nis= ·Ps1·Q0·ln=153.4KW3.絕熱容積系數(shù)V1=1a1(1)=10.2(1)=0.71V2=1a2(1)=10.2 (1)=0.712V3=1a3(1)=10.2(1)=0.747V4=1a4(1)=10.2 (1)=0.724.實(shí)際各級(jí)指示功率查表得=0.99, =0.99, =0

15、.98, =0.98, =0.96, =0.97, =0.95, =0.97.由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高，取壓縮過(guò)程指數(shù)ni=絕熱指數(shù)K=1.308.Nid1= ·Ps1·Vt1·v1··-1·=52.8KWNid2= ·Ps2·Vt2·v2··-1·= 50.6KWNid3= ·Ps3·Vt3·v3··-1·= 50KWNid4= ·Ps4·Vt4·v4··-1·=

16、52KW5.總的指示功率Nid= Nid3+ Nid2+ Nid3+ Nid4=205.4KW十四、 計(jì)算軸功率取機(jī)械效率m=0.85N=241.6 KW采用直聯(lián)傳動(dòng)，傳動(dòng)效率，取d=1Ne=241.6 KW十五、 選用電動(dòng)機(jī)據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率等級(jí)，選取電機(jī)功率N=280KW功率儲(chǔ)備=×100%=15.8%滿足功率儲(chǔ)備為515%的要求。十六、 計(jì)算等溫指示效率和等溫效率等溫指示效率is-id=0.747等溫效率is =0.635第二部分 動(dòng)力計(jì)算一、 繪制各列氣體力指示圖圖紙長(zhǎng)度200mm=行程120mm ms=120/200=0.6圖紙高度100mm=100000N mp=10000

17、0/100=1000N/mm相對(duì)余隙容積a在圖紙上長(zhǎng)度Sa1= a1×200=0.2×200=40mmSa2= a2×200=0.2×200=40mmSa3= a3×200=0.2×200=40mmSa4= a4×200=0.2×200=40mm由公式(tga+1)n=tg+1 得壓縮過(guò)程膨脹過(guò)程akam一級(jí)14.04°1.30818.72°14.04°1.23117.54°二級(jí)14.04°1.30818.72°14.04°1.27118.16&

18、#176;三級(jí)14.04°1.30818.72°14.04°1.30818.72°四級(jí)14.04°1.30818.72°14.04°1.30818.72°各級(jí)氣體力如下表級(jí)次內(nèi)止點(diǎn)外止點(diǎn)氣體力F N圖紙高度mm氣體力F N圖紙高度mm一級(jí)115388115.43800138三級(jí)-3632536.3-105873105.9列平衡容積（一級(jí)側(cè)）-3958439.6-3958439.6列平衡容積（三級(jí)側(cè)）48104.848104.8二級(jí)111539111.53719137.2四級(jí)-3627136.3-114202114.

19、2列平衡容積-1343813.4-1343813.4二、 列的慣性力1. 往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知：連桿部件質(zhì)量約為ml=40Kg；十字頭部件質(zhì)量約為mc=25Kg；兩列活塞部件重量大致相等約為mp=70Kg；往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件總質(zhì)量ms=ms=0.3×ml +mc=0.3×40+25+70=107Kg2. 計(jì)算慣性力極大、極小值S=120mm; L=360mm; r=S/2=60mm=0.06m; = r/L=1/360=0.167=77.5m/s兩列慣性力極大值相等max=ms·r·2·（1+）=107×0.06×77.52×(1+0.167)=45000N(45mm)兩列慣性力極小值相等min= -ms&