Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет»

Кафедра:Компрессорные машины и установки

Расчетная работа

по дисциплине: «Поршневые компрессора»

на тему: «Термодинамический расчет поршневого компрессора»

Проверил:

доцент кафедры Галиев Р.М.

Выполнил:

студент гр.2321-22 Вафин И.И.

Казань 2015

Содержание

Введение

Описание компрессора……………………………………………………………………...4

1. Термодинамический расчет одноступенчатого поршневого компрессора………...…5

1.2. Исходные данные ……………………………………. ………………………………..5

1.3. Определение основных геометрических и режимных

параметров компрессора ….……………………………………..…………………………5

1.4.Определение коэффициента подачи …………………………………………………..6

1.5.Основные размеры и параметры компрессора ……………………………………….6

1.6.Пересчет с новым значением скорости………………………………………………...7

1.8. Поверочный расчет одноступенчатого поршневого компрессора ………………….10

2. Поверочный расчет многоступенчатого поршневого компрессора ……………...…..13

2.1.Исходные данные ……………………………………………………….......................13

2.2. Выбор схемы компрессора ……………………………………………………………13

2.3.Рабочие площади поршней…. ………………………………………………………..14

2.4.Таблицы расчетов……………………………………………………………………….15

2.5 Графики расчетов.…………………………………………………………………..…..16

2.6 Индикаторная диаграмма……………………………………………………………….21

3. Термодинамический расчет многоступенчатого поршневого компрессора………….24

3.2. Исходные данные………………………………………………………………………..23

3.3. Определение основных геометрических и режимных параметров

компрессора…………………………………………………………………………………..24

3.4.Определение коэффициентов подачи…………………………………………………..25

3.5.Основные размеры и параметры компрессора…………………………………………26

3.6.Уточнение промежуточных давлений,температур нагнетания и

производительности……….………………………………………………………………….29

Список литературы

Введение

Компрессор – машина, предназначенная для сжатия и перемещения газа. Компрессор используется во многих отраслях промышленности. Все компрессоры можно разделить на 2 группыпо способу их действия: объемные, динамические.

Объемные компрессоры повышают давление газа путем уменьшения замкнутого объема. Происходит увеличение давления и температуры. Процесс сжатия происходит периодически. К объемным компрессорам относят: поршневые, винтовые и роторные машины

В термодинамическом расчете, который подразделяется на предварительный и поверочный расчет, вычисляют основные параметры компрессора. В предварительном термодинамическом расчете выбирают схему компрессора, находят поршневую силу, определяют допустимую частоту вращения, ход поршня, диаметры цилиндров и штоков и предварительно вычисляют потребляемую мощность. В начале проектирования еще неизвестны относительные мертвые пространства в цилиндрах и нет данных для вычисления потерь энергии в клапанах и коммуникации. Они могут быть учтены лишь предположительно, по средним статистическим данным.

После конструктивной разработки цилиндров, аппаратуры и газопровода все эти величины могут быть уточнены. Поэтому в завершении проектирования выполняют поверочный расчет, в котором наряду с другими данными окончательно находят межступенчатые давления, температуры нагнетаемого газа и, наконец, производительность компрессора и потребляемую им мощность.

Описание компрессора.

Оппозитный одноступенчатый 2-х рядный крейцкопфный компрессор для перекачки углекислого газа. Данный компрессор предназначен для работы при давлении всасывания равным 0,2 МПа, конечное давление, получаемое компрессором 0,8 МПа. Производительность по условию всасывания 10м³/мин, мощность на валу компрессора Nk = 74,3 кВт, число оборотов n=16,7 об/с.. Схема компрессора представлена на рисунке 1.

Рис. 1 - Схема оппозитного одноступенчатого компрессора

1.Термодинамический расчет одноступенчатого поршневого компрессора

1.1 Цель расчета:

1) определение основных геометрических и расчетных параметров компрессора: - диаметр цилиндра,- ход поршня,п- частота вращения;

2) расчет газовых сил, действующих в рядах компрессора;

3) определение энергетических показателей компрессора;

1.2 Исходные данные

Производительность V– 10 м³/мин.

Давление всасывания р_вс– 0.2 МПа.

Давление нагнетания р_н– 0,8 МПа.

Температура всасывания Т – 295 К.

Газ – углекислый газ.

Плотность газа ρ=1.977 кг/м³.

Показатель адиабаты газа k= 1.31.

Тип компрессора – оппозитный.

1.3 Определение основных геометрических и режимных параметров компрессора

1.3.1 Общее отношение давлений компрессора

Коэффициент, учитывающий совершенство компрессора

A = 2,662,66кг/(м×с²).

Относительные потери давления на всасывании

Относительные потери давления в нагнетательных клапанах и промежуточном холодильнике

1.3.3 Давления всасывания и нагнетания с учетом потерь

= (1-МПа

= (1+МПа

1.3.4 Отношение давлений с учетом потерь

1.3.5 Температура нагнетания при адиабатическом сжатии

К

1.4 Коэффициент подачи

Коэффициент подачи определяется

где λ_о– объемный коэффициент; λ_д– коэффициент давления; λ_т– коэффициент подогрева; λ_пл– коэффициент плотности;

Коэффициент давления равен

Коэффициент подогрева равен

,

где с – постоянная, изменяющаяся от 0.007 до 0.015.

=0,985-0,01(4,64-1)=0,9486

Объемный коэффициент равен

,

где m– показатель политропы конечных параметров, а_м– величина относительного мертвого пространства.

Коэффициент подачи

λ = 0.951×0.9486×0.722×0.97 = 0.6317,

1.5 Предварительные значения основных размеров и параметров компрессора

1.5.1 Рабочие объемы ступени равен

м³/с

1.5.2 Общая рабочая площадь поршня ступени

м²

1.5.3 Согласно схеме компрессора, определяются площади поршня по полостям сжатия.

Диаметр штока d_шт=35 мм.

м²

м²

м²

1.5.4 Предварительные значения поршневых сил:

Н

Н

Ход поршня

Принимаем ход поршня

S=0,125мм

Частота вращения

n=

n=16,7 об/сек

1.5.7 Уточняем значение скорости

м/с

1.6 Пересчет при =4.175 м/с

1.6.1Уточняем относительные потери давления

A = 2,662,66кг/(м∙с²)

1.6.2 Уточняем давления всасывания и нагнетания с учетом потерь

= (1-МПа

= (1+МПа

1.6.3 Уточняем отношение давлений с учетом потерь

1.6.4 Температуры нагнетания при политропическом сжатии:

=427К

1.6.5 Коэффициент подачи

Коэффициент давления равен

Коэффициент подогрева равен

=0,985-0,01(4,94-1)=0,9456

Объемный коэффициент равен

Коэффициент подачи

λ = 0.93×0.9456×0.7×0.97 = 0.597

Рабочие объемы ступени равен

м³/с

Общая рабочая площадь поршня ступени

м²

Согласно схеме компрессора, определяются площади поршня по полостям сжатия.

Диаметр штока d_шт=35 мм.

м²

м²

м²

Согласно ГОСТ 9515-81 принимаем Dц=0.21мм

Значения поршневых сил:

Н

Н

Максимальное ускорение поршня

Площади поршня

Уточняем производительность компрессора

м³/с

м³/с

Согласно ГОСТ 23680-79 производительность компрессора не должна отличаться от номинальной более чем на ±5%. В данном случае отклонение составляет 1.2%, что вполне допустимо.