Определения необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре. Расчет активной площади поршней и частоты вращения коленчатого вала. Определение расхода охлаждающей воды и необходимой поверхности теплообмена. Построение силовых и индикаторных диаграмм.
Аннотация к работе
Термодинамический расчет состоит в определении промежуточных термодинамических параметров по заданным начальным ( и ) и конечным ( ), с учетом потерь в межступенчатых коммуникациях и газоохладителе, а также в определении индикаторной и изотермической мощностей.Необходимо спроектировать поршневой компрессор с заданными параметрами: Сжимаемый газ - воздух; Конечное давление воздуха ; Относительное мертвое пространство первой ступени ; Относительное мертвое пространство второй ступени ; Относительные потери на всасывание первой ступени ;Проектируемый компрессор по своим параметрам соответствует компрессорам общепромышленного назначения средней производительности. Такая схема несколько уступает оппозитному расположению цилиндров с точки зрения уравновешенности машины, но позволяет уменьшить занимаемую компрессором площадь.Общее отношение давлений в компрессоре: На основании статистических данных по уже выполненным компрессорам [1, с.92] определяем, что оптимальное значение ступеней сжатия равно 2.Отношение давлений в ступенях вычислим согласно: Отношение давлений газа в цилиндрах: Отношение давлений газа в цилиндре первой ступени: Находим промежуточное давление: 1.5 Определение секундных объемов, описываемых поршнями первой и второй ступеней Учитывая неизбежную неточность при задании перетечек в ступени, не имеет смысла уточнять объемы, описываемые поршнями, введением в расчеты весьма малой величины относительных утечек через сальники. Тогда производительность второй ступени должна быть равна заданной производительности компрессора, а объем, описываемый поршнем второй ступени, может быть найден по формуле: , где - заданная массовая производительность компрессора; Тогда объем, описываемый поршнем первой ступени, может быть найден по формуле: , где - плотность воздуха перед первой ступенью; Выбираем , тогда: Принимая , получим: Далее находим величину : Коэффициент давления учитывает влияние газодинамических сопротивлений линии всасывания на производительность ступени: Вычислим значения для первой и второй ступеней: Для определения коэффициента подогрева используем формулу: Согласно рекомендациям, принимаем , Определяем коэффициент подогрева для первой и второй ступеней: Относительная доля потери производительности, вызываемая конденсацией водяных паров после первой ступени, определяется по формуле: , где - относительная влажность воздуха при условиях всасывания;Активная площадь поршня ступени с номером i находится из уравнения: , где - секундный объем, описываемый поршнем этой ступени;В ступенях двойного действия со штоком с одной стороны поршня (что соответствует выбранной схеме компрессора) диаметры цилиндров находятся по формуле: , где - площадь штока.Выбираем , то есть ход поршня из стандартного размерного ряда, тогда: При приводе от электродвигателя необходимо путем варьирования S и получить частоты, соответствующие стандартным частотам вращения роторов электродвигателя.Индикаторная мощность компрессора определяется по формуле: Здесь z - число ступеней; индикаторная мощность i-й ступени, которая определяется из уравнения: , где - давление на всасывание в ступень;Мощность, потребляемая компрессором, определяется из уравнения: , где - механический коэффициент полезного действия компрессора, которым задаются, используя статистические данные (для угловых машин в крейцкопфном исполнении обычно находится в интервале 0,9 - 0,95).Совершенство многоступенчатых компрессоров оценивается изотермным коэффициентом полезного действия:
Здесь - изотермная мощность компрессора, вычисляемая по формуле:
Тогда:Необходимо подобрать двигатель по каталогам, зная номинальную мощность компрессора и скорость вращения вала. Учитывая возможность перегрузки компрессора в работе, мощность двигателя выбирают несколько большей, для компрессоров малой производительности запас мощности обычно выбирается в пределах 15 - 25%.Поршень, шток и крейцкопф совершают только возвратно-поступательные движения, коленчатый вал - вращательное, шатун - сложное плоскопараллельное, которое можно рассматривать как результат сложения двух движений: возвратно-поступательного вместе с крейцкопфом и вращательного вместе с коленчатым валом. Массу колена вала, совершающую вращательное движение, приводят к пальцу кривошипа. 2 она будет определяться как Таким образом, масса возвратно-поступательно движущихся частей, приведенных к центру крейцкопфного пальца, для каждого ряда будет определяться по формуле: Масса вращающихся частей составит: Остальные величины, необходимые для расчета: Рис. Радиус кривошипа: Угловая скорость вращения вала:-Длина шатуна:-Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: Шатун выбираем стандартный [1, с.168]: l, мм D, мм d, мм B, мм b, мм m, кг Коленчатый вал спроектирован так, что при вращении неуравновешенной будет только шейка вала из чугуна ВЧ35 ГОСТ 7293-85 плотностью , находящаяся на расстоянии r от оси вращения вала.Неуравновешенные вращающиеся массы коленчатого вала и части шатунов создают неуравновешенные силы инерции , действу
План
Содержание
1.Термодинамический расчет
1.1 Техническое задание
1.2 Выбор схемы компрессора
1.3 Определения необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре
1.4 Распределение давлений по ступеням сжатия
1.5 Определение секундных объемов, описываемых поршнями первой и второй ступеней
1.6 Определение активной площади поршней
1.7 Определение предварительных значений диаметров цилиндров
1.8 Определение частоты вращения коленчатого вала компрессора
1.9 Определение индикаторной мощности компрессора
1.10 Определение мощности, потребляемой компрессором