校核计算4L-7/15型CO2气压缩机学 生 姓 名李向阳专 业过程装备与控制工程学 号100331218指 导 教 师朱振华 李晶学 院机电工程学院二一三年十二月课程设计任务书1、题目内容校核计算4L-7/15型CO2气压缩机。2、已知数据a. 型式L型双缸二级双作用水冷式CO2气压缩机。b. 工艺参数级名义吸气压力：P1I =0.1MPa（绝压），吸气温度T1I =35 级名义排气压力：P2II =1.6MPa（绝压），吸入温度T2II =40 排气量（级吸入状态）:Vd=7m/min排气温度T2II130相对湿度: =0.8c. 结构参数活塞行程：S=2r=240mm；电机转速：n=422r/min；活塞杆直径：d=45mm连杆长度：l=500mm气缸直径：级，DI =280mm 级，DII =160m相对余隙容积：I=0.1，II=0.15电动机：JB0355S1-14型隔爆电动机，75 KW联接：电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼做飞轮）各运动部件质量如下表1所示：表1 运动部件质量名称级级连杆质量（kg）45.294545.2945活塞及十字头组件质量(kg)119.521562.2086目录第1章 绪论- 1 -1.1压缩机的分类- 1 -1.1.1按工作原理分类- 1 -1.1.2按排气压力分类- 1 -1.1.3按压缩级数分类- 1 -1.1.4按容积流量分类- 2 -1.1.5压缩机按结构或工作特征的分类- 2 -1.2压缩机的工作原理- 2 -1.3压缩机的基本结构- 3 -1.4活塞式压缩机的应用- 3 -1.5设计活塞式压缩机应符合以下基本原则- 3 -1.6活塞式压缩机校核内容及要求- 4 -1.6.1工艺要求- 4 -1.6.2结构要求- 4 -第2章 压缩机的热力计算- 5 -2.1初步确定压力比及各级名义压力- 5 -2.1.1等压力比分配原则确定各级压力比- 5 -2.1.2各级名义进、排气压力如下- 5 -2.2初步计算各级排气温度- 5 -2.3计算各级排气系数- 6 -2.3.1计算容积系数- 6 -2.3.2压力系数的选择- 6 -2.3.3温度系数的选取- 6 -2.3.4泄漏系数的计算- 7 -2.3.5各级排气系数计算结果列入下表- 7 -2.4计算各级凝析系数及抽加气系数- 8 -2.4.1凝析系数- 8 -2.4.2抽加气系数- 9 -2.5初步计算各级气缸行程容积- 9 -2.6确定活塞杆直径- 9 -2.6.1计算任一级活塞总的工作面积- 10 -2.6.2暂选活塞杆直径- 10 -2.6.3非贯穿活塞杆双作用活塞面积的计算- 10 -2.6.4计算活塞上所受气体力- 11 -2.7计算各级汽缸直径- 11 -2.7.1计算非贯穿活塞杆双作用气缸直径- 11 -2.7.2确定各级气缸直径- 12 -2.8计算气缸直径圆整后实际行程容积、各级名义压力及压力比- 12 -2.8.1计算各级实际行程容积- 12 -2.8.2各级名义压力及压力比- 12 -2.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力- 13 -2.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度- 15 -2.11计算缸内最大实际气体力并核算活塞杆直径- 15 -2.11.1第I列（第I级）- 15 -2.11.2第II列（第II级）- 16 -2.12复算排气量- 16 -2.13计算功率并选取电机- 17 -2.13.1计算各级指示功率- 17 -2.13.2整机总指示功率- 17 -2.13.3计算轴功率- 17 -2.13.4计算电机功率- 18 -2.14热力计算结果数据- 18 -2.14.1各级名义、实际压力及压力比- 18 -2.14.2各级计算结果- 18 -第3章 压缩机的动力计算- 19 -3.1运动计算- 19 -3.1.1速度- 19 -3.1.2位移- 20 -3.2气体力计算- 20 -3.2.1各过程压力- 20 -3.2.2气体力- 20 -3.2.3将计算结果列入表中- 21 -3.3往复惯性力计算- 21 -3.3.1往复运动质量的计算- 21 -3.3.2活塞加速度- 21 -3.3.3计算各级往复惯性力- 21 -3.4摩擦力的计算- 21 -3.4.1往复摩擦力的计算- 21 -3.4.2旋转摩擦力的计算- 22 -3.5综合活塞力计算及综合活塞力图的绘制- 23 -3.5.1将气体力、往复惯性力及往复摩擦力合成得到综合活塞力- 23 -3.5.2列的综合活塞力图的绘制- 23 -3.6切向力的计算及切向力图的绘制- 23 -3.6.1切向力的计算- 24 -3.6.2作切向力图- 24 -3.6.3平均切向力的计算- 24 -3.7作列中各相关力图- 25 -3.8作幅度面积向量图- 25 -3.8.1求曲线包围面积- 25 -3.8.2作幅度面积向量图- 25 -3.9飞轮矩的计算- 26 -3.9.1压缩机一转中的能量最大变化量- 26 -3.9.2旋转不均匀度的选取- 26 -3.9.3飞轮矩的计算- 26 -3.10分析本压缩机动力平衡性能- 27 -参考文献- 29 -附录- 30 - 38 -长春理工大学过程流体机械课程设计第1章 绪论容积式流体机械（Positive displacement fluid machinery）：靠工作腔容积的变化来吸入与排出介质，来转换能量的为容积式流体机械。主要有：容积式压缩机、容积泵。1.1压缩机的分类1.1.1按工作原理分类容积式压缩机-直接对一可变容积中的气体进行压缩，使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。动力式压缩机-它首先使气体流动速度提高，即增加气体分子的动能；然后使气流速度有序降低，使动能转化为压力能，与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。1.1.2按排气压力分类表1-1 压缩机按排气压分类表分 类名 称排气压力(表压)风 机通风机100Mpa1.1.3按压缩级数分类 单级压缩机-气体仅通过一次工作腔或叶轮压缩。 两级压缩机-气体顺次通过两次工作腔或叶轮压缩。 多级压缩机-气体顺次通过多次工作腔或叶轮压缩，相应通过几次便是几级压缩机。1.1.4按容积流量分类 名 称 容积流量/(m3/min) 微型压缩机 1 小型压缩机 110 中型压缩机 10100大型压缩机 1001.1.5压缩机按结构或工作特征的分类 容积式压缩机-直接依靠改变气体容积来提高气体压力的压缩机。往复式压缩机-是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。回转式压缩机-是容积式压缩机，压缩是由旋转元件的强制运动实现的。滑片式压缩机-是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动，截留于滑片之间的空气被压缩后排出。液体活塞式压缩机-是回转容积式压缩机，在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体，然后将气体排出。罗茨双转子式压缩机-属回转容积式压缩机，在其中两个罗茨转子互相啮合从而将气体截住，并将其从进气口送到排气口，没有内部压缩。螺杆压缩机-是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。速度型压缩机-是回转式连续气流压缩机，在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速，从而将速度能转化为压力。这种转化部分发生在旋转叶片上，部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。离心式压缩机-属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。轴流式压缩机-属速度型压缩机，在其中气体由装有叶片的转子加速。主气流是轴向的。混合流式压缩机-也属速度型压缩机，其转子的形状结合了离心式和轴流式两者的一些特点。1.2压缩机的工作原理 压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。1.3压缩机的基本结构 其组成大致可以分为三个部分： (1)基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头组成，其作用是传递动力、连接基础和气缸部分。 (2)气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部分，其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。 (3)辅助部分：包括冷凝器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转。 (4)或非相向运动的结构称对置型；气缸中心线之间有某一夹角称为角度式压缩机。1.4活塞式压缩机的应用 空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械运动使本身体积缩小，压力提高后的空气称为压缩空气。它是一种