- 1 -设计一台往复式天然气压缩机，结构见图 2-114。已知数据：吸气 压力 0.3MPa(G)，排气压力 25MPa(G)，行程 95mm，转速 980r/min,排气量 1.5 ，并要求一级气缸直径 175mm，活塞杆直径3/mind=35mm。一级进气温度为 25，若用户要求排气压力为 31MPa(G)，则各级压力如何变化？一、设计条件吸气压力：0.3MPa(G)=0.4MPa （绝压）排气压力：25MPa(G)=25.1 MPa（绝压）要求排气压力：31MPa(G)=31.1 MPa（绝压）由题意知：PS1=0.4MPaPd4=25.1MPa行程 s=95mm=0.095m125sT =98.K转速 n=980r/minD1=175mm=0.175md=35mm=0.035m天然气：k=1.322二、确定各级直径总压比 d4s125.=670P总按等压比分配： 4=2.5816总级次 Ps(MPa) 0.4 1.1258 3.1685648.917924Pd(MPa) 1.1258 3.1685648.917924 25.1 2.8146 2.8146 2.8146 2.8146假设此压缩机冷却完善，所以 123425ssTT =98.1K由图 2-114 可得： 211223244ssssVDdsVD有已知条件带入（1）式得3211234(0.75.)0.959sVDdsm又有公式（2-38） 1 1111(=)icvsisi sisi icvptlivqpTZZVn其 中 、 、所以 1 3.50.6989802vs容积系数计算：(1)压力系数取 10.97p20.9p30.9p41.0p(2)温度系数取 1.5t 2.6t 3.7t 4.8t(3)泄露系数（无油润滑）10.9l20.9l 3.l40.9l(4)膨胀指数（由表 2-1 得）级次 Ps(MPa) 0.4 1.12583.1685648.917924Ps(bar) 4 11.25831.6856489.17924m 1.225 1.308 1.4 1.4由公式 11()vptlm4则 110.6980.7975.vvptl11.25.846vm分别取 、 、20.330.40.15确定各级气缸直径：() 级直径 224spVADds122 21vss vptlqTn联立以上两式可得： 122 2vsp ptlqTAns带入数据可得： 122 231.50.4198.906.0956.7vsp ptlqTnsA212()mv224pADd联立以上三式得： 2122()mpv即1322.3086.27410(0.35)1.(46)D解之得 =0.103m=103mm2查表取气缸直径 =105mm。2则实际行程容积为：5 222432 (0.15.3)0.957.81044spVADds m活塞有效面积： 222322(.)7.61p （）级直径 133 331.50.41986.907.0952.vsp ptlqTAns又 31233()4mpvAD带入数据得 132.43.8500.5(86)4解之得 0.057m=57mm3查表圆整取 60mmD则实际行程容积为： 2243330.6.95.68104spVAs mA活塞有效面积： 22323.81pDs() 级直径 144 441.50.1987.098.095.26vsp ptlqTAns又 41244()mpvAD6带入数据得 142.447.5261010.5(86)D解之得 0.034m=34mm4D查表得 36mm则实际行程容积为： 2253440.36.95.610spVADs mA活塞有效面积： 22324.1.74ps由公式 与 计算出新的 ，结果如下表：pvA1vmv与级次 气缸实际直径 D（m） 0.175 0.105 0.06 0.036有效实际面积 Ap(m2) 3.19047.81042.651059.610气缸直径 D（m） 0.175 0.103 0.057 0.034有效面积 Ap(m2) 3.19046.981042.31058.6210v0.797 2.397 6.782 18.487 实际 v0.797 2.295 6.121 16.490 0.153 0.130 0.135 0.145实际 0.153 0.153 0.208 0.238 实际 sV32.19047.81042.651059.610三、计算活塞力由课本 P22 图 2-14 分别取：710.29s20.1s30.9s40.17s58d4d27dd各级进、排气压力和实际压力比公称压力 压力损失 实际压力/MPa级次 sPdsdsPd实际压力比 0.4 1.1258 0.0290.0580.3884 1.1911 3.067 1.1258 3.168560.0210.0431.1022 3.3048 2.998 3.16856 8.9179 0.0190.0273.1084 9.1587 2.946 8.9179 25.1 0.0170.0148.7663 25.4514 2.903、 由公式sPd(1)ssddP压力比由 计算得出，结果如上表。s止点气体力计算：列次 内止点(kN) 外止点(kN) - 16.27 -19.23 - 16.06 -17.99-内止点气体力： =16.27kN(拉应力)21()4d sFPADPA 平外止点气体力： =-19.23kN（压应力） cs 平 （ -）-内止点气体力： =16.06kN(拉应力)22()4d sFPADPA 平8外止点气体力： =-17.99kN(压应力)22()4csFPADPA d 平四、确定各级排气温度因假设冷却完善，故：级次 (K)sT298.15 298.15 298.15 298.15(K)d391.21 389.09 387.44 386.06上表由 (n=1.32)计算得出各级排气温度。1ndisi五、计算轴功率并选配电机各级指示功率为 11()60jnjijVjsjNnP总的指示功率为 41jiijjN计算结果如下表： 1iN2i 3i 4i iN14283W 13498W 13008W 12447W 53237W取机械效率 ，轴功率为：0.94m532765().63().izmNk取电机功率余度 10%， ，则选择电机功率为.1.kW65kW。9六、变工况热力计算1、确定与容积有关的系数级次 压力系数 pj温度系数 tj泄露系数 lj0jpjtlj 0.97 0.95 0.95 0.8754 0.99 0.96 0.96 0.9124 0.99 0.97 0.97 0.9315 1.00 0.98 0.98 0.9604 2、设想容积的计算级次 Ts 0 k 设想容积 298.15 0.8754 1 3.910 298.15 0.9124 1 46.8 298.15 0.9315 1 2.501 298.15 0.9604 1 59.83、压力比及容积系数级次 /MPa01ssjjVP/djPMj1jmvjj 0.4 1.151 2.878 0.790 1.151 3.070 2.666 0.829 3.070 8.271 2.694 0.786 8.271 31.1 3.760 0.6254、各级压力比复算10次数级次01/svsjjjVPMP/djjvj031/sjjvjPVminax/V 0.4 1.2080 3.01 0.77 3.49 1.2080 3.0525 2.53 0.84 1.70 3.0525 8.5530 2.80 0.77 3.481 8.5530 31.1 3.64 0.82 1.6087.1% 0.4 1.1128 2.78 0.80 3.54 1.1128 3.0605 2.75 0.82 1.20 3.0605 8.0500 2.63 0.79 3.52 8.0500 31.1 3.86 0.81 1.098.7%5、比较复算容积流量，得=1.0511vspvtlqVn3/min6、复算排气温度压力指示 m=1.32,各级排气温度为1382.dTK2381.0dT1376.9dTK143.7dT