对称平衡型CO2压缩机热力与动力校核学 生 姓 名丁小龙 专 业过程装备与控制工程学 号100331203指 导 教 师朱振华 李晶学 院机电工程学院课程设计任务书1、题目内容校核计算2D3.5-15/0.4-13对称平衡型CO2气压缩机。2、已知条件（1）型式两列二级二缸双作用无油润滑水冷式对称平衡型。（2）工艺参数级名义吸气压力：P1I =0.04MPa（绝压），吸气温度T1I =40 级名义排气压力：P2II =1.3MPa（绝压），吸入温度T2II =40 排气量（级吸入状态）:Vd=15m/min排气温度T2II100相对湿度: =0.95（3）结构参数活塞行程：S=2r=180mm；电机转速：n=533r/min；活塞杆直径：d=50mm连杆长度：l=450mm气缸直径：级，DI =370mm 级，DII =210m相对余隙容积：I=0.08，II=0.11电动机：JB400S-10型电动机，132 KW联接：电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼做飞轮）运动部件质量见表1表1 运动部件质量(kg)名称级级连杆质量（kg）46.95547.49活塞及十字头组件质量(kg)63.563.5目录第一章、 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、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- 3 -1.3、压缩机的基本结构- 3 -1.4、活塞式压缩机的应用- 4 -1.5、设计活塞式压缩机应符合以下基本原则- 4 -第二章、压缩机的热力计算- 6 -2.1、初步确定压力比及各级名义压力- 6 -2.1.1、等压力比分配原则确定各级压力比- 6 -2.1.2、各级名义进、排气压力如下- 6 -2.2、初步计算各级排气温度- 6 -2.3、算各级排气系数- 7 -2.3.1、算容积系数- 7 -2.3.2、压力系数的选择- 7 -2.3.3、温度系数的选取- 8 -2.3.4、泄漏系数1的计算- 8 -2.3.5、各级排气系数计算结果列入表2-5- 9 -2.4、算各级凝析系数及抽加气系数- 9 -2.4.1、凝析系数- 9 -2.4.2、抽加气系数0- 10 -2.5、初步计算各级气缸行程容积- 10 -2.6、确定活塞杆直径- 11 -2.6.1、计算任一级活塞总的工作面积- 11 -2.6.2、暂选活塞杆直径- 11 -2.6.3、非贯穿活塞杆双作用活塞面积的计算- 11 -2.6.4、计算活塞上所受气体力- 12 -2.7、计算各级汽缸直径- 13 -2.7.1、计算非贯穿活塞杆双作用气缸直径- 13 -2.7.2、确定各级气缸直径- 13 -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- 13 -2.8.1、计算各级实际行程容积Vh- 13 -2.8.2、各级名义压力及压力比- 13 -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- 14 -2.10、根据实际压力比，计算各级实际排气温度- 16 -2.11、计算缸内最大实际气体力并核算活塞杆直径- 16 -2.11.1、第I列（第I级）- 16 -2.11.2、第II列（第II级）- 17 -2.12、复算排气量- 18 -2.13、计算功率并选取电机- 18 -2.13.1、计算各级指示功率- 18 -2.13.2、整机总指示功率- 19 -2.13.3、轴功率Nz- 19 -2.13.4、所需电机功率- 19 -2.14、热力计算结果数据- 19 -2.14.1、各级名义、实际压力及压力比- 19 -2.14.2、各级实际排气温度- 20 -2.14.3、气缸直径- 20 -2.14.4、气缸行程容积- 20 -2.14.5、实际排气量- 20 -2.14.6、活塞上最大气体力- 20 -2.14.7、电动机功率- 20 -2.14.8、活塞杆直径- 20 -第三章、压缩机的动力计算- 21 -3.1、运动计算- 21 -3.1.1、速度- 21 -3.1.2、位移- 22 -3.2、气体力计算- 22 -3.2.1、各过程压力- 22 -3.2.2、气体力- 22 -3.2.3、将计算结果列入表中- 23 -3.3、往复惯性力计算- 23 -3.3.1、往复运动质量的计算- 23 -3.3.2、活塞加速度- 23 -3.3.3、计算各级往复惯性力- 23 -3.4、摩擦力的计算- 23 -3.4.1、往复摩擦力的计算Rs- 24 -3.4.2、旋转摩擦力Rr的计算- 24 -3.5、综合活塞力计算及综合活塞力图的绘制- 25 -3.5.1、将气体力、往复惯性力及往复摩擦力合成得到就是得到综合活塞力- 25 -3.5.2、列的综合活塞力图的绘制- 25 -3.6、切向力的计算及切向力图的绘制- 26 -3.6.1、切向力的计算- 26 -3.6.2、作切向力图- 26 -3.6.3、平均切向力的计算- 26 -3.7、作列中各相关力图- 27 -3.8、作幅度面积向量图- 27 -3.8.1、求曲线包围面积- 27 -3.8.2、作幅度面积向量图- 27 -3.9、飞轮矩的计算- 28 -3.9.1、压缩机一转中的能量最大变化量L- 28 -3.9.2、旋转不均匀度的选取- 28 -3.9.3、飞轮矩的计算- 28 -3.10、分析本压缩机动力平衡性能- 29 -附表1 活塞位移、加速度计算表- 31 -附表10 总切向力计算表- 40 -参考文献- 42 -III第一章、 绪论容积式流体机械（Positive displacement fluid machinery）：靠泵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、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 图1-1 压缩机按结构或工作特征的分类图容积式压缩机-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。图1-2 常见压缩机结构图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、