1、http:/ 领域。本次设计的压缩机用于合成氨工段中，将氢氮混合气体进行循环压缩。主要包括两部分：一部分是热力计算，包括气缸行程容积、排气温度、功率和效率以及 压缩机其他主要结构尺寸的确定；另一部分是动力计算与分析，包括曲柄连杆机构的受力情况的分析计算、主要零部件的强度校核以及力矩平衡。整个 设计过程与设计内容是按设计标准要求进行的，符合工程需求。关键字：活塞式压缩机；强度校核 ；行程容积；结构尺寸ABSTRACTABSTRACT: Pisston compressor is a kind of displacement compressor ,which is used to increas
2、e and transport gas,nowadays,it is widely uesed in industry production, like the separating of petroleum gas, adding hydrogen to the oil ,sevening of gas, and refrigeration and so on .this time the compressor we designed will be used in the production line of synthetic annonia.Functioning by compres
3、s the NH3 and H2 cyclically.it contains two parts:one is heat calculation including traral dimension of the cylinder, the temperature of the wasted gas, power and efficiency and the size confirm of the other parts of the compressor;the other part is motive power calculation and analysis ,including t
4、he calculation and nalysis of the stress situation of the connecting rod, monment balance and intension checking of the main spare parts.The whole design process and design content are based on the design standard, tally with the engineening requirement.Key words: pistion compressor;intension checki
5、ng;travel dimension;structure size http:/ 录1.前言 .12.压缩机热力和动力计算 .22.1 技术参数 .22.2 压缩机热力计算 .22.2.1 压缩机级数的确定 .22.2.2 确定容积多变指数和压缩性系数 .22.2.3 初步计算各级排气温度 .32.2.4 计算各级排气系数 .32.2.5 初步计算各级气缸行程容积 .62.2.6 确定各级活塞 杆直径及气缸直径 .72.2.7 计算各级实际行程容积及名义压力 .102.2.8 计算缸内实际压力 .112.2.9 计算各级实际排气温度 .122.2.10 计算轴功率 .122.3 压缩机动力计
6、算 .132.3.1 运动计算 .142.3.2 气体力计算 .172.3.3 往复惯性力计算 .262.3.4 摩擦力的计算 .272.3.5 综合活塞力的计算及综合活塞力曲线的绘制 .282.3.6 切向力的计算及切向力曲线的绘制 .322.3.7 飞轮矩的确定 .343.主要零部件的分析设计 .393.1 工作部件分析计算 .39http:/ 气缸 .393.1.2 气阀 .403.1.3 活塞组件 .413.1.4 密封组件 .413.2 运动部件分析计算 .413.2.1 运动部件分析 .413.2.2 运动部件受力校核 .424.结论 .50符号说明 .51参考文献 .52致谢 .
7、53英文翻译 .54附件 .73http:/ 。辅机包括润滑系统、冷却系统、气路系统。运动机构为曲柄连杆机构，它使曲轴的旋转运动变为十字头的往复运动。工作机构是实现压缩机工作循环的主要部件，气缸两端都装有若干吸气阀与排气阀，活塞在气缸中作往复运动。往复活塞式压缩机的特点是：优点：（1）运动机构的尺寸确定后，工作腔的容积变化规律也就确定了，故机器压力与流量关系不大，工作的稳定性好；（2）机器适应性强并容易达到较高的压力；（3）机器的热效率高。缺点：这种压缩机结构复杂，易损件多，此外由于气体的吸入和排出是间歇的，故有震动产生。近几十年，随着世界生产力的发展，科学技术和工艺的进步，活塞式压缩机得到很
8、大发展和进步。首先，压缩机的可靠性和耐久性已大大提高，连续运行 8000h而中间无修理；其次，由于采用了低的阀隙流速和大的缓冲容积，使压缩机功率消耗进一步降低；再者，在大中型范围内，由于采用了对动式等动力平衡性能好的结构形式，使压缩机转速成倍提高，从而使压缩机的尺寸和重量相对减小；最后，在一定压力范围内，气缸能比较容易地实现无油润滑，使压缩的气体不再为油所污染。http:/ 技术参数进循环机前合成气的成分为：N2=1300，H 2=5000， CH4=39，C 2H4=13， C3H6=11，H 2O=16。单位均为 Kmol/h。进气温度：T in35；出气温度：T out45；进气相对湿度
9、： 0.8；压差2.584MPa；排气压力：P out=31.36MPa；进气压力 Pin=31.36-2.584=28.812MPa；转速：n=980r/min；平均速度： 3.5/ms。2.2 压缩机热力计算2.2.1 压缩机级数的确定表 2-1 往复压缩机级数与压力之间的关系 1终压（表压）/ MPa 0.3-1 0.6-6 1.4-15 3.6-40 15-100 80-150级数 1 2 3 4 5-6 7根据排气压力，压缩机的级数取四比较合适，考虑管道布置的方便性，可选择卧式结构压缩机。2.2.2 确定容积多变指数和压缩性系数 取 和 Z 的值分别为：vm1， 。9586.1.05
10、inout（1）按等压力比分配原则确定各级压力比各级压力比为： )12(021.8.364124321 p（2）各级名义进、排气压力http:/ )2(12 jjp 32)(jj表 2-2 各级名义进、排气压力 (MPa) 级次 名义进气压力 P1 名义排气压力 P2 28.812 29.417 29.417 30.034 30.034 30.665 30.665 31.312.2.3 初步计算各级排气温度按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：)42(1 ksjdjT介质为混合气体，k=1.54 ，假定中间冷却不完善，第级进口温度增2加 6 ，功耗增加 2%。表 2-3 各级名义排气温度计
11、算参数 名义进气温度 名义排气温度级数 k1kK 1.021 1.54 1.007 308 35 310.156 37.156 1.021 1.54 1.007 314 41 316.198 43.198 1.021 1.54 1.007 320 47 322.24 49.24 1.021 1.54 1.007 326 53 328.282 55.282如表 2-2 所示，计算结果表明排气温度 ，在排气温度的2(1608)dT限制范围内 1。2.2.4 计算各级排气系数因为压缩机工作压力很高，介质为混合气体，全部计算要按实际气体处理。排气系数计算公式 )52(pvTl（1）确定各级泄漏系 l公
12、式及选取范围 :2jl1http:/ L：a.考虑气阀成批生产，质量可靠，阀弹簧力中等。取气阀相对泄漏值：；02.,02.,02.,02. 431 b.活塞为双作用，有润滑油，压力不高。取活塞环相对泄漏值： ;5.,.,.,. 4321 rrrrc.有油润滑，压力不高。取填料相对泄漏值 ;01.,0.,04.,05. 4321 pppp 由于填料为外泄漏，需在第级内补足，所以第级相对泄漏中也包括第，级填料的外泄漏量在内。泄漏系数的计算如下表所示。表 2-4 泄漏系数相对泄漏值泄漏部位 10.02 20.02 30.02 气阀 40.021r0.001 20.002 3r0.004 活塞环 40
13、.0051p0.0005 20.0004 3p0.0003 填料 40.0001总的相对泄漏 j0.0265 0.0224 0.0243 0.0251泄漏系数 jl10.974 0.817 0.976 0.9755（2）确定温度系数 1T93.01r级 温 度 系 数第； 94.0T级 温 度 系 数第； T5.级 温 度 系 数第； T6.级 温 度 系 数第http:/ v容积系数计算公式为： )62()1( n表 2-5 多变膨胀指数 n 的计算按 2kgf/mm2 k 为任意值 k=1.41.5 n=1+0.5(k-1) k=1.21.5-4 n=1+0.62(k-1) k=1.254
14、-10 n=1+0.75(k-1) k=1.310-30 n=1+0.88(k-1) k=1.3530 n=k 为任意值 k=1.4第级多变膨胀指数 25.1)3.(75.01)(75.01kn ；第级多变膨胀指数 2 ；第级多变膨胀指数 .).(.)(.3k；第级多变膨胀指数 41n。b根据过程流体机械 确定相对余隙容积系数范围取得第级余隙容积 ，第级余隙容积 ，第级余隙容积 ，第级余12.03.0213.0隙容积 。34表 2-6 容积系数级数 j nj jjn11jj nv 0.12 1.225 1.014 1.0114 0.9884 0.13 1.225 1.014 1.0114 0.
15、9985 0.13 1.225 1.014 1.0114 0.9985 0.13 1.4 1.014 1.0100 0.9987（4）确定压力系数 p考虑到吸气阀处于关闭状态时的弹簧力和进气管道中的压力波动 。1第级压力系数 ， 第级压力系数 ， 第级压力系96.01p98.02p数 ，第级压力系数 。9.03p.4p（5）各级排气系数计算结果列入下表：http:/ 2-7 各级排气系数计算结果级数 l T v p =lTvp 0.974 0.93 0.9884 0.96 0.8595 0.817 0.94 0.9985 0.98 0.7515 0.976 0.95 0.9985 0.99 0
16、.9166 0.9755 0.96 0.9987 0.99 0.9259（6）各抽加气系数 和各凝析系数 ，cjj无洗涤等抽加气工艺，取 第级抽加气系数: ，级凝析系数: ；1.0c0.1第级抽加气系数: ，级凝析系数: ；22第级抽加气系数: ，级凝析系数: ；c3. .3第级抽加气系数: ，级凝析系数 : 。 4100142.2.5 初步计算各级气缸行程容积(1)确定流量 vq131230 (27)().510.863986.7/minmv viz 式中：i气缸作用数，双作用 i=1，单作用 i=2；Z1第一级气缸数；容积效率； = l T v p=0.8633；vvn转速，r/min.。
17、(2)计算行程容积第级行程容积公式： )82(1 nqs第，级行程容积公式：http:/ sjvcJSsjsj zTpnq各级行程容积见下表：表 2-8 各级行程容积计算结果第级行程容积 136.720859.sm第级行程容积 231.4.750.89s第级行程容积 3367.20.916.sm第级行程容积 438.90.25.6s2.2.6 确定各级活塞杆直径及气缸直径行程 为：1 )102(30 nsm选择转速 n=980r/min，在本设计中压缩机所选用的阀片是网状阀片，计算得到： ，圆整到 。sm/5.2s76s80（1）计算任意级活塞总的工作面积 )12(jSJjzsA其中：z j各级气缸数。表 2-9 各级活塞总的工作面积计算结果级 各级活塞总工作面积 盖侧活塞工作面积 轴侧活塞工作面积第级120.7SVAZm 12()0.796)345zdAm12()0.796)35gdAm
