
- •Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров Учебное пособие по курсовому проектированию по дисциплине «Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров»
- •Принятые сокращения и обозначения
- •1. Выбор конструктивной схемы*
- •2. Тепловой расчёт поршневого компрессора
- •2.1. Примеры теплового (термодинамического) расчёта поршневого компрессора
- •2.1.1. Воздушный компрессор (выполнен студентом н.В. Жмаевым)
- •Распределение повышения давления по ступеням
- •Определение коэффициентов подачи
- •Определение основных размеров и параметров ступеней
- •Определение индикаторной мощности компрессора и выбор электродвигателя
- •Подбор электродвигателя
- •Определение температуры нагнетания
- •Выбор клапанов по пропускной способности
- •I ступень: ;
- •II ступень: .
- •Подбор пружин клапанов
- •2.1.2. Холодильный компрессор (выполнен студентом в.И. Поспеловым) Определение термодинамических параметров
- •Расчет газового тракта компрессора
- •3. Динамический расчёт поршневого компрессора
- •3.1. Примеры динамического расчёта поршневого компрессора
- •3.1.1. Воздушный компрессор (выполнен студентом н.В. Жмаевым) Уравновешивание компрессора
- •Построение индикаторных диаграмм
- •Построение силовых диаграмм
- •Построение диаграмм суммарного противодействующего момента
- •3.1.2. Холодильный компрессор (выполнен студентом в.И. Поспеловым)
- •Построение расчетной индикаторной диаграммы
- •Построение диаграммы суммарной поршневой силы
- •Построение диаграммы суммарной тангенциальной силы
- •Построение диаграммы радиальных сил
- •Уравновешивание
- •Расчет маховика
- •4. Прочностные расчёты
- •4.1. Примеры прочностных расчётов (выполнены студентами н.В. Жмаевым и в.И. Поспеловым) Расчет на прочность стержня шатуна
- •Расчет на прочность верхней головки шатуна
- •Расчет шатунного болта
- •Расчет мотылёвой (кривошипной) головки шатуна
- •Расчет штока
- •Расчет литого чугунного цилиндра
- •5. Рекомендации по выполнению курсового проекта с элементами нирс
- •5.1. Тепловой многовариантный расчёт газового компрессора (выполнен студенткой о.В. Трофимовой)
- •Определение необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре
- •Определение температуры нагнетания
- •Определение секундного объема, описываемого поршнем
- •Определение активной площади поршня
- •Определение предварительного значения диаметра цилиндра
- •Выбор клапанов по пропускной способности
- •Определение мощности привода компрессора
- •Сравнительный анализ работы компрессора в других режимах
- •5.2. Проверочные прочностные расчеты с использованием универсального программного пакета ansys (выполнен студентом е.В. Суховым)
- •Приложения
- •Министерство образования и науки Российской Федерации
Подбор электродвигателя
В тех случаях, когда компрессор не комплектуется специальным фланцевым двигателем и его привод осуществляется через муфту или иным образом, то, зная Nэд и скорость вращения вала, двигатель необходимо подобрать по каталогам.
По справочнику электродвигателей выбираем двигатель СНД-2-17-39-12
Как правило, двигатели этого типа работают в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями. Температура окружающего воздуха по ТУ определяется от – 20 до + 40 ºС. При этом ежемесячное значение влажности окружающей среды в наиболее теплый и влажный период должно быть не более 80 % при температуре + 20 ºС.
Приведем табл. 2.5 с техническими характеристиками двигателя:
Таблица 2.5.
-
Типоразмер двигателя
Мощность, кВт
Частота вращения, об/мин
КПД, %
Момент инерции механизма, кг·м²
Масса общая, 10³кг
17-39-12
1000
500
94,9
1,8
4,5
1
1,0
2700
6
Определение температуры нагнетания
Принимая, что сжатие воздуха происходит по адиабате, находим температуру нагнетания по формуле
,
где k = 1,4 – показатель адиабаты, εцi – относительное повышение давления в цилиндре (см. табл. 2.1).
Таким образом, нам известны значения всех необходимых величин, тогда
К;
К.
Выбор клапанов по пропускной способности
Допустимые относительные потери мощности в клапанах и соответствующие им значения критерия скорости выбираем по рекомендациям [6]:
I ступень: ;
II ступень: .
Скорость звука при условиях в клапане определяем по уравнению
,
где R – газовая постоянная воздуха: R = 287,2 Дж/кгК.
м/с;
м/с;
м/с;
м/с.
Рассчитаем допустимую условную скорость газа в клапане по формуле
,
где Fi – значение критерия скорости (смотри выше).
Тогда
м/с;
м/с;
м/с;
м/с.
Выберем число клапанов в обеих ступенях: zкл.вс.1 = 3; zкл.вс.2 = 2; zкл.н.1 = 3; zкл.н.2 = 2.
Определяем необходимое значение эквивалентной площади клапана по формуле
,
где
– средняя скорость поршня (берем из
табл. 2.3).
Тогда
;
;
;
.
По найденным необходимым значениям эквивалентной площади клапанов подбираем стандартизованные клапаны типа КТ по ОСТ 26 – 12 – 2030 – 81 [6].
I ступень
ВКТ
220 – 3,5 – 1,0 ;НКТ 220
– 3,0 – 1,0
;
II ступень
ВКТ
160 – 3,0 – 1,0 ;НКТ 180
– 1,5 – 1,0
.
Проверка компоновки клапанов на крышке цилиндров показывает, что выбранные клапаны могут быть расположены в крышке цилиндра.
Основные данные клапанов ВКТ и НКТ в обычном исполнении представим в табл. 2.6:
Таблица 2.6.
Неполный шифр клапана |
Эквивалентная площадь Ф, см², не менее |
Мертвый объем клапана Vм, см³ |
Ширина прохода в седле b, мм |
Высота подъема пластины h, мм |
d1, мм |
d2, мм |
hBC = hH, мм |
h1, мм |
H, мм |
Число кольцевых проходов |
I – ступень | ||||||||||
ВКТ 220 – 3,5 – 1,0 |
62,5 |
515 |
7 |
3,5 |
220 |
235 |
12 |
38,0 |
95 |
5 |
НКТ 220 – 3,0 – 1,0 |
53,4 |
555 |
7 |
3,0 |
220 |
235 |
12 |
37,5 |
95 |
5 |
II – ступень | ||||||||||
ВКТ 160 – 3,0 – 1,0 |
28,6 |
294 |
8 |
3,0 |
160 |
175 |
12 |
33,5 |
85 |
3 |
НКТ 180 – 1,5 – 1,0 |
23,4 |
324 |
7 |
1,5 |
180 |
195 |
12 |
36,0 |
90 |
4 |