оглавление

1 Список используемых обозначений 2

2 Техническое задание 3

3 Выбор схемы компрессора 3

4 Термодинамический расчёт 4

4.1 Термодинамический расчёт двухступенчатого компрессора 4

4.1.1 Определение необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре 4

4.1.2 Распределение давлений по ступеням сжатия 5

4.1.3 Определение секундных объёмов, описываемых поршнями первой и второй ступени 5

4.1.4 Определение активной площади поршней 8

4.1.5 Определение предварительных значений диаметров цилиндров 8

4.1.6 Определение частоты вращения коленчатого вала компрессора 8

4.1.7 Определение индикаторной мощности компрессора 8

4.1.8 Определение мощности, потребляемой компрессором 10

4.1.9 Определение полезного действия компрессора 10

4.2 Термодинамический расчёт трёхступенчатого компрессора 10

4.2.1 Определение необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре 10

4.2.2 Распределение давлений по ступеням сжатия 10

4.2.3 Определение секундных объёмов, описываемых поршнями первой и второй ступени 10

4.2.4 Определение активной площади поршней 12

4.2.5 Определение предварительных значений диаметров цилиндров 12

4.2.6 Определение частоты вращения коленчатого вала компрессора 12

4.2.7 Определение индикаторной мощности компрессора 12

4.2.8 Определение мощности, потребляемой компрессором 13

4.2.9 Определение полезного действия компрессора 13

4.3 Выбор оптимального количества ступеней в компрессоре 14

5 Выбор двигателя 14

6 Динамический расчёт компрессора 15

6.1 Определение масс движущихся частей 15

6.2 Уравновешивание компрессора 17

6.3 Определение силовых факторов. 17

6.4 Расчёт маховика 25

7 Расчёт газоохладителя 28

7.1 Расчёт расхода охлаждающей воды 28

7.2 Расчёт необходимой площади поверхности теплообмена 29

7.3 Определение основных геометрических параметров газоохладителя 30

8 Выбор и расчет клапанов 31

8.1 Расчет числа М 31

8.2 Расчет относительной доли хода процессов всасывания и нагнетания ступеней 32

8.3 Определение относительной работы, теряемой в клапанах 32

8.4 Определение мощности, теряемой на клапанах 32

9 Прочность узлов компрессора 33

9.1 Поршень 33

9.2 Поршневые кольца 34

9.3 Шатун 35

9.4 Шток 37

9.5 Крейцкопф 38

9.6 Палец крейцкопфа 39

9.7 Коленчатый вал 40

10 Краткое описание компрессора 43

11 Выбор смазки 44

12 Заключение 45

13 Список используемой литературы 46

1. Список используемых обозначений

П₀ – общее отношение давлений в компрессоре.

П_СТi – отношением давлений в i-й ступени.

П_i – отношением давлений в i-й ступени.

V_hi – секундный объём, описываемый поршнем i-й ступени.

m – массовая производительность компрессора.

λ_i – коэффициент производительности i-й ступени.

λ_0i – объёмный коэффициент i-й ступени.

а_i – относительная величина мёртвого пространства i-й ступени.

n_Pi – показатель политропы расширения i-й ступени.

n_Ci – показатель политропы сжатия i-й ступени.

k – показатель адиабаты.

λ_Дi – коэффициент давления i-й ступени.

χ_1i – среднее значение относительной потери давления при всасывании в i-ую ступень.

χ_2i – среднее значение относительной потери давления при нагнетании i-й ступенью.

λ_Тi – коэффициента подогрева i-й ступени.

ν_ПЕРi – относительные перетечки i-й ступени.

P_ВСi – давление воздуха, всасываемого в i-ую ступень.

Р_Нi – давление воздуха, нагнетаемого i-й ступенью.

ρ_Нi – плотность воздуха перед i-й ступенью.

ρ_Кi – плотность воздуха за i-й ступенью.

Т_Нi – температура воздуха перед i-й ступенью.

Т_Кi – температура воздуха за i-й ступенью.

R_Г – универсальная газовая постоянная.

F_Пi – активная площадь поршня i-й ступени.

с_П – средняя скорость поршня.

D_i – диаметр цилиндра i-й ступени.

n – частота вращения коленчатого вала.

S – ход поршня.

N_И – индикаторная мощность компрессора.

N_K – мощность, потребляемая компрессором.

r – радиус кривошипа.

ω – угловая скорость.

m_ПС – массы возвратно-поступательно движущихся частей механизма.

m_ВР – массы вращающихся частей механизма.

I_ПС – сила инерции возвратно-поступательно движущихся частей.

I_ВР – сила инерции вращающихся частей.

Р_Г.К. – газовая сила, действующая на поршень со стороны крышки.

Р_Г.В. – газовая сила, действующая на поршень со стороны вала.

Р_ТР – сила трения.

I_S – суммарная сила инерции.

Р_∑ – суммарная поршневая сила.

Р_Ш – сила действующая вдоль шатуна.

N – действующая нормально к оси ряда.

Р_t – тангенциальная сила, действующая перпендикулярно оси кривошипа.

Р_r – сила, направленная по кривошипу.

М_i – противодействующий момент i-й ступени.

J_М – момент инерции маховика.

2. Техническое задание

Необходимо спроектировать поршневой компрессор с заданными параметрами:

Сжимаемый газ – воздух;

Начальное давление воздуха МПа;

Начальная температура воздуха С;

Относительная влажность воздуха ;

Производительность компрессора м³/мин ;

Конечное давление воздуха МПа;

Температура охлаждающей воды С;

Температура недоохлаждения С;

Дополнительные технические требования – стационарный компрессор.

3. Выбор схемы компрессора

Проектируемый компрессор по своим параметрам соответствует компрессорам общепромышленного назначения средней производительности. Такие компрессоры целесообразно выполнять крейцкопфными. Компоновку цилиндров принимаем оппозитную (см. рис. 1). Такая схема несколько уступает вертикально-горизонтальному расположению цилиндров с точки зрения занимаемой компрессором площади, но является более уравновешенной.