Определение основных размеров и параметров ступеней
Раздел 1. Термодинамический расчет компрессора.
В качестве исходных данных заданы: производительность по нормальным условиям (8 м3/мин); давление всасывания (0,1 МПа); давление нагнетания (0.9 МПа); температура всасывания (290 К); рабочее тело – атмосферный воздух.
Распределение повышения давления по ступеням
Общее номинальное относительное повышение давления компрессором подсчитаем по уравнению
.
Подставим в эту формулу имеющиеся у нас значения:
.
В существующих компрессорах значения относительного повышения давления в в компрессоре зависит от числа ступеней:
| Одна | 4…7 | Пять | 150…1000 |
| Две | 6…30 | Шесть | 200…1100 |
| Три | 14…150 | Семь | 600…1500 |
| Четыре | 36…400 |
Исходя из вышесказанного, принимаем число ступеней сжатия z = 2.
Номинальное относительное повышение давления во всех ступенях принимаем одинаковым:
,
.
Номинальное давление всасывания во II ступень определяем по формуле
,
где 
– давление нагнетания I ступени.
МПа.
Относительные потери давления на всасывании I и II ступеней определим из формулы
; 
,
где А – коэффициент, учитывающий совершенство компрессора, принимаем А = 2,66.
Отсюда
;
.
Относительные потери давления на нагнетании (в нагнетательных клапанах и межступенчатом охладителе воздуха) I ступени определим по формуле
;
.
Относительные потери давления на нагнетании II ступени определяем без учета концевого охладителя в предположении, что потери происходят только в нагнетательных клапанах. Предполагая по аналогии со всасывающими клапанами, на которые приходится 0,3δi, что в нагнетательных клапанах относительные потери давления равны 0,3δi, получим
;
.
Осредненные давления р1 и р2 определим по следующим формулам
; 
;
; 
;
МПа;
МПа;
МПа;
МПа.
Для удобства результаты расчетов сведем в табл. 2.1.:
Таблица 2.1.
| Параметр | I-я ступень | II-я ступень |
| Номинальное давление, МПа | ||
| Всасывания рвсi | 0,1 | 0,3 |
| Нагнетания рнi | 0,3 | 0,9 |
| Осредненное давление в цилиндре, МПа | ||
| Всасывания р1i | 
| 
|
| Нагнетания р2i | 
| 
|
| Относительное повышение давления в цилиндре | ||
| εцi = р2i / р1i | 3,3333 | 3,1793 |
Определение коэффициентов подачи
Коэффициент подачи определяем по следующей формуле
,
где λдр – коэффициент дросселирования, учитывающий уменьшение производительности из-за падения давления при протекании газа через всасывающие клапаны. Его значения находятся в пределах λдр = 0,95 ÷ 0,98 [6]. Принимаем λдр1 = 0,96; λдр2 = 0,98.
λm – коэффициент подогрева, который учитывает уменьшение производительности из-за подогрева всасываемого газа во время процесса всасывания, т. е. за счет того, что в цилиндре в конце всасывания температура будет выше, чем в СТВ. Его значение определяем по формуле λmi = 1 – 0,01(εцi – 1).
После подстановки получаем
; 
,
λпл – коэффициент плотности, который учитывает уменьшение производительности из-за неплотностей рабочей полости. Его значения находятся в пределах λпл = 0,96 ÷ 0,98 [6]. Принимаем: λпл1 = 0,98; λпл2 = 0,97.
λ0 – объемный коэффициент, который учитывает уменьшение производительности действительного компрессора из-за расширения газа, остающегося после нагнетания в мертвом пространстве. Его значение определяем по формуле
,
где ам – значение относительного мертвого объема. Принимаем ам = 0,03 [6], т – показатель политропы. Его значение принимаем одинаковым в обеих ступенях: т = 1,2.
Тогда
; 
,
λвл – коэффициент влажности, который учитывает уменьшение производительности из-за наличия водяных паров во всасываемом газе. Его значение для 1-ой ступени выбираем =0,99, а для 2-ой ступени=1.
Подставим значения всех коэффициентов в формулу для расчета коэффициента подачи
;
.
Для удобства результаты расчетов сведем в табл. 2.2:
Таблица 2.2.
| Коэффициент подачи и его составляющие | I ступень | II ступень |
| λдрi | 0,96 | 0,98 |
| λmi | 0,976 | 0,978 |
| λплi | 0,98 | 0,97 |
| λ0i | 0,951 | 0,953 |
| λвлi | 0,99 | 1 |
| λi | 0,864 | 0,885 |
Определение основных размеров и параметров ступеней
Объем описываемый поршнем I ступени определяем по формуле
,
где Ve – производительность компрессора. Ее значение дано в задании. Тогда
м3/с.
При переходе из одной ступени сжатия в другую газ охлаждается не полностью.
Температуру всасывания во II ступень определяем по формуле:
,
где ΔТ – недоохлаждение перед II ступенью (принимаем ΔТ = 10 К). Тогда
К.
Объем описанный поршнем II ступени определяем из формулы
;
м3/с.
Сm = 2,5 м/с – средняя скорость поршня.
Рассчитаем диаметры цилиндров ступеней
,
Значения 
и 
округляем до ближайшего стандартного размера диаметра цилиндра по ГОСТ 9515–81 [6]: D1 = 0,290 м; D2 = 0,165 м.
Рассчитаем геометрические площади поршней:
м2;
=0,066 м2
=0,021 м2
Уточним описанные поршнями объемы после округления диаметров цилиндров и хода поршня по формуле:
;
м3/с.; 
м3/с.
Проверяем производительность компрессора с учетом округления основных размеров цилиндра: так как Vе = λ1·Vh1, получаем Vе = 0,864·0,165 = 0,142 м3/с.
Согласно ГОСТ 23680–79 производительность компрессора не должна отличаться от номинальной более чем на ± 5 %.
Основные размеры и параметры ступеней компрессора сводим в табл. 2.4:
Таблица 2.4.
| Параметр | I ступень | II ступень |
| Число цилиндров | 2 | 2 |
Диаметр цилиндров  , м
| 0,290 | 0,165 |
Площадь поршня  , м2
| 0,066 | 0,021 |
Объем описываемый поршнями  , м3/с.
| 0,165 | 0,052 |
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 506; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!