流体机械课程设计校核计算4L715型石油气压缩机

1、各专业全套优秀毕业设计图纸校核计算4L-7/15型石油气压缩机学 生 姓 名专 业过程装备与控制工程学 号110331123指 导 教 师学 院机电工程学院二一四年十二月课程设计任务书1、题目内容校核计算4L-7/15型石油气压缩机。2、已知数据a. 型式L型双缸二级双作用水冷式石油气空气压缩机。b. 工艺参数级名义吸气压力：P1I =0.1MPa（绝压），吸气温度T1I =35 级名义排气压力：P2II =1.6MPa（绝压），吸入温度T2II =40 排气量（一级吸入状态）:Vd=7m/min排气温度T2II130相对湿度: =1.0c. 结构参数活塞行程：S=2r=2120=240mm；电机转速：n=422r/min；活塞杆直径：d=45mm连杆长度：l=600mm气缸直径：级，DI =280mm 级，DII =160m相对余隙容积：I=0.1，II=0.15电动机：JB0355S1-14型隔爆电动机，75 KW联接：电动机转子直接装在曲轴端（电动机转子兼作飞轮）各运动部件质量如下表1所示：表1 运动部件质量名称级级连杆质量（kg）45.294545.2945活塞及十字头组件质量

2、(kg)119.521562.2086 表2 石油气的主要成份及体积百分含量石油气成份CH4C2H6C3H8C4H10N2CO2体积%（rI）0.85120.05350.05560.01870.01590.0051目录第1章 绪论- 1 -1.1压缩机的用途- 1 -1.2压缩机的工作原理- 1 -1.3压缩机的基本结构- 1 -1.4活塞式压缩机的分类- 2 -1.5活塞式压缩机的应用- 2 -1.6设计活塞式压缩机应符合以下基本原则- 2 -1.7活塞式压缩机校核内容及要求- 3 -1.7.1工艺要求- 3 -1.7.2结构要求- 3 -第2章 压缩机的热力计算- 4 -2.1初步确定压力比及各级名义压力- 4 -2.1.1等压力比分配原则确定各级压力比- 4 -2.1.2各级名义进、排气压力如下- 4 -2.2初步计算各级排气温度- 4 -2.3计算各级排气系数- 5 -2.3.1计算容积系数- 5 -2.3.2压力系数的选择- 6 -2.3.3温度系数的选取- 6 -2.3.4泄漏系数的计算- 6 -2.3.5各级排气系数计算结果- 7 -2.4计算各级凝析系数及抽加气系数-

3、7 -2.4.1凝析系数- 7 -2.4.2抽加气系数- 8 -2.5初步计算各级气缸行程容积- 8 -2.6确定活塞杆直径- 9 -2.6.1计算任一级活塞总的工作面积- 9 -2.6.2暂选活塞杆直径- 9 -2.6.3非贯穿活塞杆双作用活塞面积的计算- 9 -2.6.4计算活塞上所受气体力- 10 -2.7计算各级汽缸直径- 10 -2.7.1计算非贯穿活塞杆双作用气缸直径- 11 -2.7.2确定各级气缸直径- 11 -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- 11 -2.8.1计算各级实际行程容积- 11 -2.8.2各级名义压力及压力比- 11 -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- 12 -2.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度- 14 -2.11计算缸内最大实际气体力并核算活塞杆直径- 14 -2.11.1第I列（第I级）- 14 -2.11.2第II列（第II级）- 15 -2.12复算排气量- 15 -2.13计算功率并选取电机- 16 -2.13.1计算各级指示功率- 16 -2.13.2整机总指示功率- 17 -2.

4、13.3计算轴功率- 17 -2.13.4计算电机功率- 17 -2.14热力计算结果数据- 17 -2.14.1各级名义、实际压力及压力比- 17 -2.14.2各级计算结果- 17 -第3章 压缩机的动力计算- 18 -3.1运动计算- 19 -3.1.1速度- 19 -3.1.2位移- 20 -3.2气体力计算- 20 -3.2.1各过程压力- 20 -3.2.2气体力- 20 -3.2.3将计算结果- 21 -3.3往复惯性力计算- 21 -3.3.1往复运动质量的计算- 21 -3.3.2活塞加速度- 21 -3.3.3计算各级往复惯性力- 21 -3.4摩擦力的计算- 21 -3.4.1往复摩擦力的计算- 21 -3.4.2旋转摩擦力的计算- 22 -3.5综合活塞力计算及综合活塞力图的绘制- 23 -3.5.1将气体力、往复惯性力及往复摩擦力合成得到综合活塞力- 23 -3.5.2列的综合活塞力图的绘制- 23 -3.6切向力的计算及切向力图的绘制- 23 -3.6.1切向力的计算- 24 -3.6.2作切向力图- 24 -3.6.3平均切向力的计算- 24 -3.7作列

5、中各相关力图- 25 -3.8作幅度面积向量图- 25 -3.8.1求曲线包围面积- 25 -3.8.2作幅度面积向量图- 25 -3.9飞轮矩的计算- 25 -3.9.1压缩机一转中的能量最大变化量- 26 -3.9.2旋转不均匀度的选取- 26 -3.9.3飞轮矩的计算- 26 -3.10分析本压缩机动力平衡性能- 26 -第四章Matlab演算程序- 28 -参考文献- 30 -附录- 31 - 39 -长春理工大学过程流体机械课程设计第1章 绪论容积式流体机械（Positive displacement fluid machinery）：靠工作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压缩机的用途压缩机是一种压缩气体提高气体压力或输送气体的机器，应用极为广泛。在采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业、制冷与气体分离工程以及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一。此外，医疗、纺织、食品、农业、交通等部门的需求也与日俱增。压缩机因其用途广泛被称为“通用机械”。目前，石油化学工业中，其原料气石油裂解气的分离，是先经

6、压缩，然后采用不同的冷却温度，将各组份分别的分离出来。压缩气体用于合成及聚合在化学工业中，气体压缩至高压，常有利于合成和聚合。例如氮和氢合成氨、氢与二氧化碳合成甲醇，二氧化碳与氨合成尿素等。又如在化学工业中，聚乙烯工业发展很快，所用聚合压力范围很广，有些甚至达到3200公斤/平方厘米。压缩气体用于油的加氢精制石油工业中，用人工办法把氢加热加压后与油反应，能使碳氢化合物的重组份裂化成碳氢化合物的轻组份，如重油的轻化、润滑油加氢精制等。气体输送用与管道输送气体的压缩机，加压后便于气体输送。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、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部分，其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。 (3)辅助部分：包括

7、冷凝器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转。(4)或非相向运动的结构称对置型；气缸中心线之间有某一夹角称为角度式压缩机。1.4活塞式压缩机的分类活塞式压缩机可根据它的主要技术特性及结构特性进行分类。按生产能力分为：微型、小型、中型、大型压缩机；按排气压力分为：低压、中压、高压、超高压压缩机；按气缸中心线布置分为：立式、卧式、角式、对称平衡式、对置式压缩机；按级数分为：单级、双级、多级压缩机；按气缸工作容积情况分为：单作用、双作用、级差式压缩机。此外，还可以按压缩机的列数（即连杆数）分为单列、双列和多列压缩机；按冷却方式的不同分为风冷式和水冷式压缩机；按所处理介质的不同分为空气压缩机、氮氢气压缩机、二氧化碳压缩机等。1.5活塞式压缩机的应用空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械运动使本身体积缩小，压力提高后的空气称为压缩空气。它是一种重要的动力源，有着无污染，清晰透明，输送方便，无害，易燃性小，不怕起负荷等显著的特点。空气压缩机作为一种重要的能源产生形式，被广泛应用于生活生产的各个环节。尤其是双螺杆式的空气压缩机被广泛应用机械，冶金，电子电力，医药，包装，化工，食品，采矿，纺织，交通等众多工业领域，成为压缩空气的主流产品空压机，就是把一个标准大气压的空气通过能量转化的方式输出来满足用户需求的空气的设备，能量转化一般都是可理解为机械能转为动能。在化工生产中，往复式压缩机已成为关键设备，压缩机应用有以下几个方面：(1)气体输送应用；(2)化工及石油化工工艺应用；(3)制冷工程和气体分离应用； (4)传统的空气动力：风动工具，凿岩机、风镐、气动扳手，气动喷砂 ；(5)仪表控制及自动化装置，如加工中心的刀具更换等；(6)车辆制动，门窗启闭；(7)喷气织机中用压缩空气吹送纬纱以代替梭子 。1.6设计活塞式压缩机应符合以下基本原则(1)满足用户提出的排气量、排气压力以及有关使用条件的要求；(2)有足够长的使用寿命（应理解为压缩机需要大修时间的间隔长短）；(3)足够高的

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