活塞式压缩机的设计说明姓名：班级：学号：指导老师：1.题目：复算19WY-9/150型氢氦气压缩机在目前操作条件下的各级压力、排气温度、排气量、功率，作出计算示功图、切向力图、活塞力图、标明最大活塞力与切向力，核算配用电机功率是否适当？2.19WY-9/150型氢氦气压缩机简介19WY-9/150型氢氦气压缩机是我省投产3000吨小型化肥厂的氮氢气压缩机，二列之间为飞轮，由电机通过三角皮带拖动。

压缩机为卧式、两列、门型、四线压缩。

原料（半水煤气）经脱硫后进入I级，经I级压缩后送去变换、水洗、碳化，碳化后为碳化气。

碳化气返回II级、III、IV级压缩后去洗铜、合成。

3.目前操作条件与有关数据（1）操作条件：吸气压力：0.15MPa（绝）排气压力：16.0MPa（绝）I级出口与II级进口压力差为 P=0.09MPa吸气温度：I 级进口相对湿度Φ=1 （2）气体组成（3）有关数据：活塞行程：S=310mm ，活塞杆直径d=60mm 转速：n=209rpm ，连杆长度l=700mm； I 、IV 列超前II 、III 列90度往复运动件重量：I —IV 列210.9kg ；II —III 列193.7kg 飞轮矩GD 2为471.0kgm 2，配用电机额定功率：155kw 。

设计计算一 . 计算各级的行程容积。

I 级：32222212421S10.05439m 0.31)0.060.0652(0.344π)S d D D (D 4πV =⨯--⨯⨯=-+-=II 级：3222322S20.01704m 0.31)0.1352(0.214π)S D (2D 4πV =⨯-⨯⨯=-=III 级：322223S30.00356m 0.31)06.0(0.1354π)S d (D 4πV =⨯-⨯=-=IV 级：3224S40.00103m 0.31065.04πS D 4πV =⨯⨯==二 计算各级名义压力和名义压力比已知 16MPa P 0.15MPa P d4s1==s2s2s2s1s1s1T V P T V P =0.4867MPa 3030.017043080.054390.15V T T V P P s2s1s2s1s1s2=⨯⨯⨯==0.5767MPa 0.09P P s2d1=+=MPa 3673.23030.003563130.054380.15V T T V P P P s3s1s3s1s1s3d2=⨯⨯⨯===MPa 1822.83030.001033130.054390.15V T T V P P P s4s1s4s1s1s4d3=⨯⨯⨯===3.8450.150.5767P P εs1d11===864.40.48672.3673P P εs2d22=== 456.32.36738.1822P P εs3d33===955.18.182216P P εs4d44===三 排气温度1 .绝热指数计算首先需算出各气体的绝热指数，查《活塞式压缩机》附表1常用气体物理性质得：各气体绝热指数注：表中所列的气体绝热指数为时的参数，但对于理想气体绝热指数的大小与温度的关系不大，顾可不考虑温度的影响，可把k 看做是常数。

混合气体的k 值计算式为：∑-=-111ik k τ。

对于半水煤气来说有1k −1=0.211.40−1+0.391.41−1+0.121.31−1+0.261.40−1+0.0051.40−1+0.00451.68−1+0.01051.32−1 =2.5652 k=1.3898同理对碳化气有：1k −1=0.2371.40−1+0.7091.41−1+0.0051.31−1+0.0291.40−1+0.0031.40−1+0.0051.68−1+0.0121.32−1 =2.4627 k=1.4061所k 1=1.3898 k 2=k 3=k 4=1.4061。

2 计算排气温度由式k 1k s k1k sd s d εT )P P (T T --==可得 442.07K 3.845303εT T 1.389811.3898k 1k 1s1d111=⨯==--50,1.01310o t C P p a ==⨯K 37.864864.4308εT T 1.406111.4061k 1k 2s2d222=⨯==-- K 81.447456.3313εT T 1.406111.4061k 1k 3s3d333=⨯==--K 87.379955.1313εT T 1.406111.4061k 1k 4s4d444=⨯==--四 第一次精度计算 1 各级容积系数①根据《过程流体机械》表2-1计算膨胀指数m 得：1.19491)0.5(1.389811)0.5(k 1m 1.5barP 11s1=-+=-+==3046.11)10.75(1.40611)0.75(k 1m bar867.4P 22s2=-+=-+==3574.11)10.88(1.40611)0.88(k 1m bar673.23P 33s3=-+=-+==1.4061k m 81.822barP 44s4===②对于理想气体，容积系数 1)α(ε1λm1v --=0.86441)40.065(3.84-11)(α1λ 1.19491111v11=-=--=mε0.64571)0.15(4.864-11)(α1λ 1.30461122v22=-=--=mε0.76111)0.16(3.456-11)(α1λ 1.35741133v33=-=--=mε0.93891)0.1(1.955-11)(α1λ 1.40611144v44=-=--=mε2 计算工况系数C 和精度B由maxminsi ivisi s1s1si i S1v11C CB V μλT T p pC V λC =⨯⨯⨯==04701.005439.08644.0V λC s1v11=⨯==03946.001704.089.06457.030830315.04867.0V μλT T p p C s22v2s2s1s1s22=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 04651.000356.089.07611.031330315.03673.2V μλT T p p C s33v3s3s1s1s33=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 05738.000103.089.09389.031330315.01822.8V μλT T p p C s44v4s4s1s1s44=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=97.069.005738.003946.0C C C CB 42maxmin <====精度不达标 进行第一次复算五 第一次复算1. 计算各级进出口压力由式)C C(1p 21p i1si si+='计算各级压力 0.15MPa p p s1s1=='0.5333MPa)0.039460.047010.4867(10.5 )C C(1p 21p 21s2s2=+⨯=+=' MPa3800.2)0.046510.047012.3673(1 0.5)C C(1p 21p 31s3s3=+⨯=+=' MPa4428.7)0.057380.04701(11822.80.5)C C (1p 21p 41s4s4=+⨯=+=' 0.6233MPa 0.09p p s2d1=+'=' MPa 3800.2p p s3d2='=' MPa 4428.7p p s4d3='=' MPa 16p p d4d4==' 2 计算各级压力比1497.24428.716P P ε1272.32.38007.4428P P ε4628.40.53332.3800P P ε155.40.150.6233P P εs4d44s3d33s2d22s1d11==''='==''='==''='==''='3 确定膨胀系数根据《过程流体机械》表2-1计算膨胀指数m '得：111s1m 1.19491)0.5(1.389811)0.5(k 1m 1.5bar P ==-+=-+='='222s2m 1.30461)10.75(1.40611)0.75(k 1m bar333.5P ==-+=-+='='333s3m 1.35741)10.88(1.40611)0.88(k 1m bar800.23P ==-+=-+='='1.4061m bar 428.74P 444s4==='='m k4 计算容积系数 1)εα(1λm 1v -'-=''0.92761)0.1(2.1497-11)ε(α1λ0.78941)20.16(3.127-11)ε(α1λ0.67791)80.15(4.462-11)ε(α1λ0.85091)50.065(4.15-11)ε(α1λ 1.40611m 144v4 1.35741m 133v3 1.30461m 122v2 1.19491m 111v14321=-=-'-='=-=-'-='=-=-'-='=-=-'-='5 计算工况系数C '和精度B 'max min si i vi si s1s1si i s1v11C CB ,V μλT T p pC ,V λC =⨯'⨯⨯''=''=' 04628.005439.08509.0V λC s1v11=⨯='='04540.001704.089.06779.030830315.05333.0V μλT T p p C s22v2s2s1s1s22=⨯⨯⨯=⨯'⨯⨯''=' 04850.000356.089.07894.031330315.03800.2V μλT T p p C s33v3s3s1s1s33=⨯⨯⨯=⨯'⨯⨯''=' 05156.000103.089.09276.031330315.04428.7V μλT T p p C s44v4s4s1s1s44=⨯⨯⨯=⨯'⨯⨯''='97.088.005156.004540.0C C C C B 42max min <==''==精度不达标 进行第二次复算六 第二次复算重复第一次复算步骤 ，列出计算结果如下表七重复第一次复算步骤 ，列出计算结果如下表八 修正排气温度由式k1k s k 1k sd s d T )P P(T T -==-ε，可得452.81K 1887.4303εT T 1.389811.3898k 1k 1s1d111=⨯==--K 62.4672452.4308εT T 1.406111.4061k 1k 2s2d222=⨯==-- K 48.4300146.3313εT T 1.406111.4061k 1k 3s3d333=⨯==--K 24.3993225.2313εT T 1.406111.4061k 1k 4s4d444=⨯==--九 排气量计算1 容积系数0.9179λ0.7993λ0.6957λ0.8495λv4v3v2v1==== 2 确定压力系数对于第一级，压力系数可取为0.95~0.98，故取；对于其余各级，压力系数可取为0.98~1，故取； 3 确定温度系数根据各级压力比，查《过程流体机械》图2-12可得：10.97p λ=2340.99p p p λλλ===0.94λ 4.1887εt11== ；0.94λ 4.2452εt22== ；0.95λ0146.3εt33== ；0.95λ3225.2εt44==4 确定泄露系数对于泄露系数的选取，有如下规则：对于不严密，延迟关闭的阀门：； 对于单作用式气缸的活塞环：； 对于双作用式气缸的活塞环：； 对于填料，j 为级次。