Поверочный термодинамический расчет

 

Целью расчёта является уточнение промежуточных давлений между ступенями сжатия, степенями повышения давления по ступеням, работой и мощностью компрессора. Производится после выполнения вариантного расчёта и выбора клапанов.

Уточнение параметров сжимаемого газа по ступеням производится в связи с округлением диаметров, учётом потери давления в клапанах, уточнением объёма мёртвого пространства, учётом потерь давления в теплообменниках, учётом условий охлаждения цилиндров, утечками и перетечками газа через клапаны и уплотнения.

 

Перерасчет производительностей ступеней

После того как подобрали стандартные клапаны для ступеней уточняем относительный «мёртвый» объём . Кроме «мёртвого» объма в клапанах , при уточнение необходимо учитывать объём линейного «мёртвого» пространства , где – расстояние от поршня в верхней мёртвой до крышки цилиндра. А также учитывает «мёртвый» объём конусности для съёма колец: , где , – высота конуса, , , а – ширина среза конусности; – объём от крышки цилиндра до конца конусости без учёта объёма расширения для съёма поршневых колец.

Определяем относительный «мёртвый» ступени компрессора, имея реальный «мёртвый» объём для всасывающего и нагнетательного клапана:

,

где м³, м³, , где а м, мм – ширина поршневого кольца, при мм.

м³

Теперь когда найдены действительные мёртвые объёмы корректируем значения действительных производительностей. Для этого сначала необходимо пересчитать значения: объёмного коэффициента подачи , коэффициента дросселирования и коэффициента подачи .

Уточняем значение коэффициента подачи ступени:

Коэффициент подачи λ равен:

;

 

Определение мощности компрессора, подбор электродвигателя двигателя

 

Мощность адиабатного сжатия ступени компрессора:

,

Индикаторная мощность компрессора:

Мощность трения в ступенях компрессора:

,

где

Эффективная мощность компрессора:

Механический КПД компрессора:

Эффективный КПД компрессора:

Мощность приводного электродвигателя:

– потери мощности при передачи вращающегося в упругой муфте.

 

При мощности двигателя . Выбираем двигатель серии 4А трехфазный асинхронный короткозамкнутый (при синхронной частоте вращения 1500 об/мин), климатическое исполнение У, общего применения [4]. Характеристика двигателя сведена в таблицу 5.1.

 

Таблица 5.1. Характеристика двигателя

Марка двигателя	Мощность, кВт	Скольжение, %	КПД, %	Коэф. мощности
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
4А160S4 У3		2,7		0,88

 

 

6 Динамический расчет
и уравновешивание компрессора

 

Исходные данные:

Диаметры цилиндров: ;

Радиус кривошипа: ;

Частота вращения вала: ;

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: ;

Относительная величина мертвого пространства: ;

Показатель политропы сжатия: ;

Показатель политропы расширения: ;

Индикаторная мощность: ;

Механический коэффициент полезного действия: .

 

Определение движущихся масс компрессора

 

Из диаграммы(пр.А) выбираем

Масса поступательно движущихся частей:

Масса шатуна(выполняется из чугуна):

Масса поршня (выполняется из чугуна):

Для V-образного компрессора суммарная масса противовесов:

Или

 

Масса шатунной шейки:

где

- соответственно диаметр и длинна шатунной шейки.

Найдем массу щеки:

где V-обьем щеки:

где

- соответственно длинна, диаметр, высота щеки.

Масса вращающихся частей.

 

Не уравновешивание вращаюшихся массы коленчатого вала и части шатунов создают неуравновешенные силы инерции, действующие на вал в плоскости кривошипа:

Сила инерции J_rлегко может быть уравновешена двумя одинаковыми противовесами, закрепленных на щеках коленчатого вала, со стороны противоположной шейке

Если r=0,0325 м, а r_np=0,075 м, то масса противовесов будет равна:

Динамический расчёт выполняеться на ЭВМ с помощью программного обеспечения.

Силовые диаграммы строим по данным расчёта ЭВМ.

Результаты расчёта приведены в таблице 6.1.

 

Расчет маховика.

 

Силовые диаграммы строим по данным расчета на ЭВМ (приложение А).

Усилие на шатунную шейку вала определяем по формуле

– результаты динамического расчета.

Расчет массы маховика ведем по диаграмме суммарных тангенциальных сил от угла поворота коленчатого вала.

Требуемый момент инерции маховика

,

где – абсолютное значение изменения энергии маховика за один оборот вала

,

здесь – площадь, наибольшей из площадок, ограниченных и кривой , ;

– масштаб тангенциальных усилий, ;

– масштаб угла,

;

– степень неравномерности вращения. Для привода от асинхронного двигателя , тогда

,

где

 

 

ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ