- •Введение
- •1.1. Предварительный термодинамический и конструктивный расчет компрессора. Трактовка автора
- •4. Корректировка номинальных отношений давлений
- •5. Предварительные величины номинальных давлений всасывания и нагнетания
- •6. Предварительные температуры газа по ступеням
- •8. Массовая производительность компрессора [кг/с],соответствующая объёмной производительности, приведенной к условиям всасывания Vвс[м3/с]
- •15. Предварительные значения относительных мертвых пространств
- •16. Расчет объемного коэффициентаλо
- •19. Коэффициент подачи
- •20. Определение рабочих объемов цилиндров
- •21. Определение активной площади поршней
- •23. Расчет газовых усилий по рядам компрессора
- •24. Проверка соответствия расчетной производительности компрессора заданной в техническом задании на проектирование
- •1.2. Методика оптимизации конструкции уплотнений поршня
- •1.3. Упрощенная методика анализа колебаний давления в полостях всасывания и нагнетания конечного объёма. Оптимизация объёмов полостей и диаметров входного и выходного патрубков
- •1.4. Разработка и оптимизация конструкций самодействующих клапанов повышенной надежности и эффективности
- •1.4.1. Введение. Самодействующие клапаны поршневых компрессоров
- •1.4.2. Основы оптимизации клапанов поршневых компрессоров
- •1.4.3. О целесообразности применения клапанов грибкового типа
Введение ………………………………………………………………………….. 2
1.1. Предварительный термодинамический и конструктивный
расчет компрессора …................................................................................... 2
1.2. Методика оптимизации конструкции уплотнений поршня ………….... 12
1.3. Упрощенная методика анализа колебаний давления в полостях
всасывания и нагнетания конечного объёма. Оптимизация объёмов
полостей и диаметров входного и выходного патрубков ……...………. 24
1.4. Разработка и оптимизация конструкций самодействующих клапанов
повышенной надежности и эффективности …………………………… 32
1.4.1. Введение. Самодействующие клапаны поршневых компрессоров …. 32
1.4.2. Основы оптимизации клапанов поршневых компрессоров ………….... 38
Введение
В настоящее время основным направлением при разработкеновых конструкций поршневых компрессоров является ориентация на существующие, освоенные в производстве базы, с элементами модернизации. Они характеризуютсярядом параметров, включая: тип базы, число рядов Zр, номинальное усилие Рб, ход поршня Sп, длину шатуна Lш, частоту вращения вала n, среднюю скорость поршня сп и предельно допустимую мощность на валу Nв.Частичная модернизация базы заключается, как правило, в увеличении средней скорости поршня сп = 2Sпn за счет изменения Sпили n.
При известных параметрах базы и заданнымиЗАКАЗЧИКОМ производительности компрессора Vвс, свойствами рабочего вещества и его параметрами на входе и выходе компрессора,одной из первых задачразработчика становится предварительный термодинамический и конструктивный расчет компрессора.
В ходе его выполнения в первом приближении определяется число ступеней сжатия, выбирается схема их размещения по рядам и обосновываются диаметры цилиндров, типы клапанов, мертвые пространства имежступенчатые давления, при которых газовые нагрузки по рядам, температуры нагнетаемого газа в каждой ступени сжатия и расчетная мощность на валу компрессора не превышают допустимых величин, а производительность Vвс отличается от требуемой по техническому заданиюне более, чем на ± 5 %.
Ниже приводитсямодернизированный автором (см. раздел 4.1) алгоритмпредварительного термодинамического и конструктивного расчета, предшествующий расчетно-теоретическому анализу рабочих процессови поиску оптимальных конструктивных решений ступеней и комплектующих узлов компрессора с помощью прикладной программы КОМДЕТ-М.
1.1. Предварительный термодинамический и конструктивный расчет компрессора. Трактовка автора
1. Определение числа ступеней сжатияzст.
При выборе рационального числа ступеней сжатия в качестве критерия принимаются допустимые температуры газа в стандартных точках нагнетания (СТН) каждой ступениТнг, которые не должны превышать:
Тнг≤ 1600С (433К) - в стационарных компрессорах;
Тнг ≤ 1800С (453К) - в транспортных и специальных компрессорах.
2. Предельно допустимое отношение давлений по ступеням определяется на основе зависимости
Пст = [(Тнг + ∆Тнг) / Твс]к/(к-1) ,
где Пст = ПI= ПII = ПIII …. = ПZ– теоретические отношения давлений по ступеням;
∆Тнг= (20 – 40)0С – при водяном охлаждении головок цилиндров;
∆Тнг= (10 – 20)0С – при воздушном охлаждении головок и цилиндров.
3. Требуемое число ступеней сжатия
Zст = ℓnПк /ℓnПст
при Пк = ПI· ПII· ПIII· …. ·ПZ= рнг.z/ рвс.I
4. Корректировка номинальных отношений давлений
На практике в силу ряда причин условие равенства номинальных отношений давлений по ступеням Пст = ПI = ПII= … = Пz не рационально. Поэтому производится их корректировка с целью достижения минимальных и примерно одинаковых температур газа на нагнетании всех ступеней при неравенстве температур всасываемого газа.Для этого отношение давлений на I ступени обычно увеличивают, а на последней – снижают, учитывая условие
Пк = ПI· ПII· ПIII· …. ·ПZ= рнг.z/ рвс.I= const,
гдеПI = (1.05 … 1.12) · Псти ПZ = (0.95 … 0.85) · Пст .
В промежуточных ступенях с i - м порядковым номером
Пi = ПI – (ПI – ПZ)·[(i – 1) / (z– 1)]