过程流体机械课程设计指导书.doc

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1、过程流体机械课程设计指导书　　合肥工业大学过程装备与控制工程合肥工业大学过程装备与控制工程合肥工业大学过程流体机械课程设计指导书　　一、设计题目4L---20/8活塞式压缩机设计　　二、主要设计参数　　（1）排气量有效排气量21.5m3/min　　（2）进气压力0.1MPa　　（3）排气压力0.8MPa　　（4）轴转速400rpm　　（5）行程240mm　　（6）气缸数一级压缩1二级压缩1　　（7）气缸直径一级420mm二级250mm　　（8）轴功率≤118KW　　（9）电机功率130KW，转速730rpm，额定电压380V　　（10）排气温度≤

2、1600C　　（11）冷却水量4吨/小时　　三、设计计算　　1、计算任务　　（1）对实际排气量，排气温度和功率进行复算。　　（2）主、从动皮带轮的设计计算。　　2、压缩机设计计算　　（1）结构型式及方案选择根据总压力比ε＝8，压缩机的级数取两级比较合适。　　本设计为固定式压缩机，为了获得较好的运转平稳性，结构型式采用L型，而且Ⅰ、Ⅱ级采用双作用气缸。　　另外，压缩机采用水冷方式。　　（2）容积流量（排气量）的计算1）理论排气量1vnq、2vnq的计算vnq=LndDnLdDnLD)2　　(4)(4422222?=??+?πππ式中n——压缩机转速

3、rpm。　　图1容积流量的计算2）实际排气量的计算vvnvqqη?=式中ηV——容积效率，ηV=λVλPλTλl其中λV——容积系数，λV＝1-α(n1ε-1)，α为相对余隙系数，低压级α＝0.1，中压级α＝0.11。　　ε为名义压力比，一般单级压力比ε＝3～4。　　n为膨胀指数。　　λP——压力系数，λP＝0.95～0.98λT——温度系数，λT＝0.92～0.98λl——泄漏系数，λl＝0.90～0.983）各级行程容积Vs的计算Vs＝vvnqη(n为压缩机转速)　　（3）排气温度计算dT＝sTmm1?ε式中m——压缩过程指数，一般压缩过程指

4、数取低压级m=(0.95～0.99)k，中、高压级m=k。　　注意压缩终温不能超过1600C　　（4）估算轴功率（≤118KW）ijN＝601n()sjδ?1sjsjvjVpλ1?jjmm}1)]1({[/10?+?jjmmjjδε本设计中，sjδ?1和1＋j0δ均取为1。　　2、皮带传动设计计算已知条件P=130KW，n1=730rpm，n2=400rpm　　（1）求计算功率pkpAd=本设计为软起动，连续工作，工作时间≥16h，查表可得Ak，取Ak＝1.3由此可得KWpd1691303.1=×=　　（2）由计算功率dp和小带轮转速n1选带的型

5、号，选SPC型窄V带。　　（3）带轮直径计算1）初选主动轮基准直径mmdd4001=由825.140073021===nni，可计算出从动轮直径2ddmmidddd73012==2）验算带速SPC型窄V带速范围是5～25m/s100060111×=nddVπ≤25m/s　　（4）确定中心距a和带轮基准长度dL1）确定带轮基准长度dL)　　(2)(7.021021ddddadddd+<<+取210dddda+=则021221004)()(22addddddddaL?+++=π查表可得Ld以及与其对应的内周长度（公称长度）Li2）确定实际中心距a20

6、0LLaad?+=由dLaa015.0min?=以及dLaa03.0max+=可得dLa045.0=Δ　　（5）计算小带轮包角1αooadddd3.57180121×??=α（或600）≥1200　　（6）求V带根数Zkpkkppzld)(00Δ+=α式中αk——包角系数lk——长度系数，根据内周长度iL查表得到。　　k——材质系数，对于棉帘布和棉线绳结构的，取k=0.75，对于化纤线绳结构的取k=1。　　0p——单根带许用功率值。　　0pΔ——计入传动比影响时，单根带所能传递的功率增量。　　0pΔ＝0.00011TnΔ，TΔ是单根带所能传递转矩

7、的修正值，可通过查表得到，1n为主动轮转速。　　（7）单根带的预紧20)15.2(500qVkVzpFd+?=α式中q——带单位长度的质量，Kg/m，查表可得。　　V——带的线速度。　　（8）轴上的压力zFFz×=2sin210α　　四、压缩机结构设计本课程设计所设计的压缩机是如图2所示的L型空气压缩机。　　其主要零部件包括气缸、活塞、吸气阀、排气阀等。　　1、气缸　　（1）基本结构型式采用双作用式铸铁气缸，冷却方式为水冷，不采用缸套。　　（2）气阀在气缸上的布置要求气阀在气缸上设置的通道截面尽量大，气流阻力小以及安装检修方便。　　气缸顶部的两个

8、气阀在气缸盖上作轴向布置，底部两个气阀作倾斜布置。　　图2L型空气压缩机图3气阀在缸盖上的布置图4气缸壁厚　　（3）主要尺寸进气口和出气