Определение необходимого числа ступеней сжатия в компрессоре

Общее отношение давлений в компрессоре: ε = Р_н/Р_в = 1,9/1,3 = 1,46. Отношение давлений в одной ступени лежит в пределах от 3 до 5. Назначая ε_ст = 4, найдем число ступеней z = lnε/lnε_ст = ln1,46/ln4 = 0,26.

Ближайшее целое значение числа ступеней z = 1.

Определение температуры нагнетания

Принимая, что сжатие смеси газов происходит по адиабате (к = 1,41), находим температуру нагнетания:

К.

Определение секундного объема, описываемого поршнем

Запишем уравнения состояния для нормальных параметров и параметров всасывания:

и ,

где Р_н = 0,1013 МПа; V_h ^٭=50000 м³/ч; T_н = 273 К; Р_вс = 1,3 МПа; T_вс = 330 К.

Решив пропорцию, получим компрессор большой производительности.

м³/с.

Тогда объем, описываемый поршнем за один оборот, можно найти по формуле V_h = V_h^ı/λ , где λ – коэффициент подачи, который определяется λ = λ_вл.λ_др.λ_пл.λ_обλ_под.

Объемный коэффициент , гдеа_м – относительный мертвый объем, по рекомендациям [6] принимается равным 0,05; m_рас – показатель политропы конечных параметров. Он определяется по следующим формулам [6]

, ;

, .

В данном случае показатель адиабаты определяем по сухому газу, так как учёт влажности мало отражается на его значении.

Следовательно, λ_об = 1 – 0,05(1,46^1/1,29 – 1) = 0,98.

Коэффициент плотности п_л принимают 0,96…0,98 для компрессора в хорошем состоянии.

Коэффициент дросселирования λ_др. принимается 0,98, так как в нашем случае ступень среднего давления.

Коэффициент подогрева λ_под = λ_Т1·λ_Т2, где λ_Т1 – в полости всасывания, λ_Т2 в цилиндре и они определяются по формуле λ_Т1,2 = 0,985 – С_i(ε – 1). (С_i – постоянная, изменяющаяся от 0,007 до 0,015). Принимаем С₁ = 0,011 и С₂ = 0,012. Тогда λ_Т1 = 0,985 – 0,011(1,46 – 1) = 0,98 и λ_Т2 = 0,985 – 0,012(1,46 – 1) = 0,98; а λ_под = 0,98² = 0,96.

Коэффициент влажности λ_вл принимаем равным 1.

Подставив все полученные значения в формулу для определения λ, получим

.

Тогда V_h = 1,3/0,89 = 1,46 м³/с; (в одной полости V_h = 0,37 м³/с).

Определение активной площади поршня

Аналогом является компрессор 4ГМ10 – 78/60 с параметрами (табл. 5.2):

Таблица 5.2.

Vh, м^3/с	Рк, МПа	n, об/мин	S, мм	сср, м/с	М, т	N на валу, кВт
1,3	5,9	600	220	4,4	11	809

Активная площадь поршня определяется по формуле F_п = 2V_h/с_ср, где с_ср – средняя скорость поршня (ее принимаем равной с_ср аналога); V_h = 1,46 м³/с.

м².

Определение предварительного значения диаметра цилиндра

В ступени двойного действия со штоком диаметр цилиндра находится по формуле [1] , где площадь штока, принимаемая равной.

Отсюда

м.

По стандартному ряду поршневых колец принимаем D_ц = 320 мм.

мм мм.

Произведем проверку по базе М 100 – 4 с поршневой силой Р_ном = 100 кН.

,

где К – коэффициент, характеризующий допустимые превышения газовой силы над номинальной нагрузкой базы и равен 1.

кН;

48 кН ≤ 100 кН.

Так как условие выполняется, выбираем базу М100–4.