Определение мощности привода компрессора

Расчет проводим по [6]. Определяем номинальную индикаторную мощность ступени компрессора по уравнению

,

где Θ – коэффициент, учитывающий возвращение энергии в процессе обратного расширения

;

кВт.

Величину индикаторной мощности ступени находят по ее номинальной индикаторной мощности с добавкой потери N_инд. = N_{ном.инд.ст} + ∆N; ∆N = ∆C_индN_{ном.инд.ст}, где ∆C_инд – коэффициент потери индикаторной мощности, которая согласно рекомендациям для ε = 1,46 и Р_вс = 1,3 МПа равна 0,187.

кВт.

Механический КПД принимаем по рекомендациям для крейцкопфных компрессоров равным 0,92.

Мощность на валу компрессора: N_к = N_инд./η_мех = 916/0,92 = 996 кВт.

При запасе мощности на случай перегрузки компрессора, который принимаем 20 %, необходимая мощность электродвигателя N_эл = 1,2N_к = 1,2·996 = 1195 кВт.

Согласно нормальному ряду, выбираем мощность электродвигателя N_эл = 1250 кВт.

Двигатель серии СДНЗ–2 с типоразмером 17–44–10 и параметрами (табл. 5.4):

Таблица 5.4.

Мощность, кВт	n, об/мин	КПД, %	Мmax/Мном	IП/Iном	МП/Мном	МS/Мном	Момент инерции, кг/м^3	Масса общая, 10^3кг
1250	600	95,5	1,9	5,4	1,1	1,2	2775	7,5

Сравнительный анализ работы компрессора в других режимах

Для компрессора с полученными выше конструктивными параметрами определим, как отразится на его работе функционирование при других режимах, возможных при изменении технологических режимов:

1. Р_н = 1,9 МПа; Р_в = 1,3 МПа; Т_вс = 300 К; к₁ = 1,41; R₁ = 1543,8 Дж/кгК.

2. Р_н = 1,9 МПа; Р_в = 1,3 МПа; Т_вс = 330 К; к₁ = 1,23; R₁ = 665,9 Дж/кгК.

3. Р_н = 1,5 МПа; Р_в = 0,9 МПа; Т_вс = 300 К; к₁ = 1,41; R₁ = 1543,8 Дж/кгК.

4. Р_н = 1,5 МПа; Р_в = 0,9 МПа; Т_вс = 330 К; к₁ = 1,23; R₁ = 665,9 Дж/кгК.

Для вышеобозначенных пунктов рассчитаем:

– массу газа, подаваемую за один оборот вала, по уравнению состояния:

, откуда ;

– производительность V_е;

– мощность на валу электродвигателя, по формуле:

,

где

;

;

;

, а .

Занесем полученные данные в таблицу 5.5:

Таблица 5.5.

№ режима	me, кг/с	Vе, м^3/с	Nэ, кВт	Pгаз, кН
1	3,65	1,3	1250	48
2	7,69	1,3	1000	48
3	2,53	1,26	1000	48
4	5,32	1,3	1250	48

Как видно из представленных результатов, выбранный электродвигатель сможет обеспечить работу компрессора в условиях перегрузки, обусловленной изменением параметров технологического цикла.

5.2. Проверочные прочностные расчеты с использованием универсального программного пакета ansys (выполнен студентом е.В. Суховым)

Ниже на рис. 5.1 – 5.7 представлены примеры результатов расчёта деталей поршневого компрессора с распределением напряжений и деформаций в этих деталях. Цветом выделены области близких по значениям напряжений и деформаций. Численные значения этих величин можно определить по приведённой шкале напряжений и деформаций. На деталях стрелками показаны зоны с максимальными и минимальными напряжениями или деформациями.

а)

б)

Рис. 5.1. Результаты расчета на прочность и деформацию дискового поршня:

а) распределение напряжений; б) распределение деформаций

а)

б)

Рис. 5.2. Подготовка к расчету на прочность и деформацию шатуна:

а) 3D – модель; б) разбиение на конечные элементы

а)

б)

Рис. 5.3. Результаты расчета на прочность и деформацию шатуна:

а) распределение напряжений; б) распределение деформаций

а)

б)

Рис. 5.4. Подготовка к расчету на прочность и деформацию коленчатого вала:

а) 3D – модель; б) разбиение на конечные элементы

а)

б)

Рис. 5.5. Результаты расчета на прочность и деформацию коленчатого вала:

а) распределение напряжений; б) распределение деформаций

а)

б)

Рис. 5.6. Подготовка к расчету на прочность и деформацию корпусного элемента базы поршневого компрессора:

а) 3D – модель; б) разбиение на конечные элементы

а)

б)

Рис. 5.7. Результаты расчета на прочность и деформацию корпусного элемента базы поршневого компрессора:

а) распределение напряжений; б) распределение деформаций