Определение температуры нагнетания

Принимая, что сжатие воздуха происходит по адиабате (k = 1,310), находим температуру нагнетания:

.

 

Для поршневого компрессора допустимой является температура нагнетания до 454 К.

 

Таблица 4–Параметры поршней в ступенях

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

1.7 Выбор клапанов по пропускной способности

Проектирование системы газораспределения чаще всего заключается в подборе самодействующих унифицированных клапанов по пропускной способности.

Основным критерием при подборе клапанов в рамках курсового проекта рассматривают допустимую относительную потерю мощности в клапанах ΔN_кл/N_инд, которую выбирают по рекомендациям.

По выбранному допустимому значению ΔN_кл/N_инд находят соответствующие значения критерия скорости F.

 

Таблица 6–Относительные потери мощности и критерий скорости газа для всасывающего клапана

 

Параметр клапана	Давление всасывания, МПа
	0,1-0,5	0,5-1,5	1,5-5	5-15	15-50
()max,% Fвс max	11,2 0,22	9,2 0,2	7,4 0,18	5,8 0,16	4,4 0,14

 

ΔN_кл/N_инд =11,2 %, F_{вс max} = 0,22.

Скорость звука при условиях течения в клапане определится из выражения

,

где R – газовая постоянная (287,2 Дж/(кг К).

 

 

Далее необходимо рассчитать допустимую условную эквивалентную скорость газа в клапанах:                 

 

где F – значение критерия скорости.

 

 

 

 

Определяем необходимое значение эквивалентной площади клапана по формуле:

,

        где  –площадь поршня;  – средняя скорость поршня;  – число всасывающих или нагнетательных клапанов в полости цилиндра.

 

По найденным необходимым значениям эквивалентной площади клапанов подбираем стандартизованные клапаны типа КТ по ОСТ 26 – 12 – 2030 – 81.

 

I ступень

ВКТ 80 – 1,5 – 16   ; НКТ 70-2-16

Ⅱ ступень

ВКТ 55 – 1,5 – 10   ; НКТ 55-1,5-10

 

Проверка компоновки клапанов на крышке цилиндров показывает, что выбранные клапаны могут быть расположены в крышке цилиндра.

Основные данные клапанов ВКТ и НКТ в обычном исполнении представим в таблицу 7.

 

Таблица 7–Параметры клапанов в ступенях

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

 

Неполный шифр клапана	Эквивалентная площадь Ф, см², не менее	Мертвый объем клапана V м, см³	Ширина прохода в седле b, мм	Высота подъема пластины h, мм	d1, мм		d 2, мм		hBC = hH, мм	h1, мм	H, мм	Число кольцевых проходов
I – ступень
ВКТ 80 – 1,5 – 16	3,9	48	8	1,5	80	90		10		34,0	80	1
НКТ 70 – 2,0 – 16	3,6	39	7	2,0	70	79		10		32,0	79	1
II – ступень
ВКТ 55 – 1,5 – 10	2,2	16	7	1,5	55	63		10		22,5	60	1
НКТ 55 – 1,5 – 10	2,2	19	7	1,5	55	63		10		22,5	60	1

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

1.8 Подбор пружин клапанов

 

Найдем скорректированное значение эквивалентной скорости газа в клапане:

.

Подставим значения в формулу:           

;
;
;
;

 

Скорректируем значение критерия скорости газа в клапане: 

.

Подставим значения в формулу:

;

 _;

;

;

По известному скорректированному значению критерия скорости Fi находим максимальное значение потери давления в клапане в теоретическом х_maxi..Для этого воспользуемся рисунком 1 (зависимость х_maxi от F_i):  ; ; ; ;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

Рис. 1- Зависимость максимального значения потерь давления в клапане от критерия скорости. 1-нагнетательные клапаны, 2- всасывающие клапаны

Задаемся отношением:  (принимаем Θ = 0,2).

По известным значениям Θ и х_maxi найдем минимальное значение перепада давлений в клапане, необходимого для преодоления силы упругости пружины в полностью открытом клапане. Для этого воспользуемся формулой: .

Подставим значения в формулу:

;

;

;

;

Рассчитаем минимальный перепад давлений необходимый для полного открытия клапана по формуле:

,

где pi – давления всасывания и нагнетания в I и II ступени.

Подставим значения в формулу:

;

;

;

;

Находим отношение полной высоты подъема пластины к ширине прохода в щели. Значения h и b берем из таблицы 7:

I ступень                    Всасывающие клапаны: ;

Нагнетательные клапаны: .

II ступень                   Всасывающие клапаны: ;

Нагнетательные клапаны: .

На основании полученных значений отношений h/b находим коэффициент давления потока ρ_р. Для этого воспользуемся рисунком 2 коэффициента давления потока для кольцевых и дисковых клапанов: ; ; ; ;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

Рис 2- Коэффициент давления потока для кольцевых и дисковых клапанов

 

 

Рассчитаем приведенную силу упругости пружины по формуле:

.

Все необходимые значения известны, подставим их в приведённую формулу и получим:  

Приведённую силу пружины необходимо скорректировать со стандартным рядом значений:2750, 3500, 4500, 5500, 8000, 11000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000,10000 Па.

 Н/м2;

 Н/м2;

.

Рассчитаем силу давления пружины на пластины клапана по формуле: ,

где f_c – площадь проходного сечения в седле, она определяется по формуле:

Значения Ф_i берем из табл. 7. Тогда:

;

;

;

;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

 

На этом тепловой расчет завершён. Для удобства составим в конце итоговую таблицу 8.

Таблица 8–Итоговые параметры в ступенях компрессора

 

№ п/п	Параметр	I ступень		II ступень
		Всасывание	Нагнета-ние	Всасывание	Нагнета- ние
1	Число цилиндров	1		1
2	Диаметры цилиндров Di, м	0,11		0,075
3	Площадь поршня , м2	0,0095		0,0044
4	Объем описываемый поршнями Vhi, м3/с	0,014		0,0066
5	Температура Ti, К	275	356,53	285	368,35
6	Давление pi, МПа	0,2	0,448	0,448	1
7	Число клапанов zi	1	1	1	1
8	Коэффициент подачи λi	0,89		0,915
9	Индикаторная мощность Nui, кВт	2,75		2,52
10	Индикаторная мощность компрессора Nu, кВт	5,27
11	Мощность эл. двигателя Nэд, кВт	7,5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

Раздел 2 Динамический расчет

 

Уравновешивание компрессора

Механизм движения компрессора – коленчатый вал, шатун,  поршень. Из них поршень совершает только возвратно-поступательные движения, коленчатый вал – вращательное, шатун – сложно-плоское, которое можно рассматривать как результат сложения двух движений: возвратно-поступательного вместе с поршнем и вращательного вместе с коленчатым валом. В связи с этим массу шатуна разбивают на две части:  и .

Таблица 9– Масса элементов кривошипно-шатунного механизма, кг

Элемент кривошипно-шатунного механизма	I ступень	II ступень
Поршень	1,36	0,490
Шатун	1	1
Колено вала	6,64	6,64

 кг;  кг.

Таким образом, масса возвратно-поступательно движущихся частей, приведенная к центру крейцкопфного пальца, для каждого ряда будет определяться следующим образом, для каждого ряда будет определяться по формуле:

=1, 66.

 

=0, 79.

 

Масса вращающихся частей составит

.

.

Остальные величины, необходимые для расчета, составляют:

Остальные величины, необходимые для расчета, составляют:

1) угловая скорость вращения коленчатого вала:

ω = 2πn₀,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

КП-02068999-48-15-18-00.00.000

где n₀ – частота вращения коленчатого вала.

Тогда                                     рад/с;

2) ход поршня:

3) радиус кривошипа:

4) длина шатуна:

,

где r_кр – радиус кривошипа; l_ш – длина шатуна; =0,2.

Тогда                                          ;

 

Рис. 3- Схема уравновешивания оппозитного поршневого компрессора