重庆科技学院本科毕业设计 3 热力学计算
查图时应注意以下几点： （1）压力比大者，?T取小值。
（2）冷却效果好时，?T取大值，水冷却比风冷却的?T大。 （3）高转速比低转速的压缩机，?T大。 （4）气阀阻力小时，?T取大值。
（5）大、中型压缩机?T取大值，微、小型压缩机?T取小值。
图3-1 系数λT与压力比ε的关系 查表得：
?T1?0.95~0.975，?T2?0.946~0.981。
综合考虑：?T1?0.96，?T2?0.95
3.2.5 确定泄漏系数（气密系数）
泄漏系数表示气阀、活塞环、填料以及管道、附属设备等因密封不严而产生的气体泄漏对气缸容积利用率的影响。
泄漏系数的取值于气缸的排列方式、气缸与活塞杆的直径、曲轴转速、气体压力的高低以及气体的性质有关。对于一般有油润滑压缩机，?l?0.90~0.98；无油润滑压缩机，?l?0.85~0.95。 选取：?l1?0.95，?l2?0.92
3.2.6 确定各级排气系数
?d按下式计算：余隙容积的影响、吸气阀的弹簧力和管线上的压力波动、
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吸气时气体与气缸壁之间的热交换、气体泄漏等因素，使气缸行程容积的有效值减少。在气缸行程容积相同的情况小，上述四因素的影响愈大、则排气量愈小。设计计算中，考虑上述因素对排气量的影响而引用的系数称排气系数，以
?d表示：
?d??v?p?T?l （3-5）
式中 ?v—容积系数 ?p—压力系数 ?T—温度系数 ?l—泄漏系数
表3-4 各级排气系数
级数
Ⅰ 0.943 0.96 0.96 0.95 0.826
Ⅱ 0.957 0.98 0.95 0.92 0.820
?v
?p ?T
?l
?d??v·?p·?T·?l
3.3 确定各级气缸的行程容积
3.3.1 凝析系数?φi的确定
当压缩机进口含有水蒸气（或其它蒸汽），气体经过压缩，蒸汽的分压将会提高，当压缩机的蒸汽分压超过冷却器气体出口温度下的饱和蒸汽压时，气体中的蒸汽将冷凝而析出水分。水分的析出会影响第一级以后各级的吸气量。计算时，如不考虑水分的析出，将会使得实际压力同计算结果不相同。
气体中的蒸汽含量可用相对湿度?表示：
进口气体的相对湿度以重庆市的空气相对湿度为准，以成都、昆明、贵阳的空气平均相对湿度为参照，??0.75 有、无水析出的判别式
?1·pb1·?pbi 则无水析出，?φ?1 （3-6）
ps1psi 16
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?1·pb1·?pbi 则有水析出，?φ?1 （3-7）
ps1psi若本级前有水析出，则本级吸入的为饱和气体，凝析系数可按下式计算
p??pp?φi?s11b1?si （3-8）
psi?pbips1式中：pb1,pbi—分别为一级和i级在进口温度下的饱和蒸汽压, MPa； ps1,psi—分别为一级和i级的名义吸气压力，MPa； ?1,?i —分别为一级和i级进口气体的相对湿度。
查文献<<活塞式压缩机设计>>表2-7得：pb1?0.02534 公斤/ 厘米2 pb2?0.07520 公斤/ 厘米2 已得：ps1?0.1MPa ，ps2?0.32MPa。
第一级从大气中吸气，无析水问题，故??1?1
0.32?0.06082?pb2 第二级析水系数为：0.75?0.02534?0.1二级进气水蒸气分压小于二级进气温度下的水蒸气饱和蒸汽压，故二级无水 析出 故：??2?1。
3.3.2 抽气系数?oi的确定
在化工中流程中，经常遇到从级间抽气或加气的情况，例如在合成氨生产中，要在不同压力下清楚有害气体，使得压缩机各段的重量流量不相等。在确定各级的气缸行程容积时，要考虑到它的影响。为此，引进抽气系数uoi，他表示某级的吸入容积（不考虑泄漏、析水且换算到一级吸气状态）与Ⅰ级吸入容积的比值。
??1，无抽气?oi?1。
有抽气oi本设计中间无抽、加气，故uo1?uo2?1。
3.3.3 压缩机行程容积的确定
压缩机第Ⅰ级的气缸行程容积按下式计算
VVh1?d （3-9）
?d1式中： Vd —压缩机的排气量，m3/min； ?d1 —压缩机第一级的排气系数。
多级压缩机其余各级的气缸行程容积按下式计算
?·?pTVh2??2o2?s1?s2?Vd （3-10）
?d2ps2Ts1
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式中：ps1,ps2 —分别为一级和二级的名义吸气压力，MPa；
Ts1,Ts2—分别为一级和二级的名义进气温度, K；
?d2 —压缩机第二级的排气系数；
u?2 —压缩机第二级的凝析系数； ?o2—压缩机第二级的抽气系数。 按给定排气量范围，取Vd?0.6m3/min。则 压缩机第一级的行程容积：
V0.6Vh1?d??0.726m3/min
?d10.826压缩机第二级的行程容积：
u?2?uo2ps1Ts21?10.13133
Vh2????Vd????0.6?0.244m/min
?d2ps2Ts10.820.322933.3.4 确定气缸直径
计算出各级气缸的行程容积后，可按一下各式计算气缸直径。 对于单作用气缸
D?对于双作用气缸
4Vhid2? D? ?snz24Vhi （3-11） ?snz（3-12）
式中：Vhi—i级气缸的行程容积, m3/min； s —活塞行程，m； n —压缩机转速，r/min；
z —同级气缸数； d —活塞杆直径，m。
本设计采用单作用气缸，连杆直接与活塞相连，无十字头和活塞杆。 故气缸直径为 一级气缸：D1? 二级气缸：D2?4Vh14?0.726??69mm ?snz3.14?0.1?980?24Vh24?0.244??56mm ?snz3.14?0.1?98018
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参考《活塞式压缩机设计》表2-8 气缸的公称直径 圆整后： D1=70mm D2=55mm
3.4 修正各级名义压力和温度
在各级气缸直径计算出后，要按国家标准进行圆整。圆整后，各级的压力和温度会发生变化，需要进行修正。
3.4.1 确定圆整后各级的实际行程容积Vhi
圆整后的行程容积用下式计算。
V?2hi??4Disnz V23.14h??1?4D1snz?4?0.072?0.1?980?2?0.754m3/min V?3.14h?2?4D22snz?4?0.0552?0.1?980?0.233m3/min 3.4.2 计算各级压力修正系数?i及?i?1
?Vh?1i?V·VhiV h1hi??Vh?1Vh(i?1)i?1?V·V h1h?(i?1)式中：?i、?i?1 —同级吸、排气的修正系数。
因此，修正系数为： ?V?1V1?hV·h1??1
h1Vh1 ?Vh?12?V·Vh2?0.754?0.244233?1.086 h1Vh?20.7260.3.4.3 修正后各级名义压力及压力比
p1?i??ip1i（3-16）
p?2i??i?1p2i
19
3-13）
3-14） （3-15）
（（