泵和压缩机习题解-

1、往复活赛式压缩机 1、 用一台往复活塞式压缩机压缩油田气。进口压力为 1? 105pa(绝)，出口压力 为 3? 105pa(绝 )，进口温度为 300C。若将油田气看作理想气体，求压缩过程分别 为 (1) 等温过程；( 2)多变过程 (m=1.15);(3)绝热(K=1.25)过程时 ,压缩每立方米进 口状态油田气所有耗的功及其温度 . 解: p23? 105 5W=p1V1 n=1? 10? 1? n()功 等温过程 Tp11? 105 =1? 105? 1.098612=109861N.m m-1? m? p1mWpd=p1V1()-1? ?m-1? p2? 51.15-1? ? 1.1

2、53? 1051.15)-1? 多变过程 =1? 10? ? (1.15-1? 1? 105? =1? 105? 7.6671.1541-1=118122N.m k-1? K? p2kWs=p1V1()-1? ? K-1? p1? 1.25-1? 1.25? 31.25() -1 绝热过程 =1? 10? ? ? 1.25-1? 1? =1? 105? (51.2457-1)=122865N.m 温度 等温过程 T2=T1=273+300C=303K t2=300C 5 p 多变过程 T2=T1(2)p1m-1m3=303()1 1.25-1 1.251.15-11.15=349.7K t2=

3、349.7-273=76.7 pT2=T1(2)绝热过程 p1k-1k3=303()1 =377.5k t2=377.5-273=104.4 2、 若压缩机的相对余隙容积 =0.，1 同，即 m=m=1.2，求当压力比 =、6 压力比 =，6 m=m=1.2 时，求当相对余隙容积 =0.1 ?值，并以计算结果，作 v-v和曲线， ?=0 和 分析在出现这两种情况时气缸的工作过程怎样？用 解： (1)=0.1 m=m=1.2，求=6、12、 17.8时的 m-1)=1-0.1(61 1.2-1)=0.655 若膨胀过程多变指数与压缩过程多变指数相 12、17.8 三种情况的容积系数 值。又若 ,

4、0.15,0.2,0.29四种情况下的 ?=1 在什么情况下出现？试 p-图说明。 ? =6 -=1( 1 =12 -=1( 1 m-1)=1-0.1(12 1 1.211.2-1)=0.307 =17.8 -0.1(=117.8-1)=0 (2) =6 m=m=1.2求 =0.1、0.15、0.2、0.29、时的 ?=0.1 -=(1-1)=1- 0.1(61 m11.2-1)=0.655 =0.15 -v0=.15(6 =0.2 -v0=.12(6 11.211.2-1)=0.482 11.2-1)=0.310 =0.29 -0v.2=91(6-1)=0 3. 某单级空气压缩机的相对余隙容

5、积 =0.05在某地区使用，该地区大气压力为 1? 105pa，气温为 200C,设多变膨胀过程指数 m=1.2，压缩机排气压力为 4? 105pa（表）其质量排气量 m=200kg。现该机欲用于一地区，该地区大气压力为0.94? 105pa，气温为 280C。排气压力为 p2 同前地区。若两地区使用中压力系数 p，温度系数 T及泄漏系数 l不变，试求在两地区使用时该机的容积排量和质 量各为多少？ 解： 1、两地区吸气状态下的容积排量不同是由于 不同引起的 2、 地区质量排量不同是由于容积排量变化及状态不同而引起的 11? 51.2? m第一地区 v1=-1（-1）=1-0.05?（）-1?

6、=0.86 ? 1? m1=200kg mRT1200? 287.64? 293m3 吸气状态 V1=168.6p11? 105 第二地区 2=-1 （ 1m1? 51.2? -1）=1-0.05? （）-1? =0.85 ? 0.94? V2=V1.33 20.85=168.6m.=166.6吸m气状态 0.86 1 pV20.94? 166.6? 105 m2=180.9kg RT2287.64? 301 4、2Z-1.型空压机为双缸、立式、单作用、单级压缩机结构如图： 已知，热力参数 名义吸气压力 p1=1? 10pa（绝） 名义排气压力 p2=8? 105pa（绝） 吸气压力 250C

7、 结构尺寸参数 活塞行程 S=128 缸径 D=125m 缸数 Z 转速 n=620rpm 活塞外止点与缸盖间隙 1.5mm 汽缸镜面倒角 6?300 每个缸气阀总余隙容积为 78cm3（冲液法测得） 试计算 （1）每个缸的相对余隙容积是多少？其中哪部分余隙占的比例最大？ （2）计算容积系数 （3）若实际使用中名义排气压力为 5? 105pa（绝）此时容积系数 为多大？ 解：（ 1）每个缸的相对余隙吞积 V止=c点 Vc1=D=? 12.52? 0.15cm3=18.41cm3 Vh44 气阀 Vc2=78cm2 5 锥体 Vc3=1? 0.6? 0.6tg300? .12.5=4.08cm3

8、 2 Vc=Vc1+Vc2+Vc3=18.41+78+4.08=100.49 Vh= 44 V100.49 =c=0.064 Vh1750.8 （2）容积系数 1 mD2s=? 12.52? 12.8cm3=1570.8cm3 ? 811? .2 -=1（ -1）=1-0.064? （）-1? =1- 0.064? 4.657 m=1.2 ? 1? =1-0.298=0.702 （3）p2=5? 105pa（绝 ）时 -=1 （ ）=-01.064（5 =1-0.064? 2.824=1-0.181m11.2-1） =0.82 5、上题所给容压机，若排气压力 p2=8? 105pa（绝）计算排

9、气量为多少？如果要将 此空气压缩机的排气量提高到 1.5m，若其他参数不变，试计算： （1） 采用提交 转速方案需将转速提高到多少？ （2） 汽缸数不变，采用加大缸径办法，则缸径应加大到多少？3 -1）=0.702 =0.064 m=1.2 T=0.92 P=0.96常 压进气 P=0.950.98 =解0：.95 -=1 （ 1-m1）=1-0.064（811.2 = pT? 0=.09.77?002.93? 0.95=0.60 Q=2Vhn =2? 0.60? 0.00157? 620 3m=1.17 Vh= = 4D2s 4 =0.00157m3（0.125）2? 0.128 3（ 1）

10、 用提高转速排气量排压 1.5m Q=2Vhn Q1.5n=796rpm 2 Vn?20.6? 0.00157 ()改变气缸直径 Q=2Vh 1.5=2? 0.6? Vh? 620 1.5 Vh=2? 0.6? 620=0.002016 n? 44? 0.002016D=0.1416 140mm ?si0.128? 2 6、按提的条件，计算该空压机轴功率及所配电机功率(经皮带轮转动)，此 时该机的比功率 Nr 为多少？ -1? p2? mm1mp1 Vh?.n()-1? 解：(1)N1=1000m-1p? 1? m=(0.950.99)K低压级取 m=0.96K=0.96? 1.4=1.344

11、 =p1(1-1)=1? 105(1-0.05)=0.95? 105? p1? 55=p2(1+ 2)=8+10(1+0.07)=8.?5610pa? p2 ? 1=0.05, 2?=?0.0活7塞平均速度 Cm=sn=0.128? 620=2.643030? ? Cm22.642=()=0?.0(5)=0.02851?13.53.5? = (Cm)2=70?.0(2.64)2=0.040 ?32. 53.5? =0.702 Vh=2? 0.00157m3=0.00314m n=3 620 60 1.344-1? 11.344620? 8.561.3445Ni=? 0.95? 10? 0.70

12、2? 0.00314? ()-1? ? 10001.344160? 0.95? 1620=? 3.907? 0.95? 105? 0.702? 0.00314? (1.7554-1)? 100060=6.39k? (2)、轴功率 取机械效率 m=0.9( 小型 m=0.850.9)2 6.39=7.1k? m0.9 (3) 、电机功率 取转动效率 e=0.97皮 带转动 e=0.960.99 N=NiNQ=N7. e=.97=7.3k? (4) 、比功率 Nr N7.1Nr=6.07k ? 3mQ1.177、按题的空压机，若名义吸气压力 p1=1? 105pa(绝)，名义排气压力 p2=5?

13、105pa，吸气温度 200C。 试计算： (1)气缸进行绝热压缩时排气温度为多少？ (2)测得实际排气温度为 900C，按名义压力计算多变压缩指数 m，分析实际排气 温度低于绝热压缩排气温度的原因。 解：(1)按绝热压缩术终温。 T2=T1K-1 K5? 105=293? ()1? 1051.4-11.4=293? 1.584 =464K t2=464-273=930C 336K6 (2)实测 t2=930C T2=93+27= T2=T1m-1m Tm-1?n =?n2 mT1 ?n?n51.6094m=T3661.609-40.2225?n -?n2?n5-?n 293T1 =1.16

14、(3)分析： 实际排气温度低于绝热计算值，说明缸内有良好冷却气缸中不是绝热过程而是多 变过程， m? k 。 8、按题 4 的压缩机分别按下述条件工作时，求排气量和指示功率，并分析排气 量和指示功率比原设计值增大或减少的原因。 吸气压力不变，排气压力提交 10 排气压力不变，吸气压力提交 10% 相对余隙容积变为 12% 吸气温度从 250C 提交到 400C 解： (1)p1=1? 105pa p2=8? 105pa? 1.1=8.8? 105pa m=1.2 已知 =0.064 p=0.97 T=0.93 =0.95 ? 8.811? -=1( -1)=1-0.064? ().2-1? =

15、0.672 ? 1? 1m Vh=Dsi=44 1=0.05 0.20=68 =0.95? 105pa p2=9.4? 105pa p1 Q=Vhn=vTp .Vn.n ?0.21253?m0.128? 2=0.003142 0.672? 0.93? 0.97? 0.95? 0.00314? 6203m=1.12 k-1? ? k? 1k? p2 ? =PSVVn-1? ? ? 1000k-1? ? p1? ? 16201.49.40.95? 105? 0.672? 0.000314? ()1000601.4- 10.951=0.95? 105? 0.672? 0.000314? 1.33?

16、3.5(1.925-1)1000 =6.7k? 3 排气量由 1.17m 3mmm1.12N1 由 6.39k? 6.7k? (2)吸气压力提交 10% N1=1.4-11.4-1 p2=8? 105pa p1=1.1? 105pa =0.064 Vh=0.00314m3 m=1.2 p=0.97 T=0.93 =0.95 ? 811? -0=.1064? ().2-1? =1-0.064? 4.225=0.73 ? 1.1? =p1(1-1)=1.1(-10.05)? 105=1.045? 105pa p1 =p2(1+ 2)?=8105(1+0.07)=8.56? 105pa p2 Q=V

17、nn=0.73? 0.00314? 620? 0.97? 0.93? 0.95 =1.22 1.4-1? ? 16201.4? ? 8.56? 1.45Ni=? 1.045? 10? 0.73? 0.00314? -1? ? 1000621.41? ? 1.045? ? 1=? 1.045? 105? 0.73? 0.00314? 10.33? 3.5（1.824-1） 1000 =7.13k? 33 排气量增加 由 1.17m 1.22minin 6.39k? 7.13k?Ni增加 由 0.5 （3） =0.12 p1=?1105pa p2=8? 105pa m=1.2 其他不变 ? 11?

18、 .2 -0.=112 8-1? =1-0.12? 4.657=0.4412 ? Q=Vn? n=0.4412? 0.97? 0.93? 0.95? 0.00314? 620=0.736m3 ? ? 8.56? 0.2857? 1625Ni=? 0.95? 10? 0.4412? 0.00314? 3.5? - 1? ? 1000620? ? ? ? 0.95? 1=? 0.95? 105? 0.4412? 0.00314? 10.33? 3.5? 0.874 1000 =4.16k? （4）吸气温度 由 25 40 Q=1.11 3Ts298m =1.17? =1.114 313 1.17

19、相对于 25的气体 Ni 上升 N=6.5? =6.8k? 1.114 311、某油田气压缩机采用 L 型机型，两极压缩要求排气量为 12m，曲轴转速 450r 活塞行程 200mm。 折合到 25时的排气量变小 Q=Q? 已知：级名义吸气压力为 1.03? 105pa（绝） 级名义吸气压力为 2.8? 105pa（绝） 级名义排气压力为 6? 105pa（绝） 级吸气温度为 350C 级吸气温度为 500C 计算得各级排气系数为 I=0.768 =0凝.8析0 系数 d2=1绝热压缩指数 K=1.25 求 （1）采用双作用气缸，取活塞杆直径为 30mm 时各级气缸直径。 （2） 设计计算及

20、1=0.840 2=0，.8分37别计算压缩机用皮带转动时的指示功 率，轴功率和电动机功率。 解（1）求各气缸直径 3Q12Vh10=0.03472mIn0.768? 450 Vh20 D1= 3Qd21IT1 121.0?3323=0.01286m2np1T 1I0.80? 4502.8? 308 2Vhd2+= si22? 0.034720.032+（）=0.110967=0.3331m ? 0.2? 12 2? 0.012860.032+（）=.041385=0.2034m ? 0.2? 12 d=30mm s=200mm i=1 圆整 取 D1=340mm D2=205mm (3) 指

21、示功率、轴功率和电机功率 -1? k k1k? p1 Vn.NiI=?p1()-1? 1000k-1? p2? D2= 1.25-1? 45011.25? 3.0241.25 =? 0.9785? 1.5? 0.03472? ()-1? ? ? 10001.251? 0.9785? 60 =32.25k? 1.25-1? 14501.25? 6.421.255Ni =? 2.702? 10? 0.837? 0.01286? )-1? ? (1000601.251? 2.702? =20.61k? =1.03? (1-0.05)? 105p1 5=0.9785? 10 =2.8? 105(1-0

22、.05)p2 5=3.024? 10 I=2.8? 105(1-0.05)p1 5=2.702? 10 =6? 105(1+0.07)p2 5=6.42? 10 Ni=32.25+20.61=52.86k? 轴功率：取 m=0.92中 型压缩机 52.86=57.2k? e0.92 电机功率 NN0=e取 e=0.97皮带转动 57.2=57.2k? 0.97N= Ni 取电动机功率 =1.05? N0=1.05? 59.2k? =62.2k? 12、试计算天然气压缩机第四级气缸指示功率和等温指示功率。 已知：( 1)该级气缸参数尺寸，缸径 D=200mm，行径 S=320mm 转速 n=37

23、5rpm，活塞杆直径 d=70mm 相对余隙容积 =0.14气缸为双作用 (2)压送天然气参数：进气压力 p1=16.8? 105pa(绝)排气压力 p2=43? 105pa(绝) 进气温度 t1=350C 排气温度 t2=950C 天然气临界压力 pc=46.78? 105pa 临界温度 Tc=210.86k 绝热指数 KT=1.256 解(1)指示功率 KT-1 ? Z+ZKKT ? p212T Vhn Ni=-p11? 1? ()1000KT-1? p2Z? 1? 1? =p1(1-1)=16.?8 105(1-0.02)=16.46? 105 p1 =p2(1+ 2)=?43105(1

24、+0.04)=44.72? 105 p2 1m=1+0.88(k-1)m -=1( -1)=1+0.88(1.256-1) 1? ? =1.23321.233243? ? =1-0.14(-1) ? 16.8? ? ? =0.84 Vh=(2D2- d2) 4s=(2? 0.22-0.072) 4? 0.0189m3 压缩性系数 16.8298进口 pr=0.36 Tr=1.41 Z1=0.965 46.78210.86 43368出口 pr=0.92 Tr=1.75 Z2=0.95 46.78210.86 1.265-1? 0.965+0.951375? 44.721.2655Ni=? 16.46? 10? 0.84? 0.0189? )-1? ? (100060? 16.462? 0.965? =181.59k? ? 0.992=180.18k? NT=p11375430.965+0.95 p1Vhn ?n 1=6.8? 105? 0.0189? 0.84 n? 1000p210006016.82? 0.965 =155.41 N-T155.41 -Ti=i=0.86 Ni180.12 13、写出如题图所示三列对置压缩机(曲柄错角 120)的一阶、二阶往复惯性 力矩表达式(在计算惯性力短时认为第二列惯性力不产生惯性力短)，分析其平 衡情况。设各级往复运动部分质量相等即 mp1