【doc】活塞式压缩机级间冷却器冷却效率影响排气量问题探讨

1、活塞式压缩机级间冷却器冷却效率影响排气量问题探讨薅船,1994年第2期活塞式压缩机级问冷却器冷却效率.影响排气量问题,掺讨,.一,一.竺石家庄化肥厂基建指挥部./【提要】以2n45一ls6/32o氮氢气压缩机寿倒,计算出7衄问水冷器冷却教率时排气量的影响程度,并列举了提高级问水冷器冷却效率的有效逢径.我国中型氮肥厂目前大都采用活塞式压缩机作为氢氮气压缩机,一般最终排气压力为32mpa,并采用多级压缩来实现.为缓冲气缸脉动,减轻压缩机的振动,降低压缩功耗,在气缸与气缸之间都设有缓冲器,冷却器,分离器.设置冷却器的目的,其一是*q5qql,靶省擘瘟市为保护下一级气缸零件不量损坏,将气体中央带的抽雾

2、及水汽冷凝成液滴,以便在分离器中分离出来其二是降低下一级气缸的气体入口温度,以降低功耗.一般认为气体由一级气缸吸入后,如若中间不增加新的泄漏,最后一级排气量不焊.这就造成在施焊第二道焊缝时,使背面原有焊缝熔台线附近的母材温度再次在敏化温度区接受二次热作用.由于晶界贫铬区的形成,使叶轮在与腐蚀介质接触时,靠近母材晶界的贫铬区就产生刀状腐蚀.叶轮的叶片和轮盖的材质均是1crltni2马l氏体不锈钢,可焊接性较差,焊后残余应力较大丽容易产生裂纹.在叶轮设计组焊蓝图中没有注明焊后进行热处理工艺.如果不对焊缝热影响区进行适应的热处理,则可能在使用中引起腐蚀开裂.3建议3.1从解决氧化炉铂金同触媒破损和提

3、高氧化炉的氧化率入手,减少氧化氮中的氨含量同时对气体冷却洗涤器中的稀硝酸进行定期检验,若酸中的铵盐偏高时就应更换新硝嗽使进八透平压缩机气体中的铵盐粉尘含量降到最低.3.2改用新鲜自来水冲洗中冷器内铵盐,腐蚀现象可能会减轻.因新鲜水中cl一含量比工业循环水中cr含量低两倍以上.3.8对叶轮的制造工艺进行台理调整,使第二道悼缝产生的敏化温度区不落在第一道焊缝表面的过热区上.如果焊接工艺无法调整,能否考虑对焊后的叶轮再进行一次热处_理.8.4建议叶轮的叶片和轮盖采用双相组织的不锈钢材料,利用铁素体相阻止刀状腐蚀的深入发展,或选用超低碳的母材和焊接材料,提高工件的可焊接性.,参考文献1张主l隹.蚌接工

4、艺与失效舟折.机械工韭出妊社.1a.2脯世募.怿钢虚力焉蚀班震.科学出版枉,1町t.;美瞳奎学套.生效分析与预防.机械工生出版扯.1们6.(腔稿辞期19骄一口1-18)19,94年第2期中氮肥变,邵认为压缩枫级间水冷器的冷却效果不好,只会增高下级气缸气体的温度和压力,也就是说,级阈冷却器的冷却效率只影响压缩机的电耗)不影响排气量.而笔者认为不能忽视压缩机级间冷却器冷却效率对排气量的影响.下面对这一问题进行探讨.1级问冷却器的冷却效率黟响打气量问题讨论l压缩机的排气量(亦称打气量)通常矩指单位时间内压缩机最后一级气缸排出的气体,经换算到第一级进口状态时的气体体积值.有时也称为压缩机的实际生产能力

5、在压缩机每一级气缸中,为避免活塞端面受热膨胀与气缸盖发生撞击而留有一定的线性余隙.当压缩机吸气时,余隙容积中的残存气体膨胀,占去r定的吸气容积,使吸八气量减少假若级问水冷器的冷却效果不好l气体温度将升高,由于水冷器及气体管道等气体空间不变,根据p/t=常数可知,气体压力必将上升,e余隙中残存的气体膨胀之前的压力要上升,而余隙容积一般是不变的.这样,当吸入状态不变,气缸吸气时,余隙客积中残存气体膨胀所占击的吸入空f可也要增加,即造成气缸吸入气鼙破少,排气量也就减少了.2级间水冷器冷却效果影响压缩机排气量计算.1.2.1计算公式的推导,图l为压缩机实际压缩过程的示功图,图瑕中的曲线表示压缩机实际工

6、作过程中气缸南的压力随活塞移动而发生的变化.其中:12为气体实际压缩过程,在这一过程中,多变压缩指数n常数i23为排气过程,排气时气缸内的压力略高于排气管道处的压力34为余隙内气体的膨胀过程,余豫内的气体由压缩终了时的压力膨胀?67图1压缩机示功图到吸气时的压力,多变膨胀过程指数m4-常数41为吸气过程.对一台现有的压缩机,其行程窖积和余隙容积是已知的,若能求出余隙中的残存气体膨胀之后所占去的容积,则就可以求出排气量e一1囤i中的关系可得到:实际压缩过程中膨胀过程指数m是变化的,为求,必须以一条过程指数m为定值的曲线米代替真实的膨胀过程曲线(困中的虚线34),而且要保证该曲线的两个端点过3点和

7、4点,这条曲线的方程可用下式表示pv=常数,点3(p:?v)和点4(p?v)必须满足上式,由此可得到:p:=pl:,整理得:v=(p2/p1)/m<2)将(2)代入(1)式得?e=h+一.(p2/pi)/m=v一v(p:/p1),一1(鲁)l_,)(3)?68?中氮肥1994年第2期若将3点移至水冷器之后,整个压缩过程就可近似看作等温压缩,则m=1,代入(3)式得:vb=小一鲁(鲁一)式中pz水冷器后的气体压力尸气缸入口压力.假设某一压缩机的水冷器由于水质不好,水冷器结垢严重,水冷器后气体温度由t升到tb,相应气体压力fhpi变为p,则a状态时,vba=一(pa一)b状态时,排气量为;卜

8、(一)(6)由a状态到b状态,所影响的i排气量为ljv=l00%(7)%弱v=(pb-p*.%将(g)代入(8)整理得:.,!=!,100%(1o)式中一/-相对余隙容积,压缩机确定后,此比值为常数,p气缸的压缩比即某一气缸的排气压力和吸气压力之比,压缩机确定后,此比值亦为常数,正常情况下水冷器出口气体温度,一般等于气缸口温度,压缩机定型后,此值为已知数据,(t一丁)a状态到b状态的温升2.2实例计算一下面以2n45156l/320型氮氢压缩机的实际运行数据计算级间_冷却器的冷却效率对压缩机打气量的影响程度.i此压缩机吸入气体压力为0.106mpa,最终排气压力为32mpa,;六级压缩,即用六

9、个气缸来完成气体的提压任务.2.2.1第l级气缸的计算吸入气体压力为0.106mlpa,吸温度5o,气缸排出气体压力为0.2nfpa,相对余隙容积/=l3%.,当l级水冷器出口气体温度由50升至55(3时,影响l级排气量的百分比为:豢1一o.13【等v啊一,1)正常情况下,压缩机的排气量为9360nms/h,则z/vb=9360b%=93600.747=69.919(nm/h).假设1级水冷器出p气体摩由0升到60,则.b=1.49z!(计算过程同上)lb=93601.494%=l39.838(nm/h)1994年第2期中氮肥?69?附表蚝教目2.1456_,压堆此s2.s2672.61220

10、相时书球()1s8b1010ivb瘩0.8160.2s0.sb20.4b10s8t术冷嚣暑气体温度由50升王55对lrb(nma/h)t65t80.2s2s5.7fi55.o2256.225av日1.6520.646b.t640.9620.714日蹲嚣后气作温虎由50丹王b0时vb(nm吖h)157556o.46671.51090.0.jt2.46若1级水冷器出口温度由50升至6o,则b%=2.241%.b=209.758(nm./a)若1级水冷器出口气体温度由5o升至7o,则tziv日=2.988zivb;279.677(nm./h).2.2.2第2级气缸至第6级气缸计算计算过程与第一级完垒

11、相同,计算结果如表所示.假若六台水冷器后气体温度都由50升至6o,则各级少打气量分别为t第1级139.838nnl./a第2级(9360139.838)1.632%=9220.1621.632150.473nm0/h第3级(9220.162150.473)0.646%=5文59nm./h第4级(9069.68958.59)0.764%=68.845nnl./h第5级(9011.09968.845)0.962%=86.025nnl/h.第6级(8942.25486.025)0.774%=8.547nm/h整台压鳍机减少打气量为572.318nm./a,即压缩机的排气量由9630nm./h降为8787nm./h.3提高水冷器冷却效率的途径3.i压缩机循环求实行闭路循环,并配制加药系统,提高水质,以避免在冷却器管壁上结碳酸钙垢,提高水冷器效率.3.2在压缩机停车时,用碳