D~5.72~3~250天然气压缩机~计算书
天然气压缩机毕业设计说明书

本科毕业设计说明书天然气压缩机毕业设计NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATIONDESIGN学院:机械工程学院专业班级:过控09—2学生姓名:----指导教师:------副教授2013年6月1 日天然气压缩机毕业设计摘要往复式压缩机是工业上使用量大、面广的一种通用机械。
立式压缩机是往复活塞式压缩机的一种,属于容积式压缩机,其是利用活塞在气缸中的运动对气体进行挤压使气体压力提高。
热力计算、动力计算是压缩机设计计算中基本又是最重要的一项工作,根据任务书提供的介质、气量、压力等参数要求经过计算得到压缩机的相关参数如级数、列数、气缸尺寸、轴功率等以及经过动力计算得到活塞式压缩机的受力情况。
活塞式压缩机热力计算、动力计算的结果将为基础设计及整体设计提供原始数据,其计算结果的精确程度体现了压缩机的设计水平。
关键词:活塞式压缩机,热力计算,动力计算,整体设计NATURAL GAS COMRRESSOR GRADUATION DESIGNABSTRACTReciprocating compressor is a common type machine, used in the industry . Vertical compressors is a kind of reciprocating compressor, belong to the compressor , utilize the pistons in the cylinder moving to squeeze on the gas ,squeezed the gas calculation and dynamical computation is basic of compressor design’calculation, is also an important woke, according to medium, displacement, pressure of task-book, by calculating getting related parameters of compressors, such as levels, columns, size of cylinder, shaft power, by dynamical computation getting stressed status of a piston type compression. Heat calculation and dynamical computation of the piston type compressor, which is providing the design data of foundation design and the overall calculations reflect exactly the design level .KEYWARDS:piston compressor,thermal calculation,dynamical computation,the overall design摘要 (I)Abstract (II)第一章 绪论 (7)第二章 总体设计 (10)设计依据及参数 (10)压缩机结构形式的选择 ···························11 运动机构的结构及选择 ···························12 第三章热力计算 ··································15 确定各级的容积效率 ······························16 确定各级的容积系数 ····························16 选取压力系数 ·······························16 设计计算中,压力系数一般根据经验选取。
燃气设计计算书

第一章燃气规模计算一、近期规模计算1.燃气小时计算流量的确定设计采用不均匀系数法计算燃气小时流量,适用于城镇燃气分配管道计算流量,对于整个城市管网的水力计算一般用此方法。
计算公式如下:Q h=(1/n)·Q a式中:Q h —燃气小时计算流量(m3/h);Q a —年燃气用量(m3/a);n —燃气最大负荷利用小时数(h);其值n=(365×24)/K m K d K hK m—月高峰系数。
计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比;K d—日高峰系数。
计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比;K h—小时高峰系数。
计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比;居民生活和商业用户用气的高峰系数,应根据该城镇各类用户燃气用量(或燃料用量)的变化情况,编制成月、日、小时用气负荷资料,经分析研究确定。
当缺乏用气量的实际统计资料时,结合当地具体情况,可按下列范围选用。
月高峰系数取1.1~1.3;日高峰系数取1.05~1.2;小时高峰系数取2.2~3.2。
本次计算取Q a=567.26万m³,K m=1.2,K d=1.1,K h=2.7。
经计算得n=(365×24)/(1.2×1.1×2.7)=2457.9,Q h=(1/2457.7)×567.26×104=2307.9m3/h2.高峰期日平均气量的确定考虑天然气取暖情况下,该地区高峰用气时间为11、12、1、2月,平峰用气时间为3~10月。
经比较分析确定12月份为用气量最大月份,占全年总用气量22.39%。
因此的高峰期日平均气量为:Q md=Q a×22.39%÷30=42337m³(气态)换算成液态天然气:Q md=42337÷600=70.6m³(液态)3.运输时间的确定初步设计天然气由北京运往常宁市,总里程为3600公里,根据相关规范,平均车速为60公里,每天行车时间为10小时。
低压燃气管道水力计算公式

燃气管道输送水力计算一、适用公式燃气的管道输配起点压力为10KPa,按《城镇燃气设计规范》,应纳入中压燃气管道的范围。
但本设计认为,虽然成套设备的输出压力为10KPa,出站后,压力即降至10KPa以下。
整个管网系统都在10KPa以下的压力状态下工作,因此,在混空轻烃管道燃气输配过程的水力计算,应采取低压水力计算公式为宜。
二、低压燃气管道水力计算公式:1、层流状态 Re≤2100λ=64/Re Re=dv/γΔP/L=1.13×1010(Q0/d4)γρ0(T/T0)2、临界状态 Re=2100~3500λ=0.03+(Re -2100)/(65 Re-1×105)ΔP/L=1.88×106[1+(11.8 Q0-7×104dγ)/(23.0Q-1×105dγ)](Q02/d5)ρ(T/T)3、紊流状态 Re≥35001)钢管λ=0.11[(Δ/d)+(68/ Re)]0.25ΔP/L=6.89×106[(Δ/d)+192.26(dγ/ Q0)]0.25(Q2/d5)ρ(T/T)2)铸铁管λ=0.102[(1/d)+4960(dγ/ Q)]0.284ΔP/L=6.39×106[(1/d)+4960(dγ/ Q0)]0.284(Q02/d5)ρ0(T/T0)注:ΔP——燃气管道的沿程压力降(Pa) L——管道计算长度(m)λ——燃气管道的摩阻系数 Q——燃气流量(Nm3/h)d——管道内径(mm)ρ——燃气密度(kg/Nm3)γ——0℃和101.325kPa时的燃气运动粘度(m2/s)Δ——管壁内表面的绝对当量粗糙度(mm) Re——雷诺数T——燃气绝对温度(K) T——273Kv——管内燃气流动的平均速度(m/s)(摘自姜正侯教授主编的《燃气工程技术手册》——同济大学出版社1993版P551)二、燃气的输配工况条件起点压力——10KPa 最大流速——10m/s燃气密度——1.658kg/Nm3(20℃和浓度20%时)纯轻烃燃气运动粘度——1.92×10-6m2/s(0℃和101.325kPa时)燃气运动粘度——11.1×10-6m2/s(0℃和101.325kPa时)三、钢管阻力降的计算与查表结果注:1、——*因计算数据与实际数据误差过大,已无计算、列表的必要。
天然气涡旋式压缩机设计说明书

摘要本设计为涡旋压缩机结构设计,主要零件包括动涡盘、静涡盘、支架体、偏心轴及防自转机构,动静涡旋盘应用圆的渐开线及其修正曲线的线型。
首先,确定了重要结构参数,进而确定了涡旋线圆的渐开线线型。
然后进行了受力分析,结构强度及寿命计算。
最终说明了结构设计中的有关问题。
在涡旋齿线型的设计中,不仅说明了渐开线的特性和涡旋线的形成过程,而且还对涡旋线线型进行了修正。
通过以上的设计过程,我们最终得到了涡旋压缩机。
关键词涡旋压缩机动涡盘静涡盘偏心轴圆的渐开线AbstractThe design for the structural design of scroll compressors, the main parts, including moving vortex plate, static vortex plate, frame body, eccentric shaft and anti-rotation mechanism, the application of static and dynamic disk vortex involute circle and linear correction curve.First of all, to identify the important structural parameters, which determine the vortex line of the involute circle line. And then proceed to the stress analysis, structural strength and life span. Describes the structural design of the end of the problem. In the design of linear wrap, not only describes the characteristics of involute and the formation of vortex lines, but also on the linear vortex line has been amended.The design process through the above-mentioned, we have finally received the scroll compressor.Key words: Scroll Compressor;Moving vortex plate;Static vortex plate; Eccentric shaft;Circle involute目录摘要〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 I Abstract 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃II 绪言〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 第一章空气压缩机及装臵系统总体方案设计〃〃〃〃〃〃〃〃 3 第二章主要部件设计 (6)第三章涡旋齿线型的选择与绘制原理 (15)第四章压缩机附件及密封细节 (25)第五章基于NX Nastran解算器的有限元分析 (28)总结 (35)参考文献 (36)致谢 (38)绪言涡旋压缩机是国际上70年代开发应用的一种新型压缩机,它以高效率、高可靠性、低能耗、低噪音、零件数少、结构紧凑等突出优点引起许多国家的重视,被称为全新一代(第三代)压缩机。
天然气压缩因子的计算

114
CH+ CH+CO 115
y=1.20 7.36748×10-3
-2.76578×10-5
CH+ N2+ N2
122
y=0.92+0.0013(T-270)
CH+ N2+ CO2 CO2 133
N2+ N2+ CO2
223
N2+ CO2+ CO2 233
y=0.92 5.52066×10-3 3.58783×10-3
Z
= 1+
Bρ m
+
Cρ
2 m
(1)
ρm = p /(ZRT )
(2)
式中有关符号表示见本文后述的符号说明。天然气压缩因子 Z 的值由方程(1)、(2)联解
求得
(1)式中:天然气第二维利系数 B 由方程(B1)求得
B = x12 B11 + 2x1 x2 B 12 + 2x1 x3 B13 + 2x1 x4 B14 + 2x1 x5 B15 + x22 B22 + 2x2 x3 B 23 +
2x2 x4 B24
+
x32 B33
+
x
2 4
B44
+
x52 B55
(B1)
(B1)式中:x1 = xCH
(B2)
x2 = xN2 x3 = xCO2 x4 = xH2 x5 = xCO
(B3) (B4) (B5) (B6)
B11 = bH 0 (0) + bH0 (1)T + bH 0 (2)T 2 + [bH1 (0) + bH1 (1)T + bH1 (2) T 2 ]H CH
CNG加气站计算书

计算书项目名称:工号/分号:计算书名称:设备、管径及壁厚计算软件名称、版本:编制:年月日校核:年月日审核:年月日1、设备选型1)压缩机:按照在进口压力为1.2 MPa时,日加气量为2万Nm3,一天工作时间为14小时计算。
设计选用单台公称排量为1.8 m3/min的压缩机,在压缩机的进口压力为1.2 MPa 时的排气量为1.8×60×12=1296 Nm3/h.两用一备。
进气压力MPa 出口压力MPa单台公称流量Nm3/min单台小时排气量(Nm3/h)台数总排气量(Nm3/h)每天加气时间日加气量(Nm3/d)1.2 25 1.8 1296 两用一备2203 14 30844注:总排气量=小时排气量×压缩机数量×0.85日加气量=总排气量×14小时2)干燥器:小时总排气量为2203Nm3/h,选用一台处理量为2500Nm3/h的干燥器。
3)缓冲罐:按照天然气在罐中停留10秒计算如下:2203×10÷12÷3600=0.51m3。
设计选用2m3的缓冲罐一台。
4)废气回收系统工作压力不高于4.0MPa,回收罐设计压力为4.5MPa,几何容积为1立方米。
5)储气井为了满足CNG燃料汽车加气的需要,需要设置CNG储气井,公称工作压力为25MPa,最高工作压力为25MPa,选用储气井4口,单口井水容积分别为高压3立方米一口,中压6立方米一口,低压4.5立方米两口。
6)充气顺序控制盘采用机械式充气顺序控制盘,设计压力为27.5MPa,工作压力为≤25MPa。
一路进口,四路出口,其中一路给加气机直充,三路连接储气井,通过能力为2000立方米/小时。
7)双枪加气机设计压力27.5MPa,工作压力为20MPa,最大工作压力为25.0MPa,要求加气机高、中、低管三管进气。
8)调压撬设计为一路,最大通过流量为2000Nm3/h”2、管径计算根据规范及经济流速的比较,压缩机前管道的气体流速小于或等于20m/s ,压缩机后管道的气体流速小于或等于5 m/s 。
天然气压缩机毕业设计说明书

本科毕业设计说明书VW-1/18-3.5型天然气压缩机设计(热力与动力计算)VW-1/18—3。
5 NATURA GAS COMPRESSOR DESIGN (CALCULATION OF HEAT AND POWER)学院(部):机械工程学院专业班级:过程装备与控制工程学生姓名指导教师:2011年5 月17 日毕业设计任务书专业、班级姓名日期2009年3月10号1.设计题目:ZW-2.4/4—10型天然气压缩机设计2.(专题):热力与动力计算3.设计原始资料:见参考文献资料4.设计文件:说明书: 1份图纸:装配图1张、零件图1张5. 设计任务下达日期:2011年3月17号6. 设计完成日期:2011年5月17号7。
设计各章节答疑人: 8。
指导教师:李坤9。
系(室)负责人:VW-1/18—3。
5天然气压缩机设计(热力与动力计算)摘要压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械,是一种能量转换工作机。
压缩机应用范围很广,有时也称为通用机械。
自20世纪70年代石油化工大发展之后,形成了与之配套的专用压缩机,如大化肥专用压缩机、乙烯工业用“三机”等。
化工专用压缩机还包括传统的化工用压缩机。
如氯气压缩机、特殊稀有气体压缩机等,随着工业的发展和进步这些压缩机通常对材料、密封、工艺,特别是真实气体的适应性有特殊的要求。
气体压缩机石化生产装置中常用的气体压缩机有离心式气体压缩机和往复式气体压缩机。
多年来,我国压缩机制造业在引进国外技术,消化吸收和自主开发基础上,攻克不少难关,取得重大突破。
例如,催化裂化装置用的主风机和富气压缩机、加氢装置用的循环氢压缩机,乙烯三大压缩机,化肥四大压缩机组等已大量在石化生产中应用[1]。
其中天然气压缩机研究也有了突破性进展.天然气压缩机是气体活塞式压缩机的一种广泛应用于多个领域,如自用或公共充气站、天然气输送站、塑性成型、天然气加气站、特种气体压缩机、天然气、吹扫、机器制造商、石油压缩机,对经济促进作用相当明显。
天然气螺杆压缩机组的设计计算

1 前 言
态包括 : 进气压力 , 进气温度 ; () 2 工艺流程所需要的排气压力 和排气温
度 ;
在 油 气 田及 长输 气 管 道 中 , 压缩 机 组 是 其 中
必不可少的设备 , 通过压缩机增压来提供流程所
需 要 的压力 。油气 田及长 输气 管 道 中常 用 的压 缩
2 压 缩机 设计 计算
2 1 压缩机 选 型 ] .
‘
=
[P ( P , -1 d - ]
式 中
- 绝热 指数
在选用压缩机时, 首先应明确工艺要求 , 主要 有: () 1 气体性质和进气状态。用户一般提供气 体组成 , 气体组成分为上 、 限组成 , 下 计算时根据 各组分物性确定混合气体 的物性 ; 气体的进气状
2 D lnS y e i rt nC . Ld , a a 10 3 C i ) . a a a oR fg a o o ,t.D l 16 3 , h a i n re i i n n
Ab t a t C mp e s ri te k y e up n n ol g sf l . h t o fc c lt au e g c e o r so d t e d sg sr c : o rs o h e q i me ti i a e d T e meh d o a ua en tr a s r w c mp e s ra h e i s / i s n n o n t s n rd c d fu i Wa it u e . o Ke r s y wo d : n t r a ; c e c mp e s r d sg a u e g s r w o r s o ; e i s n
来 修正 。 修 正后 的压缩 机 的等熵 绝热 功率 Pt为 : a d
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第一部分热力计算一、初始条件1.排气量:Q N=20Nm3/min2.压缩介质:天然气(气体组分:CH4:94%;CO2:0.467%;N2:4.019%;C2H6:1.514%)3.相对湿度:ψ=100%4.吸入压力:P S0=0.4 MPa(绝对压力)5.排出压力:P d 0=25.1 MPa(绝对压力)6.大气压力:P0 =0.1 MPa(绝对压力)7.吸入温度:t S0=35℃(T S0=308°K)8.排气温度:t d0=45℃(T d0=318°K)9.压缩机转速:n=740rpm10.压缩机行程:S=120mm11.压缩机结构型式:D型12.压缩级数:4级13.原动机:低压隔爆异步电机,与压缩机直联14.一级排气温度:≤130℃二、初步结构方案三、初始条件换算(以下计算压力均为绝对压力)Q= Q N×[P0×T S0/(P S0-ψ×P sa)×T0]进气温度状态下的饱和蒸汽压为P sa =0.005622 MPa P 0 =0.1MPa T 0=273°K其余参数详见初始条件。
Q= 20×[0.1×308/(0.4-1×0.005622)×273]=5.72m 3/min 四、 级数的选择和各级压力要求为四级压缩总压缩比ε0=014S d P P =0.425.1=62.75ε10=ε20=ε30=ε40=475.62=2.8145求出各级名义压力如下表五、 计算各级排气温度查各组分气体绝热指数如下:CH 4: 94% K=1.308; CO 2: 0.467% K=1.30 N 2: 4.019% K= 1.40; C 2H 6: 1.514% K=1.19311-K =∑1r i -Ki =11.3080.94- +1.310.00467- +11.40.04019- +11.1930.01514- =3.2464得K1=K2=K3=K4=1.308一级进气温度t S1=35℃,考虑回冷不完善,二三四级进气温度取t S2= t S3=t S4=40℃一级排气温度=120℃<130℃符合初始条件要求。
六、 计算各级排气系数λH =λV λP λT λg 1. 容积系数λV(1) 相对余隙容积a ,取a 1=0.2;a 2=0.2;a 3=0.2;a 4=0.2 (2) 膨胀过程的多变指数m ,m 1=1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231 m 2=1+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271 m 3=m 4= K=1.308 (3) λV1=1-a 1(1110m ε-1)=1-0.2(231.112.8145-1)=0.736 λV2=1-a 2(2120m ε-1)=1-0.2 (271.118145.2-1)=0.749λV3=1-a 3(3130m ε-1)=1-0.2(308.118145.2-1)=0.759 λV4=1-a 4(414m ε-1)=1-0.2 (308.111458.2-1)=0.7592. 压力系数λP ,取λP1=0.98;λP2=0.99;λP3=1;λP4=13. 温度系数λT ,取λT1=0.96;λT2=0.96;λT3=0.96;λT4=0.964. 气密系数λg各级排气系数λH如下:七、计算干气系数μd和抽气系数μ035℃时饱和蒸汽压P sa1= 0.005622MPa;40℃时饱和蒸汽压P sa2= P sa3= P sa4=0.007374MPaψp sa1ε1=1×0.005622×2.8145=0.0175> P sa2 则μd 1=1μd2=22021110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0120S S P P = 007374.011258.1005622.014.0⨯-⨯-×4.01258.1=0.992μd3=33031110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0130S S P P = 007374.011686.3005622.014.0⨯-⨯-×4.01686.3=0.988μd4=44041110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0140S S P P = 007374.01918.8005622.014.0⨯-⨯-×4.0918.8=0.987中间级均无抽气,则μ01=μ02=μ03=μ04=1八、 计算气缸行程容积 V t 0V t10=Q1101λμμd ⋅=5.72×632.011⨯=9.05 m 3/min V t20=Q 2202λμμd ⋅0210S S P P 012S S T T =5.72×656.0992.01⨯×1258.14.0×308313=3.12 m 3/min V t30=Q 3033λμμ⋅0310S S P P 0103S S T T =5.72×678.0988.01⨯×1686.34.0×308313=1.07 m 3/min V t40=Q 4404λμμd ⋅0410S S P P 014S S T T=5.72×687.0987.01⨯×918.84.0×308313=0.375 m 3/min九、 确定活塞杆直径1.初步确定各级等温度功率N is 和最大功率NN is1=601000·P s10·Q ·ln ε0=601000×0.4×5.72×ln2.8145=39.5KW 因一二三四级压力比相同则N is1=N is2 =N is3= N is4=39.5KW两列等温功率相等,列最大功率N=is is2is1N N η+=6.039.55.93+=132KW其中等温效率ηis 由查表2-9求得。
2.确定活塞杆直径根据最大的功率查表2-10,初步选取活塞杆直径为d=60mm 。
十、 计算气缸直径一、二级气缸均为轴侧单作用的轴侧容积,应考虑活塞杆的影响。
D 10=20t1V 4d sni+π=20.0617400.129.054+⨯⨯⨯⨯π=0.365m D 20=20t2V 4d sni+π=20.0617400.123.124+⨯⨯⨯⨯π=0.220m 三、四级气缸均为盖侧单作用的盖侧容积。
D 30=sniπ0t3V 4=17400.121.074⨯⨯⨯⨯π=0.124mD 40=sniπ0t4V 4=17400.120.3754⨯⨯⨯⨯π=0.073m圆整后气缸直径D 1=360㎜、D 2=220㎜、D 1=125㎜、D 2=75㎜十一、 修正各级公称压力和温度1.确定各级实际行程容积V tV t1=()4221d D -π.S .n=()406.036.022-π ×0.12×740=8.79 m 3/minV t2=()4222d D -π.S .n=()406.022.022-π ×0.12×740=3.12 m 3/minV t3=423D ⋅π.S .n=4125.02⨯π×0.12×740=1.09 m 3/minV t4=424D ⋅π.S .n=4075.02⨯π×0.12×740=0.392 m 3/min2.修正各级公称压力3.修正各级排气温度十二、计算活塞力1.考虑损失后,计算各级气缸内实际压力及压力比,压力损失数值由图2-15查得,计算结果列表如下:2.气缸内压缩终了排气温度如下表:3.计算各列活塞力,按式1-5计算,结果列于下表十三、 计算轴功率1.实际排气量Q 0 = V t1×λ1=8.79×0.632=5.56 m 3/min2.实际等温功率N is = 601000·P s1·Q 0·ln S d P P=153.4KW3.绝热容积系数 λV1'=1-a 1(11'1m ε-1)=1-0.2(231.11037.3-1)=0.71λV2'=1-a 2(212'm ε-1)=1-0.2 (271.113-1)=0.712 λV3'=1-a 3(31'3m ε-1)=1-0.2(308.11913.2-1)=0.747 λV4'=1-a 4(414'm ε-1)=1-0.2 (308.1115.3-1)=0.724.实际各级指示功率查表得1S Z =0.99, 1d Z =0.99, 2S Z =0.98, 2d Z =0.98, 3S Z =0.96, 3d Z =0.97,4S Z =0.95, 4d Z =0.97.由于压缩机转速高,取压缩过程指数n i =绝热指数K=1.308.N id1= 601000·P s1·V t1·λv1'·1-i i n n ·[ii n n S d P P 111)''(--1]·1112S d S Z Z Z ⋅+=52.8KW N id2= 601000·P s2·V t2·λv2'·1-i i n n ·[ii n n S d P P 122)''(--1]·2222S d S Z Z Z ⋅+= 50.6KW N id3= 601000·P s3·V t3·λv3'·1-i i n n ·[ii n n S d P P 133)''(--1]·3332S d S Z Z Z ⋅+= 50KW N id4= 601000·P s4·V t4·λv4'·1-i i n n ·[ii n n S d P P 144)''(--1]·4442S d S Z Z Z ⋅+=52KW 5.总的指示功率N id = N id3+ N id2+ N id3+ N id4=205.4KW十四、 计算轴功率取机械效率ηm =0.85 N=midN η=85.04.205=241.6 KW 采用直联传动,传动效率,取ηd =1 N e '=16.241=241.6 KW 十五、 选用电动机据电动机额定功率等级,选取电机功率N=280KW 功率储备=241.6241.6-802×100%=15.8%满足功率储备为5~15%的要求。