化工机械毕业设计(DOC)

四川理工学院毕业设计（论文）第1章绪论压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。

它的种类很多，用途极广．故有“通用机械”的称呼。

随着科学技术的发展得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不对少的关键设备之一。

1.1压缩机的应用压缩机的具体应用主要有以下几方面:1.1.1化工及石油化工工艺化工生产中经常需将气体压力提高，以利于化学反应。

例如化肥生产中氨的合成要求把氢、氮合成气加压到15Mpa或24MPa以至32Mpa以上；尿素生产中需将二氧化碳加压到15Mpa;石油裂解加压要求把氢气加压到15Mpa或32Mpa;高压聚乙烯的聚合反应要求把乙烯气加压到250Mpa甚至更高，这些场合都使用往复活塞式及离心式压缩祝。

1.1.2动力工程用矿山、机械及国防工业常用压缩空气作为风动机械的动力气源，要求空气压力为0.6 1.5Mpa，气动控制仪表及自动化装置需要压力为0.6Mpa的空气源。

海上油田注气用压缩空气压力高达70Mpa。

1.1.3制冷工程和气体分离用冰箱、冷库和空调器等制冷装置中却不可缺少压缩机，压缩机在这里的作用是提高气态制冷工质的压力来提高其冷凝温度以便构成制冷循环。

现用制冷工质有氨及氟里昂等，普通制冷压缩机的压力一般为0.8～1.4Mpa。

将空气分离成氧和氮的空分装置中有空气压缩机及氨气压结机。

按空分流程的不同，所需的压力有0.5～0.6Mpa、1.5～2.5Mpa及15～22Mpa等多种，所以压缩机密满足工艺上对压力的要求。

1.1.4气体输送为克服气体在流动过程中的阻力损耗需用压缩机或鼓风机给气体补充能量。

远程输送煤气的压缩机压力可达3Mpa。

气体充瓶需用压缩机，一般氧气瓶压力为15Mp a，二氧化碳瓶为5～6Mpa。

循环压缩机也是为了弥补气体在设备及管路中循环流动导致压力降低而设立的增压机械。

1.2压缩机的分类1.2.1容积式压缩机第1章绪论容积式压缩机的工作原理是依靠气缸工作容积周期性的变化来压缩气体，使气体压力提高。

按其运动特点的不同，又可分为往复式压缩机和回转式压缩机典型的往复式压缩机是活塞式压缩机，它是依靠气缸内作往复运动的活塞来压缩气体的，气缸上设有进气阀和排气阀，用来控制气体的进入或排出，根据实际需要，往复活塞式压缩机可以做成逐级压缩的形式，即为多级压缩。

工业上应用的多级压缩机级数可达6～7级，级数越多，排气压力越高。

回转式压缩机内无往复运动件，它是依靠机内转于回转时产生容积变化而压缩气体的。

按照结构型式的不同，可分为滑片式和螺杆式两种。

1.2.2速度式压缩机速度式压缩机分为两种：一种的工作原理是靠机内作高速旋转的叶轮，使吸入的气流能量头提高，并通过扩压元件把气体的动能头转换成所需的压力能量头这种压缩机根据气流方向的不同，又分为离心式和轴流式压缩机。

另一种的工作原理是高压的亚音速引射气体通过拉伐尔喷嘴后，以超音速进入压缩机的吸入室，进行绝热膨胀，并产生压力降，使吸入室的压力低于被引射气体的压力，气体被吸入并同引射气体温合成为混合气。

在混合段，相互混合的两种气体进行速度等化和升压，在喉部段和扩压段，混合气的速度等化已经完成，并达到所要求的压力。

这种压缩机为喷射式，它应用于轻工业等部门低值热源热量回收上1.3活塞式压缩机的特点由于各类压缩机的工作原理不同，它们的工作特点、性能和所适用的范围也不同，其中活塞式压缩机有以下特点。

（1）适用压力范围较广，其排气压力从低压到超高压均可，在压力较高的场合下显示出其他类型压缩机不可比拟的优越性。

目前工业生产中，其排气压力已经达到350Mpa．实验室中可达到1000Mpa的水平。

（2）适应性较强此种压缩机诽气量范围较广，可适应所要求的任意流量，排气压力波动时，排气量比较稳定。

在小气量下工作也能保持较高的效率，而且排气压力对排气量的影响较小，气体的密度对压缩机的性能影响也不大，因此，往复活塞式压缩机的通用性非常好。

（3）热效率较高此种压缩帆压缩气体过程属于封闭系统，压缩效率较高，大型缩机绝热效率可达80%以上。

（4）由于绝大多数活塞式压缩机用油润滑气缸，所以气体带油污。

气体质量要求较高时，气体的净化任务繁重。

四川理工学院毕业设计（论文）（5）由于存在往复运动惯性力，转速不能过高。

排气量较大的压缩机，外形尺寸和基础都较大。

（6）排气不连续，气体压力有波动，容易造成气流脉动和管路振动，损坏管路系统。

（7）易损件多，维修量较大。

1.4气体压缩机的技术现状及发展趋势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、新氢压缩机，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。

其中，水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机制造技术已接近或达到国际同类产品先进水平，往复式活塞压缩机达到国际同类产品水平。

离心式压缩机的国际发展方向是压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现；高压和小流量压缩机产品不断涌现；三元流动理论研究进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；采用噪音防护技术，改善操作环境等。

往复式活塞压缩机发展方向为大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可塑性好、排气净化能力强；普遍采用撬装无基础，全罩低噪音设计，大大节约了安装、基础和调试费用；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，使气阀寿命大大提高；在产品设计上，应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等，提高计算准确度，通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数，以提高新产品开发的成功率，压缩机机电一体化得到强化。

采用计算机自动控制，自动显示各项运行参数，实现优化节能运行状态，优化联机运行，运行参数异常显示，报警与保护；产品设计重视工业设计和环境保护，压缩机外型美观更加符合环保要求等。

第2章总体设计第2章总体设计设计活塞式压缩机应符合以下基本原则：1、满足用户提出的排气量、排气压力，及有关使用条件的要求。

2、有足够长的使用寿命（应理解为压缩机需要大修时间间隔的长短），足够高的使用可靠性（应理解为压缩机被迫停车的次数）。

3、有较高的运转经济性。

4、有良好的动力平衡性。

5、维护检修方便。

6、尽可能采用新结构、新技术、新材料。

7、制造工艺良好。

8、机器的尺寸小，重量轻。

但是，上述原则往往是彼此矛盾的。

例如尺寸小、重量轻与运转经济性有矛盾。

若从较高的经济性考虑，要求机器取用较多的级数，而级数增多，则机器结构比较复杂，尺寸增大，重量增加。

同样，提高机器的转数，虽能减小机器的尺寸和重量，但转数增加，压缩机效率下降，零件易磨损，影响使用寿命。

因此，对于压缩机设计者来说，重要的是根据压缩机的用途，掌握其主要要求，在保证主要要求的前提下，尽量满足其他的要求。

总体设计的任务是：选择结构方案、主要参数、相应的驱动方式，以及大体确定附属设备的布置。

压缩机的技术经济指标是否先进，能不能很好的满足使用要求，很大程度上决定于总体设计阶段的考虑是否周到和适当。

如果总体设计不当，就会给压缩机带来“先天不足”的缺陷，要消除它的后患，就比较困难。

因此，总体设计是设计压缩机最重要的环节。

为了是总体设计能达到既符合多快好省的方针，又符合用户的特定要求，在总体设计时应广泛搜集国内外同类型或相近机器的资料，进行充分的分析比较，提出几个方案，通过热力计算，动力计算，初步确定主要零件的主要尺寸，在分析研究的基础上，选出最符合要求的总体方案。

2.1结构方案的选择活塞式压缩机的结构方案由下列因素组成：1 ）机器的型式；2 ）级数和列数；3 ）各级气缸在列中的排列和各列间曲柄错角的排列。

四川理工学院毕业设计（论文）2.1.1结构型式的选择由于本设计的题目是：3m2/min V型空气压缩机设计及振动分析，所以本设计的压缩机的型式是V型空气压缩机。

V型压缩机同一曲拐两列的气缸中心线夹角可以做成90°、75°、60°等；90°时平衡性最佳，但为了结构紧凑起见，做成60°的居多，也可以做成双重V型。

2.1.2运动机构的结构及选择活塞式压缩机的运动机构有：无十字头与带十字头两张。

无十字头运动机构的特点是：结构简单、紧凑，机器高度低，相应的机器重量较轻，一般不需要专门的润滑机构。

但是无十字头的压缩机只能做成单作用的，所以，气缸容积的利用不充分（因为活塞与气缸之间，只在活塞的一侧形成工作腔），气体的泄露量也较大，气缸工作表面所受的侧向力也较大，因而活塞易磨损，另外，气缸中的润滑油也难于控制。

无十字头的压缩机一般只适于做成立式、V型、W型和扇形的结构，所以本设计压缩机选择无十字头的运动机构。

2.1.3级数选择和各级压力比的分配选择压缩机的级数是一个比较复杂的问题，设计时，通常总是从分析工作条件相通或相近的现有机器入手，来确定新机器所需的级数，下表为工业上常用的各种气体压缩机的级数。

表2-1 工业上常用的各种气体压缩机的级数第2章总体设计20至40大气压3至5中压空气分离装置3至440至100大气压2.5至3低压空气分离装置 3根据本设计所给的参数：选择2级压缩。

级数确定后，再按等压比的规律，求得各级的压力比ε。

εt=（2-1）式中εt——压缩机的总压力比。

但实际上，由于下列原因，根据等压比求出的各级压力比，往往需要进行必要的调整：1、在大型压缩机中，有时为了提高Ⅰ级气缸的容积系数，以便减小机器尺寸和重量，有意使Ⅰ级的压力比ε1取得较低，可按下式选取：ε1=（0.9～0.95）（2-2）2、为了确保各级排气温度比较均匀，Ⅰ级的吸气温度往往比较低，所以有意把Ⅰ级的压力比ε1提高一些。

3、如果压缩机可能要超过规定的排气压力值下工作，或者所用的调节方式（如余隙容积调节和部分行程调节）要引起末级压力比上升而造成末级气缸温度过高，末级压力比εz值取得比较低，可按下式选取：ε1=（0.9～0.75）（2-3）4、在高压或超高压情况下，为了使各级的功大致相等，以便通过曲柄错角的排列获得较均匀的切向力图，有意使后面级的压力比取得较小。

5、为了使压缩机的活塞力比较均匀以便获得较高的机械效率，各气缸相对余隙容积不一致以及气缸尺寸的圆整等原因，也往往要使实际的各级压力比的分配与等压比分配的规律有偏差。

6、工艺流程中对操作压力按段有特殊要求，这时压缩机各级压力比需按段求取，各级压力比相等的条件往往不能维持。

根据所有条件：吸气压力：0.1MPa（绝），排气压力：0.7MPa.所以，四川理工学院毕业设计（论文）=7取=0.9×≈2.5所以P s1=0.1MPa P d1= P s1ε1=0.25MPaP s2=0.25MP a P d2=0.7MP a所以，=2.82.2压缩机转数和行程的确定转数和行程的选取对机器的尺寸，重量，制造难易和成本有重大影响，并且还直接影响机器的效率、寿命和动力特性。