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第一部分 热力计算

一、 初始条件

1. 排气量： QN=20Nm3/min 2. 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： PS0=0.4 MPa（绝对压力） 5. 排出压力： Pd 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： tS0=35℃(TS0=308°K) 8. 排气温度： td0=45℃(Td0=318°K) 9. 压缩机转速： n=740rpm 10. 压缩机行程： S=120mm 11. 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= QN×［P0×TS0／（PS0-ψ×Psa）×T0］ 进气温度状态下的饱和蒸汽压为Psa=0.005622 MPa P0 =0.1MPa T0=273°K

其余参数详见初始条件。

Q= 20×［0.1×308／（0.4-1×0.005622）×273］=5.72m3/min

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四、 级数的选择和各级压力

要求为四级压缩

P25.1总压缩比ε=d40==62.75

0.4PS10

0ε10=ε20=ε30=ε40=462.75=2.8145 求出各级名义压力如下表 级别 PS0(MPa) Pd0(MPa) 1.1258 3.1686 8.918 25.1 P压力比ε=d0 PS000.4 Ⅰ 1.1258 Ⅱ 3.1686 Ⅲ 8.918 Ⅳ 五、 计算各级排气温度 查各组分气体绝热指数如下：

2.8145 2.8145 2.8145 2.8145 CH4: 94% K=1.308； CO2: 0.467% K=1.30 N2: 4.019% K= 1.40； C2H6: 1.514% K=1.193

r10.940.004670.040190.01514=∑i＝＋＋＋=3.2464

Ki?1 K?11.308 ?11 .3?11.4 ?11.193 ?1得K1=K2=K3=K4=1.308

一级进气温度tS1=35℃，考虑回冷不完善，二三四级进气温度取tS2=

tS3=tS4=40℃ 吸 气 温 度 绝 热排 气 温 度 级压力比 K?1K?1指 数?0K 0 00000 0K别 tS ℃ TS °K εt℃ dT= T°K ?dSK 35 308 2.8145 1.308 1.276 393 120 Ⅰ 40 313 2.8145 1.308 1.276 399 126 Ⅱ 40 313 2.8145 1.308 1.276 399 126 Ⅲ 40 313 2.8145 1.308 1.276 399 126 Ⅳ 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=λVλPλTλg 1. 容积系数λV

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(1) 相对余隙容积a，取a1=0.2；a2=0.2；a3=0.2；a4=0.2 (2) 膨胀过程的多变指数m，

m1=1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231 m2=1+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271 m3=m4= K=1.308 (3) λV1=1－a1(?1

10m1

－1)=1－0.2(2.814511.231－1)=0.736 －1)=0.749

λV2=1－a2(?2λV3=1－a3(?301m21m3－1)=1－0.2 (2.8145－1)=1－0.2(2.814511.271011.308－1)=0.759

λV4=1－a4(?4－1)=1－0.2 (2.8145－1)=0.759

2. 压力系数λP，取λP1=0.98；λP2=0.99；λP3=1；λP4=1

3. 温度系数λT，取λT1=0.96；λT2=0.96；λT3=0.96；λT4=0.96 4. 气密系数λg 01m411.308漏 气 部 位 一级 二级 气阀 三级 四级 一级 二级 三级 四级 活塞环 一级与一列平衡容积 二级与二列平衡容积 三级与一列平衡容积 四级与二列平衡容积 一级 二级 填料 三级 四级 总相对损失ΣV 1λg= 1??V相 对 值V 一级 二级 三级 四级 0.02 ---- ---- ---- ---- 0.02 ---- ---- ---- ---- 0.02 ---- ---- ---- ---- 0.02 0.005 ---- ---- ---- ---- 0.01 ---- ---- ---- ---- 0.02 ---- ---- ---- ---- 0.02 0.005 ---- ---- ---- 0.01 0.01 ---- ---- 0.015 0.015 0.015 ---- 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 ---- ---- ---- 0.01 0.01 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 0.095 0.085 0.075 0.06 0.913 0.922 0.93 0.943 各级排气系数λH如下： 级别 λV Ⅰ 0.736 Ⅱ 0.749 Ⅲ 0.759 λP 0.98 0.99 1 λT 0.96 0.96 0.96 λg 0.913 0.922 0.93 λ=λVλPλTλg 0.632 0.656 0.678