2015-06-05
1711
Расчёт основных размеров ступеней компрессора состоит в определении хода поршней, их площадей и диаметров. В основе расчёта лежит формула подачи, которая на основании сведений, приведенных в § 15.2, может быть представлена в виде:
, (16.5)
откуда следует для секундного рабочего объёма цилиндра
, (16.6)
или, переходя к геометрическим размерам,
, (16.7)
где n – число оборотов вала компрессора в мин; остальные обозначения – см. гл. 15.
Для расчёта рабочего объёма V s,1, м3, цилиндра ступени необходимо иметь числовые значения 
, a, ε, n p, n, λ T, λ Г.
Подача при условиях всасывания должна быть задана; относительный объём мёртвого пространства a, показатель политропы расширения n p и коэффициенты λ T и λ Г задаются, как указано в § 15.2 и 15.4.
Частоту вращения принимают в зависимости от подачи компрессора. Компрессоры малой подачи соединяются с двигателем непосредственно эластичной муфтой, и для них n = 730 об / мин. Компрессоры средней подачи приводятся в движение также от асинхронных электродвигателей, но через клиноремённую передачу, и в этом случае n = 400 – 500 об / мин. Крупные компрессоры приводятся в движение синхронными двигателями с n = 125 и 167 мин.
Степень повышения давления ступени компрессора определяется по данным § 16.1. При принятом числе ступеней z и заданных начальном и конечном давлениях p 1 и p к степень сжатия ступени определяется соотношением
, (16.8)
где ε к = p к / p 1; λ ε – коэффициент, учитывающий потери давления в промежуточных охладителях. В ориентировочных расчётах можно принимать λ ε ≈ 0,93 одинаковым для всех ступеней.
Рабочий объём цилиндра определяется площадью поршня Ω п и его ходом S:
V р = S Ω п . (16.9)
Для ступени компрессора, образованной поршнем одного диаметра D 1:
. (16.10)
Для ступени, образованной дифференциальным поршнем с диаметрами D 1 и D 2:
. (16.11)
Из уравнений (16.10) и (16.11) можно определить ход поршня и диаметры, приняв отношение S / D 1, рекомендуемое практикой. Для вертикальных бескрейцкопфных компрессоров S / D 1 = 0,5, для горизонтальных крейцкопфных компрессоров S / D 1 = 0,6 – 0,9.
Определение размеров цилиндров отдельных ступеней многоступенчатых компрессоров производится с учётом последовательного уменьшения объёма сжимаемого газа.
Пример 16.1. Определить основные размеры и мощность горизонтального компрессора с дифференциальным поршнем, если известно, что 
= 10 м3 / мин; p 1 = 0,1 МПа; p к = 0,9 МПа.
Охлаждение происходит в промежуточном охладителе до начальной температуры t = 25 ْ C.
Решение. Принимаем число ступеней z = 2. Газовым сопротивлением при входе в цилиндр пренебрегаем.
По указанному в (16.8)
=3,1.
Промежуточное давление за первой ступенью
р пр = εp 1 = 3,1 · 0,1 = 0,31 МПа.
Рабочий объём цилиндра первой ступени по формуле (16.7) при a = 0,03; n p = 1,2; λ T = 0,92; λ Г = 0,97; n = 500 об / мин:
м3,
поэтому 0,785 
= 0,0235. Принимаем S / D 1 = 0,7. Для определения D 1 имеем уравнение 0,0235 = 0,55 
, откуда следует D 1 = 350 мм; S = 250 мм.
При охлаждении в промежуточном охладителе до начальной температуры
0,0235 
= 0,0082 м3.
Из уравнения (16.11) получаем
0,285 м;
D 2 = 285 мм.
