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循环压缩机气阀功耗的工程计算与应用
石 油 化 工 设 备 技 术 ,2016,37(5)????1???? PetroGChemicalEquipmentTechnology
循环压缩机气阀功耗的工程计算与应用
王 满1,潘 树 林1,广 柯 平1,欧 胜 芳2
(1.广西大学化学化工学院,广西 南宁 530004;2.浙江浙欧气阀制造有限公司,浙江 温州 325006)
摘 要:阐述了循环压缩机气阀功耗的简易计算方法,得到了循环压缩机气阀功耗的工程计算公式. 针 对 D-12/288-314 氮 氢 气 循 环 压 缩 机 气 阀 功 耗 过 大 的 问 题,从 结 构 型 式、流 道 数、升 程 等 方 面 进 行 气 阀 改 造,并对比计算了改造前后气阀的功耗.D-12/288-314 氮 氢 气 循 环 压 缩 机 电 机 电 流 实 测 结 果 表 明,改 造 后 气 阀 的 功 耗 大 幅 下 降 ,与 计 算 结 果 基 本 吻 合 .
关 键 词 :循 环 压 缩 机 气 阀 功 耗 工 程 计 算 应 用
压缩 机 中 气 阀 的 功 耗 约 占 轴 功 率 的 5% ~ 20%,这对压缩 机 的 效 率 有 极 大 影 响 .【1】 由 于 压 缩机气阀功耗计 算 较 复 杂,通 常 压 缩 机 气 阀 设 计
时 ,并 不 计 算 气 阀 的 功 耗 ,仅 根 据 经 验 来 限 制 气 阀
阀隙平均马 赫 数 .【2】 循 环 压 缩 机 进 气 压 力 较 高,
压 比 较 小,气 阀 功 耗 在 压 缩 机 轴 功 率 中 占 比 更
高【3】,近年来,常出现循环压缩机因气阀功耗过 高
而导致压缩机电机电流过大等问题 .【4】 循环压 缩
机 气 阀 设 计 时 ,需 计 算 气 阀 功 耗 .
1 循 环 压 缩 机 气 阀 功 耗 的 工 程 计 算 把 气 阀 视 作 一 节 流 元 件 ,气 流 流 经 气 阀 时 ,假
设 如 下 :1)吸 、排 气 过 程 无 热 交 换 、无 泄 漏 ,2)气 阀 工作过程中处于全 开 状 态,3)瞬 时 流 过 气 阀 的 气 体体积等于活塞 扫 过 的 气 缸 容 积,则 气 阀 所 引 起
的瞬时压力损失如下 :【5】
Δp
=ρ2
?Apvm
?
è Aeff
?
÷
?
2
?vp
?
èvm
?
÷
?
2
(1)
式 中 :Δp——— 气 阀 压 力 损 失 ;
ρ——— 气 体 密 度 ;
Ap——— 活 塞 迎 风 面 积 ;
vm ———活塞平均速度;
Aeff——— 气 阀 有 效 通 流 面 积 ;
vp——— 活 塞 速 度 .
压缩机一转中,活 塞 速 度vp 不 断 变 化,压 力
损失 Δp 也不断变化.气阀工作过程中产生的平
均相对压力损失计算公式如下 :【6】
∫ρ
?Apvm ? 2
?÷
δ=2p è
Aeff
?
x2
x2 x1
?vp
?
èvm
?
÷
?
2
dx
∫dx x1
(2)
式 中 :δ——— 平 均 相 对 压 力 损 失 ;
p——— 气 体 压 力 ;
x1、x2 ——— 气 阀 开 启 、关 闭 时 对 应 的 活 塞 位 移 .
为 计 算 方 便 ,引 入 变 量 g:
∫g =
x2 x1
?vp
?
èvm
?
÷
?
2
dx
x2
∫dx x1
(3)
代入活 塞 位 移、速 度、平 均 速 度 计 算 公 式 ,【6】
得:
∫θ2 θ1
è??sinθ
+
λ2sin2θ??÷
3
dθ
∫g = 4 π2
θ2 θ1
??sinθ è
+
λ2sin2θ?÷?dθ
(4)
式 中 :θ1、θ2 ——— 气 阀 开 启 角 、关 闭 角 ; λ——— 连 杆 比 .
现代压缩机连杆比通常在1/7~1/3.5 间,式
(4)积分过程中,忽略λ2 及更高次的项【6】,得:
g=
?
?
è
-sin32θcosθ- 32cosθ??÷
θ2
+
θ1
?
?
è
43λsin4θ÷??
4 π2
?è?-cosθ-
λ4cos2θ??÷
θ2 θ1
θ2 θ1
(5)
????????????????????????????????????????????
收 稿 日 期 :2016G04G13.
作者简介:王满,男,2014 年 毕 业 于 广 西 大 学 过 程 装 备 与 控
制工程专业,现为该 校 化 工 过 程 机 械 专 业 在 读 硕 士 研 究 生,
研究方向为压缩机工作过程.
Email:wangmanbest@163.com. 基 金 项 目:科 技 型 中 小 企 业 技 术 创 新 基 金 资 助 项 目 (13C26213302272
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