亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        吸、排氣閥差異化設(shè)計提升往復(fù)壓縮機排氣量

        2020-06-08 03:52:04饒金強潘樹林
        遼寧化工 2020年5期
        關(guān)鍵詞:排氣量通流氣閥

        饒金強,潘樹林

        吸、排氣閥差異化設(shè)計提升往復(fù)壓縮機排氣量

        饒金強1,2,潘樹林1,2

        (1. 廣西大學(xué) 機械工程學(xué)院,廣西 南寧 530004; 2. 廣西石化資源加工與過程強化重點實驗室,廣西 南寧 530004)

        闡述了吸、排氣壓力損失簡便計算方法,通過研究往復(fù)壓縮機氣量發(fā)現(xiàn):吸、排氣閥有效通流面積越大,氣流壓力損失越小,排氣量越大。當往復(fù)壓縮機吸、排氣閥有效通流面積設(shè)置相同時,吸氣平均壓力損失遠大于排氣平均壓力損失,造成吸、排氣平均相對壓力損失和并非最小,因此提出吸、排氣閥差異化設(shè)計的方法減小實際壓比,使排氣系數(shù)增大,提升排氣量,推導(dǎo)出排氣量最大時的吸、排氣閥有效通流面積比。實際上,按最佳吸、排氣閥有效通流面積比分配氣閥有效通流面積時,實際壓比最小,排氣溫度也最低,為壓縮機設(shè)計提供理論參考依據(jù),并提出增加排氣量的措施。

        往復(fù)壓縮機;排氣量;氣閥;壓力損失;排氣溫度

        經(jīng)過多年的改進與研究,往復(fù)壓縮機運動機構(gòu)的設(shè)計理論及生產(chǎn)制造水平較為成熟,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上很難有顯著的提升,因此通過氣閥改造等以改善壓縮機的經(jīng)濟性更節(jié)省成本且易于實現(xiàn)[1]。Bauer等[2]研究了氣閥造成的氣體壓力損失對往復(fù)壓縮機經(jīng)濟性的影響,并指出壓縮機設(shè)計時應(yīng)考慮氣閥的余隙容積及氣流阻力損失對壓縮機排氣量的影響。Pizarro-Recabarren等[3]考慮到氣閥在開啟和關(guān)閉時的閥黏滯效應(yīng),建立了排氣閥與閥座之間環(huán)形潤滑油膜的動力學(xué)模型,并得出閥片和閥座之間油量有限時對應(yīng)初始條件下油膜的厚度。滄州大化TDI有限責(zé)任公司的2D5.5-19/12一氧化碳壓縮機[4]為提升排氣量,將一、二級的氣墊閥改為環(huán)狀閥,減小了氣閥全關(guān)時彈簧力,使壓力系數(shù)增加,并且在確保氣閥有效通流面積、閥片運動規(guī)律的前提下,減小氣閥本身的余隙容積,增大了容積系數(shù)。

        大多數(shù)學(xué)者認為吸氣閥對往復(fù)壓縮機排氣量影響很大,氣閥部分氣流通道使壓縮機余隙容積變大[6],吸氣閥全關(guān)彈簧力影響壓力系數(shù)[7],吸氣閥的節(jié)流作用影響溫度系數(shù)[8],氣閥的氣密性和閥片及時開合情況影響泄漏系數(shù)[9]。實際上,排氣壓力損失影響實際壓比,而壓比影響容積系數(shù),因此排氣壓力損失也對氣量產(chǎn)生影響。

        1 吸、排氣壓力損失對排氣量影響研究

        工程應(yīng)用中,往復(fù)壓縮機排氣量計算為:

        式中:v—壓縮機氣量,m3;0—壓縮機轉(zhuǎn)速,r/min;v—容積系數(shù);p—壓力系數(shù);T—溫度系數(shù);l—泄漏系數(shù)。

        往復(fù)壓縮機轉(zhuǎn)速提高,導(dǎo)致活塞平均速度增大,影響部件壽命,增大氣流阻力損失,而且存在電機匹配問題,成本較高,經(jīng)濟性較差。往復(fù)壓縮機設(shè)計時,總希望使用盡可能小的氣缸容積來實現(xiàn)最大的排氣量,因此為了提升排氣量,應(yīng)盡可能地增大排氣系數(shù),即最大限度地提高氣缸容積利用程度。

        式中:0—排氣系數(shù)。

        排氣系數(shù)影響因素繁多且復(fù)雜,本文主要研究吸、排氣壓力損失對排氣量的影響。泄漏系數(shù)與氣閥的氣密性有關(guān),壓力系數(shù)與吸氣閥全關(guān)彈簧力有關(guān),二者通常與吸、排氣壓力損失關(guān)系不大。容積系數(shù)與實際壓比有關(guān),并且隨實際壓比的增大而減小,而吸、排氣壓力損失會引起實際壓比升高,因此吸、排氣壓力損失會造成容積系數(shù)減小。溫度系數(shù)與吸氣閥功耗有關(guān),并且吸氣閥功耗越大,溫度系數(shù)越小,而吸氣閥功耗與吸氣壓力損失有關(guān)。溫度系數(shù)為[8]:

        式中:s—氣缸內(nèi)吸氣終了溫度,K;a—氣缸內(nèi)吸氣終了溫度,K;—絕熱指數(shù);s—吸氣平均相對壓力損失。

        將式(3)代入至消去式(2)得:

        觀察式(4)不難得出:排氣系數(shù)0可近似為容積系數(shù)v的二次函數(shù)(吸氣壓力損失極?。?,由于吸氣壓力損失s遠小于1,當v、p在0~1內(nèi)取值時,0是v的增函數(shù),因此為提高排氣系數(shù),應(yīng)盡可能增大往復(fù)壓縮機容積系數(shù)。容積系數(shù)為:

        式中:—相對余隙容積;—理論壓比,K;—膨脹指數(shù);d—排氣平均相對壓力損失。

        2 吸、排氣相對壓力損失簡便計算

        吸、排氣過程平均相對壓力損失與氣閥節(jié)流作用強弱有關(guān),計算式為:

        式中:—平均相對壓力損失;a—平均閥隙馬赫數(shù);1、2—分別為氣閥開啟、關(guān)閉時對應(yīng)的活塞位移,m;p、m—分別為活塞瞬時速度和平均速度,m/s。

        活塞瞬時速度計算公式為:

        式中:—曲柄半徑,m;—曲柄角速度,rad/s;—連桿比;—曲柄轉(zhuǎn)角rad。

        為表述簡明,引入變量:

        閥隙平均馬赫數(shù)為:

        式中:h—氣缸工作容積,m3;R —氣體常數(shù),J·(kg·K)-1;v—氣閥有效通流面積,rad。

        綜合上述,吸、排氣平均相對壓力損失為:

        觀察式(9)不難發(fā)現(xiàn):若壓縮機結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)確定后,平均相對壓力損失與氣閥有效通流面積的平方成反比,因此增大氣閥有效通流面積可以減小平均相對壓力損失。氣閥有效通流面積與氣閥安裝面積、氣閥結(jié)構(gòu)型式等有關(guān),受限于壓縮機機體大小,氣閥安裝面積不可能無限制的增大,通??梢赃x用氣閥面積利用系數(shù)高的氣閥類型。若氣流通道呈圓孔狀及條形孔狀布置時,有效通流面積不及呈環(huán)狀或者條狀[10],因此環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥的氣閥面積利用系數(shù)比舌簧閥、直流閥、菌狀閥大。環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥增加氣閥流道數(shù)和升程可以增加有效通流面積,但氣閥升程越大,閥片和彈簧越容易損壞,而增加流道數(shù)會增大氣閥余隙容積,環(huán)狀閥還存在各環(huán)運動不一致的問題。菌狀閥閥片質(zhì)量較輕,可采用增加升程來提高有效通流面積,但同樣會降低閥片和彈簧壽命。通常大閥的氣閥面積利用系數(shù)比小閥大[11],在安裝條件允許時,盡量使用大閥而不是多閥,可增大氣閥有效通流面積。

        3 吸、排氣閥差異化設(shè)計的應(yīng)用

        往復(fù)壓縮機設(shè)計時,吸、排氣閥面積通常設(shè)置為相同,但是吸氣壓力遠低于排氣壓力,造成吸氣平均相對壓力損失遠大于排氣平均相對壓力損失,使得吸、排氣平均相對壓力損失和并非最小,即排氣系數(shù)不是最大。由前文可知,只有當吸、排氣平均相對壓力損失和最小時,排氣系數(shù)最大,因此吸、排氣閥有效通流面積設(shè)置為相同并非最優(yōu)設(shè)計。吸、排氣平均相對壓力損失和為:

        式中:s、d—吸、排氣溫度,℃;s、d—吸、排氣時的變量,g;—壓縮過程指數(shù);vs、vd—吸、排氣閥總有效通流面積,m2。

        在工藝參數(shù)、往復(fù)壓縮機結(jié)構(gòu)及氣閥型式等確定的情況下,根據(jù)式(11)可知,氣閥有效通流面積越大,吸、排氣相對壓力損失和越小,排氣系數(shù)越大。氣閥總安裝面積受限于機體結(jié)構(gòu),氣閥總有效通流面積有最大極限,因此合理的分配吸、排氣閥有效通流面積比,進而減小吸、排氣相對壓力損失和,可以增大排氣系數(shù)。

        上述吸、排氣相對損失和最小值問題可建立以下數(shù)學(xué)模型:往復(fù)壓縮機其他參數(shù)確定后,在氣閥總有效通流面積即vs、vd的和為定值時,求式(11)的最小值。通過數(shù)學(xué)分析,很容易發(fā)現(xiàn)當且僅當式(12)成立時,吸、排氣相對壓力損失和最小。

        將式(12)代入式(10),不難發(fā)現(xiàn)吸、排氣平均相對壓力損失恰好相等。為了使壓縮機的排氣量增大,根據(jù)式(12)可得出,吸氣閥有效通流面積應(yīng)大于排氣閥有效通流面積,氣閥設(shè)計時,可以通過提升吸氣閥升程的方式增加吸氣閥有效通流面積;壓縮機設(shè)計時,可以采用吸氣閥比排氣閥略多的方法,提升吸氣閥的安裝面積。

        實際壓比不僅影響排氣系數(shù),還與排氣溫度密切相關(guān)。排氣溫度雖然不是往復(fù)壓縮機的主要性能指標,但在一些特殊的場合排氣溫度過高可能產(chǎn)生以下危害:活塞環(huán)和氣體密封元件高溫下出現(xiàn)塑性變形,潤滑油黏度下降,性能惡化,輕質(zhì)餾分迅速揮發(fā)甚至產(chǎn)生積碳,影響壓縮機氣閥和活塞環(huán)密封性能,而且減小了氣閥有效通流面積,嚴重時引發(fā)爆炸等安全事故。實際排氣溫度為:

        往復(fù)壓縮機設(shè)計時,通常采用降低吸氣溫度、加強換熱和分級壓縮的方式減小壓比,降低排氣溫度。吸氣溫度和壓比是工藝參數(shù),其調(diào)整難度較大,加強換熱導(dǎo)致設(shè)備增加,使成本增加。觀察式(13)不難發(fā)現(xiàn),采用式(12)分配吸、排氣閥有效通流面積時,排氣溫度最小,表明吸、排氣閥差異化設(shè)計不但可以增加氣量,而且能降低排氣溫度。特定情形下往復(fù)壓縮機設(shè)計時,若采用吸、排氣閥的差異化設(shè)計的方式使排氣溫度在許可范圍內(nèi),可避免采用降低吸氣溫度、加強換熱和分級壓縮等成本增加的方式,經(jīng)濟性更好。

        4 結(jié) 論

        吸、排氣壓力損失影響排氣量,通常氣閥有效通流面積越大,吸、排氣壓力損失越小,排氣量越大。通過研究發(fā)現(xiàn):吸、排氣閥差異化設(shè)計可以增加排氣量,推導(dǎo)出最佳吸、排氣閥有效通流面積比,按最佳面積比分配氣閥有效通流面積時,吸、排氣平均壓力損失和最小,實際壓比最小,排氣量最大,排氣溫度最低。增加壓縮機排氣量的措施有:壓縮機設(shè)計時,采用大閥而非多閥,采用吸氣閥比排氣閥略多的方式可以提升吸氣閥有效通流面積;氣閥設(shè)計時,盡量采用氣閥面積利用系數(shù)高的氣閥類型,壓比較大時,可以適當提升吸氣閥升程。

        [1]劉小龍.帶波形彈簧壓縮機氣閥工作特性研究[D].廣西:廣西大學(xué),2014.

        [2] Bauer F, Ventilwerke AH, Austria V. Valve losses in reciprocating compressors[A]. Internationnal Compressor Engineering Conference at Purdue University[C]. USA: West Lafayette, 1988.

        [3]Pizarro-Recabarren RA, Barbosa JR, Deschamps CJ. Modeling the stiction effect in automatic compressor valves[J].,2013, 36(7): 1916-1924.

        [4]趙志峰,張文革,潘曦,等.提高2D5.5-19/12一氧化碳壓縮機排氣量的方法[J]. 壓縮機技術(shù),2017(3):36-38.

        [5]李云,姜培正.過程流體機械[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

        [6]劉進文.往復(fù)式壓縮機容積系數(shù)對排氣量的影響分析[J].山西化工,2019,39(2):56-58.

        [7]唐翠華,張秀娟,袁本中. 氣閥彈簧力對壓力系數(shù)的影響及控制[J].壓縮機技術(shù),2010 (4):30-32.

        [8]饒金強,潘樹林,李偉,等.往復(fù)壓縮機氣閥節(jié)流對氣量的影響研究及仿真模擬[J]. 石油化工設(shè)備技術(shù),2019,40(5):32-36.

        [9]林槑,吳業(yè)正.壓縮機自動閥[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1991.

        [10]郁永章,孫嗣瑩,陳洪俊,等.容積式壓縮機技術(shù)手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

        [11]陳晶,唐翠華,杜曉剛,等.氣閥安裝直徑的確定[J].壓縮機技術(shù),2005,39(5):29-30.

        Differential Design of Suction and Discharge Valves to Improve Discharge Capacity of Reciprocating Compressor

        1,21,2

        (1. College of Mechanical Engineering, Guangxi University, Guangxi Nanning 530004, China; 2. Key Laboratory of Guangxi Petrochemical Resource Processing and Process Intensification Technology, Guangxi Nanning 530004, China)

        A simple method for calculating the suction and discharge pressure loss was expounded, and discharge capacity of reciprocating compressor was studied. The results showed that, the larger the effective flow area of the suction and discharge valve, the smaller the air pressure loss, the larger the discharge capacity. When the effective flow area of the suction and discharge valves was set the same in reciprocating compressor, the average suction pressure loss was much larger than discharge valves, so the sum of suction and discharge relative pressure loss was not the minimum. Therefore, the differential design method of the suction and discharge valves was proposed to reduce the actual pressure ratio, for increasing the discharge coefficient to improve the inspiration capacity. The ideally effective flow area ratio of suction and discharge valves was deduced. In fact, when the effective flow area ratio of suction and discharge valves was optimal, the actual pressure ratio was the minimum, the discharge temperature was the lowest. At last,some measures to increase the discharge capacity were also proposed.

        reciprocating compressor; discharge capacity; valve; pressure loss; discharge temperature

        2020-01-05

        饒金強(1990-),男,助理工程師,廣西大學(xué)碩士研究生在讀,湖北省黃岡市人,2013年畢業(yè)于太原理工大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè),研究方向:壓縮機及氣閥工作特性。

        TH457

        A

        1004-0935(2020)05-0517-03

        猜你喜歡
        排氣量通流氣閥
        300MW和600MW等級汽輪機通流改造經(jīng)濟性研究
        能源工程(2021年6期)2022-01-06 02:04:36
        汽輪機通流改造節(jié)能效果及經(jīng)濟性分析
        能源工程(2021年3期)2021-08-05 07:26:08
        貨運機車用壓縮機型式對比分析及選型
        往復(fù)式壓縮機氣閥泄漏故障診斷處理一例
        提高二氧化碳壓縮機排氣量方案比較
        循環(huán)氫壓縮機氣閥故障分析
        往復(fù)壓縮機氣閥故障時氣閥定位方法研究
        再生銅工業(yè)基準排氣量的比較與分析
        汽輪機通流部分故障診斷方法探究
        機電信息(2015年9期)2015-02-27 15:55:44
        600MW超臨界汽輪機通流改造及效果探究
        機電信息(2015年3期)2015-02-27 15:54:45
        午夜一区二区在线视频| 久久久久亚洲av无码专区体验| 久久国产精彩视频| 亚洲国产一区二区三区视频在线| 青青草手机在线观看视频在线观看| 国产人成无码视频在线观看| 国产偷国产偷亚洲高清| 色狠狠一区二区三区中文| 国产av永久无码天堂影院| 最新国产拍偷乱偷精品| 亚洲av永久综合网站美女| 亚洲永久国产中文字幕| 国偷自产一区二区免费视频| 国产日韩在线播放观看| 有码中文字幕一区二区| 日韩精品中文一区二区三区在线 | 人妻少妇精品久久久久久| 亚洲av男人的天堂在线观看| 国产91在线精品福利| av网站免费观看入口| 曰韩无码无遮挡a级毛片| 8888四色奇米在线观看| 精品久久久久久99人妻| 国产一区二区黄色的网站| 久久精品人妻无码一区二区三区| 国内免费AV网站在线观看| 国产成年女人特黄特色毛片免| 大桥未久av一区二区三区| 亚洲av永久无码精品国产精品| 日本口爆吞精在线视频| 久久国产精品免费专区| 日韩精品久久久久久免费| 日韩精品中文字幕无码专区| 日本女优中文字幕四季视频网站 | 蜜桃视频一区二区三区| 欧美性生交大片免费看app麻豆 | 亚洲色偷偷偷综合网另类小说| 亚洲男人综合久久综合天堂| 成人免费777777被爆出| 日韩五十路| 国产视频在线观看一区二区三区|