(往复式压缩机)作业论文.doc

1./: ;: ;: ;m/: ;1 : ; kg / ; ;m/ p ;m ;m/p ;s:t:0 ' 2 2 3 2s rad w m h m H N P Z Z KJR m A N V N k sv sv s曲轴旋转角速度, 阀片位移, 弹簧预压缩量, 弹簧刚性系数, 取一个气阀中的弹簧数, :气体常数, 隙面积, ):吸气阀瞬时有效阀( :吸气腔内气体压力, :气缸内气体容积, :气缸内气体压力, 时间, 比热比; ??《往复式压缩机数学模型及应用作业》姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 联系电话: (1) 以盖侧吸气盘片阀为例,建立气阀工作过程的数学模型。解:( 2个假设) ①忽略气体与壁面的热交换; ②气体为理想气体。对气体流动微分方程式和阀片运动规律的微分方程式联立求解,具体形式为: 式中初始条件和边界条件: (初始条件) 阀片即将离开阀座的瞬时为初始时间 0t ,相应的曲轴转角为初始角 0?。其初始???????????????????????????? wV kd dV wp p p RT k kAp ppd dp hH ZP AppwMd hd k ks s sv sv ks s psv?????])(1[1 2)( )]()([ 1 1 1 0 '22 2 2 ?????????????????0 0 00 2 2 0 0?????d yd d dy y ) ( 或则可得到式子压力。;吸气腔内的初始气体; :缸内的初始气体压力阀座出口处通道面积; :阀片受力面积; 用力; 气腔内气体对阀片的作:阀弹簧的作用力; 用力; :缸内气体对阀片的作式中(对吸气阀) 0 '0 0 '0 0 '3 '2 '1 0 '3 0 ''2 '1 '3 '2 '11 0 : 0H ZP APA p H ZP APAp p P A A F F F APF H ZP F ApF FFF p os pos os p Pos???????????条件有四个,即:初始位移、初始速度、初始加速度和气缸内气体的初始压力。阀片的初始位移 y、初始速度和初始加速度均为 0,即: (边界条件) 气缸内气体的初始压力用力平衡公式计算。阀片即将离开阀座时: 3 (2) 气流脉动对往复式压缩机性能有何影响?消减往复式压缩机气流脉动的方法有哪些? 答:气流脉动对往复式压缩机的排气量、功率消耗,对气阀工作都有影响。气体压力脉动对压缩机热力学性能的影响可归纳为四类: ,但排气量低于计算值; ,轴功率比计算的轴功率大; ; 。无论属于哪一类影响,都使得压缩机的效率降低。因气体压力脉动增加的功率损失约在 4~20% 之间。图1 为未受压力脉动影响的压缩机正常运转指示图,并作为比较各种压力脉动影响的基础。图中,a点的吸气压力和 c 点的排气压力与名义吸气压力和排气压力重合。压缩过程线 a-b 线和膨胀过程线 c-d 线用计算确定。图2表明了第一类影响。此时,排气侧的压力脉动很大,且使点 c的压力大于名义排气压力。因而在排气终了时,残留在余隙容积内的气体较正常情况下多,使膨胀过程线 c-d 从正常位置向右移动。吸气侧的压力脉动使吸气过程线 d-a 向下移动,使a点的吸气压力低于名义吸气压力。 4 图3表示指示功的变化。面积 1A 和 3A 表示减少的指示功。面积 2A 和 4A 为增加的指示功。且有 4231AAAA???,因而轴功率与计算的正常轴功率相符, 但排气量低于计算值。图4中,功损失与正常情况下气体吸、排气过程的功损失不同。面积 DL A 表示正常情况下排气过程的功损失。当排气管道上出现压力脉动时,缸内气体压力沿图上实线①变化,排气腔内气体压力沿图上虚线②变化。面积' DL A 表示气体流经气阀和管道时的损失,它与面积 DL A 相等。指示图中排气腔内气体压力与名义排气压力之间的面积,是排气腔内压力脉动引起的损失。 5 (3) 阐述(数学模型)的最优化设计过程。数学模型为研究压缩机工作过程提供了重要工具。利用数学模型可求得不同工况、不同结构参数条件下气体热力学参数的变化,指示功,排气量,气阀运动规律,……,并在此基础上进行压缩机的优化设计,或开展专题研究,如压力脉动研究;气阀升程研究等。最优化设计可以表述为:在满足约束条件时,使目标函数极小化。目标函数是设计者追求的最优指标,它与设计参数, 即自变量之间有一定关系。约束条件是自变量间的相互制约关系。在压缩机中,目标函数反映了压缩机的一种性能。由于能源对人类生活所起的重大作用,许多目标函数与压缩机能耗指标有关,要求在保证排气量的前提下耗功最小。解决上述问题的步骤如下: 一、列出数学