Расчетная часть-Расчет поршневого бурового компрессора КТ-6-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет поршневого бурового компрессора КТ-6-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Исходные данные
Подача приведенная к условиям рабочего давления Q = 4 м3/ мин
Рабочее давление Р2ll = 0,9 МПа
Показатель степени политропы n = 1,3
Коэффициент пропорциональности Е = 0,1
Массовый расход Gm = 8,63 * 10-2 кг/с
Температура Т1= 293К
Газовая постоянная для воздуха R =287

Определим действительный рабочий объём V lД первой ступени, необходимый для вытеснения одного килограмма газа за один ход:
Pl1Vlд1=RTl1
Тогда


где - абсолютное давление газа на входе в первую ступень, Па
R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг*К)
- абсолютная температура газа на входе в первую ступень, К
Вредный объём Vm1 принимается как «Е» от действительного рабочего объёма

Определим кратность сжатия ступеней Х:


где Х – кратность сжатия компрессора в целом;
Х1 и Х2 – кратность сжатия первой и второй ступеней компрессора;
и - давление соответственно на входе в первую ступень и на вывходе из второй ступени.
Определим давление газа на выходе из первой ступени:

Определим объём который занимает газ, оставшийся в объёме после снижения его давления от до при последующих всасываниях. Из уравнения для политропного процесса:



где n – показатель политропы процесса расширения.
Определим объём рабочей камеры в начале такта сжатия первой ступени реального компрессора:

Определим КПД:

Определим объём рабочей камеры в конце такта сжатия первой ступени. Для политропного процесса сжатия:

Определим объём газа, вытесняемого из первой ступени в промежуточный теплообменник:

Определим температура газа на выходе из первой ступени сжатия. Для политропного порцесса:


Расчет первой ступени считается законченным и начинается расчет второй ступени.
Определяем объём газа, после прохождения промежуточного теплообменника. Для изобарного процесса

где - температура газа на входе в теплообменный аппарат
- температура газа на выходе из теплообменного аппарата

С учетом того, что температура газа на входе в теплообменный аппарат
равна температуре выхода из ступени , а температура газа на выходе из теплообменного аппарата должна быть равна температуре входа в ступень уравнение можно представить в виде

Действительный рабочий объём второй ступени принимаем равным

Вредный объём второй ступени принимаем равным

Определим остаточный объём который замет газ, остававшийся в объёме после снижения его давления от до при следующих всасываниях.
Из уравнения для политропного процесса

Определим объём рабочей камеры в начале такта сжатия второй ступени

Расчет конструктивных элементов компрессора
Определим потребное изменение объёмов первого и второго цилиндров в единицу времени при массовой производительности компрессора G


Определим потребное изменение объёма первого и второго цилиндров за один (двойной) ход поршня


где n0 – частота возвратно-пступательного движения поршней компрессора, принимается в пределах от 50 до 300 двойных ходов в минуту, а так как нам нужна частота в секунду делим число оборотов на 60.
Ход поршней h1 и h2 соответственно первого и второго цилиндров могут быть конструктивно приняты в соотношении с их диаметрами d1 и d2 а именно:
и
Тогда из уравнений


следует, что диаметры первого и второго цилиндров могут быть определены как:



Расчет привода
Рассчитаем удельную работу совершенную при сжатии одного килограмма газа от до . Для двухступенчатого компрессора:

Определим полезную мощность компрессора с учетом производительности G

Пренебрегая энергией расширения газа вредного пространства и механическими потерями в компрессоре и считая КПД клиноременной передачи равным 0,95 мощность двигателя определим как :