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　　精品资料，值得下载学习！ 毕 业 论 文 离心式压缩机的设计 姓 名 院（系） 机电工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 081 学 号 指导教师 职 称 论文答辩日期 2012 年 5 月 20日 仲恺农业工程学院教务处制 精品资料，值得下载学习！ 学生承诺书 本毕业设计是在老师的指导下独立完成，没有抄袭别人的结果。毕业设计所采用的数据及原理除小部分是通过查找相关文献资料得到，其余数据都是来自计算，绝对没有捏造成分。本人郑重承诺：本人愿对文章负全部责任！ 本人签名： 二零一 二年五月十日 精品资料，值得下载学习！ 摘 要 . 3 1 前言 . 5 心式压缩机技术现状和发展趋势 . 5 心式压 缩机发展方向 . 6 2. 离心压缩机气动参数计算 . 8 始数据 . 8 气道参数 . 8 缩机叶轮参数 . 10 叶扩压器段参数 . 15 片扩压器参数 . 17 壳参数 . 19 缩机参数校核 . 19 的强度校核 . 20 承和键的选择 . 21 承盖的参数计算 . 21 3 结论 . 21 参 考 文 献 . 22 致 谢 . 24 摘 要 离心式压缩机的用途很广。例如氨化肥生产中的氮、氢气体的离心压缩机，空气分离工程、炼油和石化工业中普遍使用的各种压缩机，天然气输送和制冷等场合的各种压缩机。在动力工程中，离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机、内燃机增压以及动力风源等。 本课 题研究的内容是设计一台离心式压缩机。 叶轮和扩压器是离心式压缩机的关键部件，叶轮设计制造的好坏及其与扩压器的匹配将对压缩机的性能产生决定性的影响。 关键词： 进气道 叶轮 扩压器 精品资料，值得下载学习！ 英 文 摘 要 is A of as in in In is of is of a is a of of or a on be 品资料，值得下载学习！ 1 前言 心式压缩机技术现状和发展趋势 离心式空气压缩机属于速度式压缩机，在用气负荷稳定时离心式空气压缩机工作稳定、可靠。 优点是 结构紧凑、重量轻，排 气量范围大； 易损件少，运转可靠、寿命长； 排气不受润滑油污染，供气品质高； 大排量时效率高、且有利于节能。 目前离心式压缩机发 展 趋势是：容量不断增大，以满足石化生产规模不断扩大的要求随着新技术的发展，新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现，不断开发高压压缩机和小流量压缩机产品进一步研究三元流动理论，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，以期达到最高的机组效率低噪声化，采用噪声防护以改善操作环境。 国内可以生产石化用离心压缩机的制造企业主要有沈阳鼓风机厂、上海鼓风 机厂、陕西鼓风机厂等。他们引进国外技术，经过消化吸收，可以生产石化用大型离心压缩机。沈阳鼓风机厂从意大利新比隆公司引进了 个离心压缩机系列的全套设计制造专利技术从日本日立公司引进了 离心压缩机、 工业冷冻机设计制造专利技术，从美国费城齿轮公司引进了 个系列的高速齿轮变速器的设计制造专利技术从德国德马格公司引进了 M 型污水处理鼓风机技术。沈阳鼓风机厂生产的离心压缩机在国内石化企业已经 应用 200 多台，市场占有率已达 80 以上。沈鼓厂生产的 300 万 t/a 催化裂化装置富气压缩机进口流量达到 81 600 /h，功率达到 7 166心式循环氢压缩机流量达到 250 000 /h，功率达到 1 600口压力达到 18经应用于 120 万 t/a 加氢裂化装置沈鼓厂自行设计、制造的裂解气压缩机流量达到 120 000 /h，功率达到 18 000国外合作设计、制造的丙烯压缩机流量达到 58 000 /h，功率达到 7 500烯压缩机流量达到 74 000 /h，功率达到 5 500经应用到 30 50 万 t/a 乙烯裂解装置。沈鼓厂自行设计和制造的大化精品资料，值得下载学习！ 肥装置的空气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机已应用于 20 30 万 t/20 000 /h，功率达到 17 580经应用于 40 000 空分装置 1。 目前国内离心压缩机在高技术、高参数、高质量和特殊产品方面还不能满足国内需要。另外在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大，离心压缩机大型化方面面临新的课题。 100 万 t/a 乙烯三机中的裂解气压缩机，进口流量达到 403 000kg/h，出口压力达到 功率达到 4577045 万 t/置原料空气压缩机带尾气透平进口流量 162 413 /h，进出口压力 功率 22 000内在设计制造这些大型气体压缩机上还没有成熟的经验。 因此，对离心式压缩机的设计理论进行深入、系统的研究非常有必要，从而设计出符合实际工作要求的离心式压缩机。 心式压缩机发展方向 大型离心压缩机组属技术密集型、高难度产品，必须拥 有先进的专业设计制造技术。由于化工和石油化工装置不断向大型化发展，用户对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。 在二氧化碳压缩机方面，过去出现了一些压缩机性能与工艺条件不匹配的事故。现在西安交大、沈阳鼓风机厂都有自己的二氧化碳闭式试验台，问题已得到解决。因此，对大型化肥和石油化工压缩机的改进已基本上集中在压缩机性能本身的改进上。目前，世界上先进的压缩机制造厂家都在致力于这方面的研究。如在压缩机的气动性能设计上使用的程序，能够适用于几百个大气压，在近临界区域条件下适用于几十种复杂 气体，大大提高了计算精度；在转子稳定性研究上，已经研制出超二阶、三阶的高柔性转子，并已成功使用；还在部件成套技术上有了很大发展，如在密封、轴承、调节系统、辅机配套水平等方面。因此，如何跟踪世界上先进的压缩机设计制造技术是当务之急。 大型离心压缩机组的改进，需要加强以下方面研究。 1三维工程设计 发。采用三维工程设计可以优化设计机组布置，使机组布置美观，且具有自动进行干涉检查的功能，避免设计缺陷。能够自动进行结构分析，提高设计精度和设计效率。 立三维实体造型设计 模型 ，建立三维实体设备图库、数据库等。 精品资料，值得下载学习！ 2转子 设计过程中，当转子 已经制造出来的机组出现振动过大、运行不稳定等情况时，就必须修改原机组的结构参数、物性参数值。但是影响转子 改哪一个或几个结构参数最有效，能立竿见影地解决设计和机组稳定运行问题，是建立 该专家系统软件的目标。主要研究内容有：各种转子结构、轴承结构参数对转子 立智能型专家系统设计计算软件 包等。 3智能型计算机控制系统开发。目前世界上已广泛采用了微机控制的三重冗余、容错控制器、多功能防喘振、性能调节、安全保护综合控制系统，使离心压缩机控制由传统的模拟仪表控制变为多功能的专家控制系统。主要研究内容有：研制大化肥装置用离心压缩机 组专用的、具有防喘振、性能调节、安全保护的数字式微机综合控制系统 2。 精品资料，值得下载学习！ 2. 离心压缩机气动参数计算 始数据 1) 空气流量 m: s 2) 压强比 : ) 环境压强 105 ) 环境温度 293K 5) 环境密度 0000 / : 6) 空气气体常数 R: 287J/(7) 空气绝热指数 k: ) 气道参数 吸气室是为了把气体从进气管或中间冷却器引到工作叶轮中去。设计时应尽量减少气体的流动损失，避免出现气流局部降速和分离。吸气室的出口气流要均匀，不产生切向的旋绕，以保证叶轮进口有均匀的速度场与压力场。除了上述气动要求外，还要注意到加工制造的方便。 吸气室的形式较多，常见的有：轴向进气的吸气管、径向进气的进气管、双 支承轴承所采用的径向吸气室、水平进气所采用的进气室。 本设计采用的是轴向进气的吸气管，如图 1，这种进气管形状最简单，一般用于单机悬臂式鼓风机或增压器中。进气管可做成收敛状，以使气体能均匀进入后面的叶轮。这种进气管形状简单，气流均匀，损失较小，故比其它形式的具有较好的性能。 精品资料，值得下载学习！ 图 1 9) 叶轮对气体所做的绝热压缩功 11k 10 =83739J/0) 叶轮出口的圆周速度 2u 2u = 346m/s(取 =11) 取进气道出口的速度 =50150m/s) 取 00m/s 12) 进气道内空气降温 1T 1T =13) 进气道出口温度 T =4) 进气道多变指数 =5) 进气道出口空气压强 精品资料，值得下载学习！ 101011p 105 16) 进气道出口空气密度 1 111 =17) 进气道出口面积 =217缩机叶轮参数 压气机叶轮一般分为两部分：前一部分为导风轮，后一部分叫工作轮。这是由于压气机叶片前缘部分弯曲较大，形状复杂。大型的压气机为了便于制造把前后二部分分开制造，而形成两个轮子。尤其实对于径向直叶片的工作轮（如图 2），前面设导风轮是必要的。因为叶轮进口处从轮毂到轮缘的半径是变化的，圆周速度也就是变化的，那么进口气流角 1 是变化的。全进口叶片角为 ，那么 式中 为冲角，那么叶轮进口叶 片角也是变化的。 图 2 径向直叶片式的叶轮 导风轮也是一个扩张性流道，出口速度大于进口速度，故气体静压有所提高。 叶数的结构形式分为以下几种： 精品资料，值得下载学习！ （ 1） 闭式叶轮，由于轮盘、叶片、轮盖三部分组成，由于轮盖的强度不够，使叶轮的转速受到限制，一般闭式叶轮的周围速度在 320m/ （ 2） 半开式叶轮，这种叶轮强度和刚 度均好，可达到 450 540m/s 圆周速度，用于高压比，高转速压气机中，在内燃机的透平增压器和小功率燃气轮机中得到广泛应用。 （ 3） 此外还有双进气叶轮，全开式叶轮。 本设计采用半开式叶轮。 18) 取叶轮外径 2909) 转速 n n=2222798r/0) 取叶轮进出口直径比 D 21 取 2/1 1) 导风轮进口外径 1D 1D = 212 D/032) 导风轮进口内径10/=116 110 23) 导风轮进口平均直径 2/D 21021D =1634) 导风轮进口外径处的圆周速度 1u 2211 =242m/s 25) 导风轮进口 的圆周速度=194m/s 26) 导风轮进口10得下载学习！ 221010 =131m/s 27) 导风轮叶片 737 取 0 28) 取导风轮进口的阻塞系数 1 = 1 =9) 导风轮进口轴向速度 11C C 111m/s 30) 导风轮进口相对速度 212W u 266m/s 31) 导风轮进口马赫数 111wM 新计算） 32) 导风轮进口 1D 处的气流角 1 111 /uC a= 33) 导风轮进口 a r c t a n 111 34) 导风轮进口10 t a na r c 10110 uC a 35) 取冲角 i i= 82 精品资料，值得下载学习！ 36) 导风轮进口1 i = 37) 取工作轮叶片数 20 Z 38) 滑移系数 8 3 39) 工作轮出口气流圆周向分速 2u 287m/s 40) 工作轮出口气流径向分速 取 C 12111m/s 41) 工作轮出口气流速度 22222C C 308m/s 42) 工作轮出口气流角 c 43) 取 工作轮出口叶片角 90（径向直叶片） 44) 取 工作轮出口叶片厚度 2 5) 工作轮出口阻塞系数 s 1 6) 取 工作轮出口气流密度 2 取 2 =精品资料，值得下载学习！ 47) 叶轮 出口宽度 22222b 8) 取轮阻损失系数 取 49) 叶轮出口气温 22 =350K 50) 取叶轮多变效率 9 2 0 i 取 1) 多变指数项 ip o 52) 多变指数 1113) 叶轮出口气体压强 2p 1121222 54) 叶轮出口气体密度 222 =55) 气体密度误差 2222 =2% 精品资料，值得下载学习！ 56) 叶轮出口马赫数 222cM 2 认可 叶扩压器段参数 57) 无叶扩压器宽度 3 58) 入口气流周向分速 C 22 =287m/s 59) 入口气流径向分速 222C =107m/s 60) 入口气流角 = 61) 入口气流速度 2122222C C =306m/s 62) 入口气流温度 kR 122222 =3) 入口气流压强 12222 k 10 64) 入口气流密度 222 =65) 取出口直径比 , 23 D 取为 6) 出口直径 精品资料，值得下载学习！ 2323 =3367) 出口密度（取） 3 68) 出口气流速度 332223C 49m/s 69) 出口气流温度 kR 132223366K 70) 马赫数 333M =可 71) 取多变效率 ,D 取为 2) 多变指数项 11133=3) 出口空气压强 1232333 n 10 4) 出口空气密度 333 =75) 密度误差 3333 2% 76) 出口宽度 23b b 品资料，值得下载学习！ 77) 出口径向分速 3333C bD =s 78) 出口周向分速 2/123233C C =233m/s 79) 出口气流角 = 80) 长度 231 21 23片扩压器参数 81) 取直径比 ,2) 出口直径 2424 4353) 出口宽度 34 4) 进气口冲角 ,52i 3 取 23i 85) 叶片进口角 33A3 i 86) 叶片出口角 )2012(3 A = 42 87) 叶片进口阻塞系数 精品资料，值得下载学习！ ，取 3 =8) 进口通道面积 3333 s =5689) 叶片数 3016z D ，取 9 90) 进口喉部宽度 333a bz 1) 设出口气流密度 4 =92) 出口气流速度 s D =97m/s 93) 出口空气温度 kR 1T 242334 =392K 94) 多变效率 D ，取为 5) 多变指数项 144 11=6) 出口空气压强 97) 出口空气密度 3444 /00.2 4444 =2% 精品资料，值得下载学习！ 壳参数 98) 蜗壳出口气流速度 0m/s 99) 出口空气温度 kR 12244 =395K 100) 多变效率 .0，取为 01) 多变指数项 102) 出口压强 103) 蜗壳出口密度 kg/104) 出口滞止温度 12* =05) 出口滞止压强 缩机参数校核 106) 压强比 0品资料，值得下载学习！ 107) 滞止压强比 0* / =08) 等熵压缩功 11=83194J 109) 压强系数 22ad = 110) 绝热效率 11) 功率 ad 262的强度校核 112) 轴的材料选 45钢， T =25 45 轴的扭转强度条件为 TT 36T 可得轴的直径 上有两个键槽，应增大 %15%10 (取 30精品资料，值得下载学习！ 承和键的选择 查阅机械设计手册，选用 61806润滑 叶轮与轴采用双平键联接，键的规格为：键宽 12，键高 8，长度 50， B 型，代号B 50812 承盖的参数计算 轴承盖采用透盖凸缘式，铸铁制造，无套杯，螺钉选用开槽盘头螺钉 67 12,材料为钢 113) e=114) 50230 15) 16) ,取为 3617) 383305 结论 经过了几个月，我总算把毕业设计这个大难题攻克下来了。期间有过不少的不眠之夜，还有到珠海盈德气体有限公司实习的经历。当初决定要做离心式压缩机的设计 这课题就是因为被盈德录用，想做个跟自己以后工作相关的毕业设计。当初没有太精品资料，值得下载学习！ 多考虑做这个课题的难度，后来在资料匮乏的条件下才发现做起来步步维艰。特别是在绘图过程中出现了很多问题。比如说绘制叶轮，一开始根本不知道计算出来的参数在模型上应该怎么表示，结果画出来的图总感觉不对劲。后来终于画出一个自己觉得可以的，过了几天又感 觉不对，又重画了一个。因为对 用不熟悉，绘图很不顺利，比如想把一个边界扫描加厚，往往不成功，后来去网上找方法，经过多次尝试才把问题给解决了。 从一开始我不知道离心式压缩机是什么，到我完成这个设计，我觉得自己实现了一个巨大的跨越。现在我已经对离心式压缩机有了一定的理解，这对我以后的工作有很大的帮助。 本设计由于制作时间及本人水平有限，部分细节难免存在不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！ 参 考 文 献 1 不详 . 气 体 压 缩 机 在 石 化 工 业 的 应 用 和 发 展 L. ， 2008品资料，值得下载学习！ 2 不详 . 化工用离心压缩机现状分析 L. ，20093 徐忠 M. 3 版 . 北京：机械工业出版社， 1988. 4 离心压缩机械 M. 北京：机械工业出版社， 1986. 5 朱报祯，郭涛 . 离心压缩机 M. 西安 :西安交通大学出版社， 1989. 6 T. B. 弗格逊 . 离心压缩机的级 M. 1980. 7 吴玉林，陈庆光，刘树红 . 通风机和压缩机 M. 北京：清华大学出版社， 2005. 8 吴克启 . 透平压缩机械 M. 北京：机械工业出版社， 2003. 9 陆玉，冯立艳 . 机械设计课程设计 M. 北京：机械工业出版社， 2006. 10 濮良贵，纪名刚，陈国定等 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社， 2006. 11 成大先 . 机械设计手册 M. 北京：化工工 业出版社， 2004. 精品资料，值得下载学习！ 致 谢 本文是在刘江涛老师悉心指导下完成的。他广博的专业知识、严肃的科学态度、精益求精的工作作风深深地影响着我，这一切使我受益匪浅。他经常从百忙中抽时间解答我们遇到的问题，并悉心指导我们下一步的工作。在此我表示衷心感谢，并致以崇高的敬意。 要感谢学校和学院四年的专业栽培，并给我们良好的学习和生活环境。 最后感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学、同事和朋友。

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