离心式压缩机课件1

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1、第三章离心式压缩机西安石油大学邓志安离心式压缩机离心式压缩机是一种高速旋转的透平式（turbine）机械，其作用是一种能量转换机械。在驱动机的拖动下，以消耗机械能达到排送和压缩各种气体，使气体压力提高，满足各种不同工艺流程的需要。离心压缩机工作原理与活塞压缩机的不同点：活塞式压缩机是通过活塞来改变气缸的容积，从而达到压缩气体提高压力的目的。离心压缩机是利用气体动力学的方法，即利用高速回转的叶轮对气体作功，使气体在离心力场中使压力和动能都得到提高，然后在扩张流道中在将大部分的动能转变为静压能，而使气体压力得到进一步的提高。离心压缩机工作原理叶轮在驱动机的带动下高速旋转，在叶轮

2、入口产生负压区，从而使气体从进气口到达吸气室，再经高速旋转的叶轮，叶轮对气体做功，使气体的压力和动能得到提高，然后进入扩压室，扩压室是一个流通截面积逐渐扩大的流道空间，使叶轮出来的高速气体尽可能的将动能转化为静压能，然后通过弯道，进入回流器，再进入下一级叶轮，使气体压力进一步得到提高，气体从最后一级叶轮出来后进入蜗壳，最后从排气口排出。离心压缩机的组成在动静部件之间还设有密封元件离心压缩机各截面代号的约定:in——吸气管进口截面0——叶轮进口截面1——叶轮叶道进口截面2——叶轮出口截面3——扩压器进口截面4——扩压器出口截面5——弯道出口截面6——回流器出口截面0’——本级

3、出口截面7——排气涡壳进口截面out——排气涡壳出口截面离心压缩机的优缺点：优点：1、离心压缩机排气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。2、运转平稳，操作可靠，摩擦件少，因此备件需用量少，维护费用及人员少。3、在化工流程中，离心压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。4、离心压缩机为一种回转运动机械，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动，对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作为动力，为热能综合利用提供了可能。缺点：1、目前还不太适用于气量太小及压力比过高的场合。且单级能够提供的压力比较活塞式压缩机小。2、稳定工况区较窄，气量调节虽然方便，但经济性

4、较差。3、工作效率一般比活塞压缩机低。第二节离心压缩机的气动热力学气体在叶轮中实际状况⑴气体在流道中流动时呈三元流动状态，即气体的状态参数沿轴向、周向、径向都是变化的。⑵实际气体流动是非定常的。如：气体在叶道中流动的相对速度⑶流动的都是实际气体，都有粘性。在内部流场的计算中应考虑气体粘性力的影响。⑷气体流动边界层的存在，会产生复杂的流动现象。⑸应考虑实际气体的压缩因子的影响。1理想气体状态方程、过程方程和压缩功2实际气体状态方程、过程方程和压缩功1）状态方程2）过程方程§3-3气体在级中流动的概念和基本方程1欧拉公式假设气体无预旋的进入叶轮由于叶片无限多，β2=β2A流量系

5、数或叶轮径向分速系数无穷多叶片叶轮周向分速系数无限多叶片叶轮的理论能量头的影响因素1）、u2的影响注意：u2的增大不是无限的，将受叶轮材质和气体马赫数的限制。2）、周向分速系数的影响由连续性方程得：——堵塞系数与叶轮几何结构有关，见书P77式3-3有限叶片叶轮的理论能量头通常后弯型叶片的叶轮，叶片数一般为Z=14~18，而且叶片有一定的厚度。1、叶轮上流速及压力实际分布（见图）原因：轴向涡流由于流体本身的惯性，使流体在旋转叶轮的叶道中出现了与叶轮旋转方向相反，旋转次数相同的环流现象——轴向涡流。（见图）2、改变了出口速度三角形由于有限叶片叶轮中存在轴向涡流，不仅使叶道中同一

6、截面相对速度分布不均匀，而且使叶轮出口速度方向偏离叶片的切线方向，即β2<β2A，改变了叶轮出口速度三角形。依据斯沱道拉理论：速度滑移大体等于叶轮出口处轴向涡流的周向速度若不考虑叶片的厚度，近似取叶道的出口宽度因此有限叶片叶轮的理论能量头有限多叶片理论能量头系数或周向分速系数2、级的总耗功、压缩功及功率压缩机叶轮功耗⑴叶轮对气体做功。⑵轮阻损失——当叶轮周围充满气体，叶轮旋转需要克服叶轮两侧表面及叶轮外缘与气体之间的摩擦损失。⑶泄漏损失——①轮盖密封处的泄漏；②级与级之间的密封处的泄漏（P115图3-10）。叶轮对单位有效气体的总功耗——泄漏损失系数——泄漏损失能头——轮阻

7、损失系数——轮阻损失能头3能量方程式当a,b截面为级进出口截面时对理想流体对绝能流动4柏努利方程气体在级的a,b截面间做稳定流动对进出口而言与能量方程联立HT由柏努力方程得：在级的进出口a-b截面间能量的变化可用能头5级效率2）绝热效率1）多变效率3）绝热效率在级的进出口b截面间能量的变化在等温过程中在多变过程中在绝热过程中在离心式压缩机的压缩过程中除了一种特殊的等温型压缩机较接近等温压缩过程以外，压缩过程一般均为多变过程。由于流动损失、轮阻损失、泄漏损失的能量都将转变为热量被气流吸收，所以压缩过程中得多变指数一般