过程流体机械第四章 离心压缩机

《过程流体机械第四章 离心压缩机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、4离心压缩机4.1离心压缩机的典型结构与工作原理4.1.1离心压缩机的典型结构与特点定义：利用旋转叶轮,使气体主要沿径向离心方向流动，实现能量的转换,从而提高气体压力的机器，称为离心压缩机。4.1.1.1.离心压缩机的典型结构结构——定子与转子定子：又称固定元件，主要指吸气室、扩压器、弯道、回流器、蜗壳等。转子：包括轴、轴套、叶轮、平衡盘等。基本术语级：实现气体压力升高的基本单元（由一个叶轮及与其相配合的固定元件所构成的）段：以排气口为标志，由多个级构成；缸：一个机壳构成一缸，一缸中可能有多段；列：同

2、一轴线的气缸构成一列；4.1.1.2.级的典型结构定义：级是离心压缩机使气体增压的基本单元,由一个叶轮及其附属的固定元件组成。级的三种型式：中间级:由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级：由吸气管和中间级组成；末级：由叶轮、扩压器和排气蜗室组成。3.级的特征截面in——吸气管进口截面，即首级进口截面，或整个压缩机的进口截面0——叶轮进口截面，中间级、末级的进口截面；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（即弯道入口截面）5——弯道出口截面（即回流器进口截面）

3、6——回流器出口截面0’——本级的出口截面（也是下一级的进口截面）对于末级还有：7——排气蜗室进口截面out——排气蜗室的出口截面，即末级出口截面。或整个压缩机的出口截面。4.1.1.3.主要构件及其功能（1）叶轮：是唯一对气体做功的部件。气体进入叶轮后，在叶片的推动下跟着叶轮旋转，由于叶轮对气体做功，增加了气体的能量，因此气流流出叶轮的压力和速度都有增加离心叶轮的型式：a.按整体结构分：闭式、半开式和双面进气室三种。闭式叶轮双面进气叶轮半开式叶轮b.按叶片弯曲的形式分：后弯型、前弯型、径向型三种。离

4、心式压缩机多采用后弯式叶轮，因为级的效率高，稳定工况区宽。前弯型叶轮级的效率低，稳定工况区窄。c.从制造工艺上看：有铆接、焊接、精密铸造、钎焊和电蚀加工等结构形式。（2）扩压器：气体从叶轮流出时，速度很高，为了充分利用这部分速度能，常在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以便将速度能转变成压力能。扩压器的类型:a.无叶扩压器：结构简单、级的变工况的效率高，稳定工况区宽，通常较多采用。b.叶片式扩压器：设计工况效率高，但结构复杂。（3）弯道：为了把扩压器出来的气流引入下一级叶轮去进行压缩，在扩压器后设置

5、使气流由离心方向改变为向心方向的弯道。（4）回流器：为了使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮进口，设置回流器，在其中一般有导叶。（5）蜗壳：将由扩压器（或直接由叶轮）出来的气流汇集起来并引出机外，另外，由于蜗壳的曲率半径和通流截面的逐渐扩大，它也起降速扩压的作用。（6）吸气室：其作用是将需压缩的气流，由进气管（或中间冷却器出口）均匀地导入叶轮去增压。另外，为了防泄漏，机壳的两端装有前、后轴封，在级与级之间和叶轮盖进口外缘面处，还分别装有密封装置，为了平衡作用在止推轴承上的轴向力，常常在机器的一端装有平

6、衡盘。4.1.1.4.离心压缩机的特点离心压缩机和往复活塞压缩机比较，离心压缩机有以下特点：优点：（1）流量大；（2）转速高；（3）结构紧凑；（4）运转可靠，维修费用低。缺点：（1）单级压力比不高，高压比所需的级数比活塞压缩机多；（2）不适用于小流量的场合。4.2离心压缩机的热力过程分析一般说来，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量。也就是缩短气体分子件的距离。为了达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积压缩方法外，还有一种用气体动力学的方法，即离心压缩。利用机器的做功元件，对

7、气体做功，使其在离心力场中压力得到提高，同时动能也大大增加，随后在扩张流道中流动时，这部分动能又转变为静压能，使气体压力进一步提高。这就是离心压缩机的增压原理。本节通过各种方程，建立诸参数间的关系，以计算气流在机器中流过多少流量，提高多少压力，获得多少能量。4.2.1.连续方程（1）连续方程的基本表达式4.2.2.欧拉方程欧拉方程是用来计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量。故它是叶轮机械的基本方程。是根据流体力学中的质点系动量矩定理推导出来的。（1）欧拉方程的表达式：离心压缩机级的理论能头是

8、气体流过叶轮叶片间的流道时，叶轮对单位质量流体所做的功，也称做叶片功。2.该方程的物理意义：指出叶轮与流体之间的能量转换关系，它遵循能量转换与守恒定律只要知道叶轮进出口的流速，即可求出单位重量流体与叶轮之间机械能转换的大小，而不管叶轮内部的流动情况。该方程适用于任何气体或液体，即使用与叶轮式的压缩机，又适用与叶轮式的泵。推而广之，亦适用用于原动机。3.无预旋的欧拉方程（3）斯陀道拉提出的半经验公式4.2.3功率和效率4.2.3.1级内的各种能量损失级内的