离心式压缩原理.doc

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1、第八章       离心式压缩机原理 §1 离心式压缩机的结构及应用排气压力超过34.3×104N/m2以上的气体机械为压缩机。压缩机分为容积式和透平式两大类，后者是属于叶片式旋转机械，又分为离心式和轴流式两种。透平式主要应用于低中压力，大流量场合。离心式压缩机用途很广。例如石油化学工业中，合成氨化肥生产中的氮，氢气体的离心压缩机，炼油和石化工业中普遍使用各种压缩机，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。离心压缩机的结构如图8-1所示。高压的离心压缩机由多级组成，为了减少后级的压缩

2、功，还需要中间冷却，其主要可分为转子和定子两大部分。分述如下：1.转子。转子由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等主要部件组成。2.定子。由机壳、扩压器、弯道、回流器、轴承和蜗壳等组成。图8-1 离心式压缩机纵剖面结构图(1:吸气室2:叶轮3:扩压器4:弯道5:回流器6:涡室7，8:密封9:隔板密封10:轮盖密封 11:平衡盘12:推力盘13:联轴节14:卡环15:主轴16:机壳17:轴承18:推力轴承19:隔板20:导流叶片) §2 离心式压缩机的基本方程一、欧拉方程离心式压缩机制的流动是很复杂的，是三元，周期性不稳定的流动。我们在讲述基本方程一般采用如

3、下的简化，即假设流动沿流道的每一个截面，气动参数是相同的，用平均值表示，这就是用一元流动来处理，同时平均后，认为气体流动时稳定的流动。根据动量矩定理可以得到叶轮机械的欧拉方程，它表示叶轮的机械功能变成气体的能量，如果按每单位质量的气体计算，用表示，称为单位质量气体的理论能量：                                           （8-1）式中和分别为气体绝对速度的周向分量，和叶轮的周向牵连速度，下标1和2分别表示进出口。利用速度三角形可以得到欧拉方程的另一种形式：                               

4、  （8-2）二、能量方程离心式压缩机对于每单位质量气体所消耗的总功，可以认为是由叶轮对气体做功，内漏气损失和轮组损失所组成的。 首先根据能量守恒定律可以得到：                 （8-3）式中为输入的热量，为内能，为压能，为动能。那么（8-3）式表示：叶轮对气体所做功，加上外界传入的热量等于压缩机内气体的内能，压能和动能的增加之和。可以把内漏气损失和轮阻损失看成是传入到气体内的热量，因为损失和转化成热量会使机内气体的温度升高。那么：                           (8-4)就会得到                （8-

5、5）那么压气机所做的总功等于气体的焓增和动能的增加。三、伯诺里方程对于可压缩的气体，压缩机中的伯诺里方程可以用下式表示：                                      （8-6）式中：为压缩机中从进口1到出口2之间的流动损失，积分表示压缩机压缩过程的压缩功，与变化的过程有关。（8-6）式可以从热力学第一定律和能量方程（9-3）式得出，热力学第一定律的微分形式为：                                 (8-7)即系统能量的增加等于传入的热量与绝对功之和，其中为比容，积分（8-7）式得到：        

6、                                                 （8-8）其中                                                                                                                                     (8-9)是流动损失，、为出口和进口的焓。上两式与式（8-4）（8-5）结合可以得到式（8-6）式，（8-6）与式（8-2）比较，得出：                        

7、       （8-10）式（8-10）中为压缩功表示为了提高压力所做的功，压力的提高由叶轮通道进出口的动能减少和离心力所做的功()组成，并且要减去流动损失部分。压缩功与叶轮中的气体变化过程有关。1． 等温过程。用表示压缩功               （8-11）2． 绝热过程对于完全绝热过程，。其过程方程为：=常数           或          ＝常数绝热过程压缩功为：                  （8-12）3． 多变过程的压缩功为：                  （8-13）四、压缩过程在T—S图上的表示热力学第二定律的表达式

8、为：