流体机械原理课件

西安交通大学流体机械研究所西安交通大学流体机械国家专业实验室闻苏平2010年授课于西安交通大学B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理（离心压缩机部分）流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班课程重点讲授的内容•离心压缩机原理★•离心压缩机的研究现状与技术发展•流体机械的设计方法•流体机械的应用流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械流体机械的定义流体机械是以流体（液体或气体）为工作介质与能量载体的机械设备流体机械的分类流体机械分为原动机与工作机原动机：将流体的能量转换为机械能的机械设备。水轮机、汽轮机、燃气轮机、风力机、气动工具等工作机：将机械能转换为流体的能量。各类风机、泵、压缩机等流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班绪论第一节压缩机的分类第二节离心式压缩机的应用第三节离心式压缩机的工作原理★第一章气体流动的基本方程和基本概念★第一节欧拉方程式第二节能量方程式第三节伯努利方程式第四节气体压缩过程和压缩功第五节级的总耗功和功率第六节级中气体状态参数的变化第七节级的效率第八节流量及流量系数第九节能量头及能量头系数流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班第二章级中能量损失★第一节摩擦损失第二节分离损失第三节二次流损失第四节尾迹损失第五节Re数和Ma数对流动损失的影响第六节级的性能曲线第七节漏气损失第八节轮阻损失第三章叶轮第一节叶轮典型结构比较★第二节叶轮的主要结构参数★第三节能量头、周速系数的计算★第四节叶轮主要参数对级性能的影响第五节半开式．混流式叶轮流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班第四章固定元件第一节吸气室第二节无叶扩压器★第三节叶片扩压器★第四节叶轮主要参数对级性能的影响★第五节半开式、混流式叶轮第五章相似原理在离心压缩机中的应用★第一节相似原瑗的基础知识第二节离心压缩机的相似条件第三节相似原理的应用第四节相似模化设计第五节性能换算流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班第六章离心式压缩机的性能曲线和调节★第一节离心式压缩机的性能曲线第二节压缩机与管网联合工作第三节旋转失速和喘振第四节压缩机的串联和并联第五节离心式压缩机的调节第七章三元流动第一节运动参数第二节基本方程式第三节简化计算模型第四节流线曲率法第五节绝对无旋运动流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班第八章实际气体第一节实际气体的压缩性系数第二节实际混合气体第三节实际气体的热力学性质第四节实际气体的压缩过程第九章离心式压缩机热力设计第一节中间冷却与分段第二节热力设计概述第三节压缩机中各段各级主要参数的选择第四节级通流部分基本尺寸的确定第五节计算例题流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班绪论离心压缩机的分类与应用流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班气体压力定义：单位面积所承受的气体分子的撞击力。根据分子撞击的形式可以分为以下两种提高压力的方法：①减容压缩过程：压缩机为一定容积的气体聚集在容器内，通过减小容器的容积，增加单位体积内气体分子数量，增加了气体分子撞击单位面积的次数，以增加气体的压力。所产生的压力满足方程：P2=P1（V1/V2）。②加速流体压缩过程:增加气体分子的动能，提高气体分子撞击单位面积的力量提高压力。根据动能转换为势能的原理，为流体加速到高速然后降低速度，通过改变气流流动方向，把气体所具有的动能转化为势能（压力能）。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班压缩机的分类压缩机往复式容积式回转式通风机按压力分鼓风机压缩机透平式轴流式按流动方向分离心式混流式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班活塞压缩机流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班空气滤清器进气阀气缸活塞散热片排气阀单级活塞式压气机结构示意图流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班螺杆压缩机流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班螺杆压缩机的运行流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班螺杆式制冷压缩机结构和工作原理流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班透平压缩机的分类轴流式离心式混流式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班轴流式压缩机流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班混流式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班轴流离心混合式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班CentrifugalFans离心风机9-19DhighpressureG\Y4-73boilerfanDKT-2lownoisefanB30axesflowfanhightemperature流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班多翼风机wheel流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班罗茨风机（泵）ThetworotatingcomponentsconfineavolumeofgasThevolumeofthepocketdecreasesinrotationsopressureincreases流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班透平压缩机和容积式压缩机比较透平式压缩机容积式（以活塞式为例）压缩机1、流量大。如果与活塞式的具有相同流量的压缩机相比较，透平式压缩机的尺寸要小得多。1、排气压力可以在较大的范围内波动，高压力、小流量区域尤为合适。气体成分变化对机组性能影响不大。2、输气均匀，无脉动，气体无油污染。2、输气脉动，排气流速低、机组热效率高。3、结构简单，易损件少，连续运转周期长。因为运转时无不平衡力，基础较小，基建投资少。3、外形尺寸大、结构复杂、运行不平稳。基础大，易损件多，运行周期短。4、以用汽轮机、燃气轮机直接拖动，便于整个装置的热力平衡。运行转速对材料及零部件制造精度要求高。4、运行速度低，零部件多用普通材料制成。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机的特点优点：1.排气量大，气体流经离心压缩机是连续的，其流道截面积较大，叶轮转速很高，气流速度很大，因而流量很大。2.结构紧凑、尺寸小。它比同气量的活塞式小得多；3.运转平稳可靠，连续运转时间长，维护费用小，操作人员少；4.不污染被压缩的气体，这对化工生产是很重要的；5.转速较高，适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点：1.单级压力比不高，不适用于较小的流量；2.稳定工况区较窄，尽管气量调节较方便，但经济性较差流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班SingleStageCentrifugalCompressorApplicationFlowrateis500,000m3/hrandhavingcompressionratio3withdischargepressure80bar流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班MultistageIntegrallyGearedCompressorApplicationsFlowraterangingfrom1,000to500,000m3/hrHavingpressureupto100bar流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班PipelineCompressorApplicationsThisisthenaturalgascompressorforpipelinetransportationhavingpressureratiorangingfrom1.05to1.5,shaftspeedrangingfrom3,000to13,500rpmanddischargepressurerangingfrom80to125bar流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机应用领域电力工业石油工业冶金工业动力工程制冷与低温工程航空和航天采矿工业生物医学工程环境工程采暖与通风污水处理空气净化气力输送流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机的典型结构与应用压缩过程主要在离心压缩机的级中进行，级由以下六个元件组成：进气室（吸气室）：把气体均匀地引入叶轮。叶轮：在叶轮内进行能量传递，提高气体的动能和压力能。扩压器：把叶轮出口流体的较高动能转换为压力。弯道：在多级离心压缩机中，引导气体进入下一级，继续进行压缩，提高气体压力。回流器：使气流按所需的方向均匀地进入下一级蜗室：把扩压器或叶轮后面的气体汇集起来引到压缩机处流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班叶轮扩压器弯道回流器主轴蜗壳进气室密封平衡盘机壳隔板流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机水平剖分面流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班闭式叶轮叶轮进口轮盖密封轮盖shroud轮盘hub叶片叶轮进口c1w1u1c2w2u2流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班半开式三元叶轮三元叶片轮盘(Hub）叶片工作面压力吗（PS）叶片非工作面吸力面（SS)流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机的典型结构组成：离心式压缩机由定子和转子两部分组成。定子：又称固定元件。它主要指吸气室、扩压器、弯道、回流器、蜗壳等。转子：包括轴、轴套、叶轮、平衡盘等。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班离心压缩机的工作原理气体由吸气室吸入。通过叶轮对气体作功，使气体压力，速度，温度提高然后流入扩压器，使速度降低，压力提高，弯道，回流器主要起导向作用。使气流流入下一级继续压缩。最后由未级出来的高压气体级蜗室和出气管输出。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班级的典型结构级定义：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。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班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）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。流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班叶轮背靠背布置流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班水平剖分结构流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班筒形结构流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班齿轮式流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班流体机械原理闻苏平主讲2010年B72班谢谢