离心式压缩机教程

第三章离心式压缩机3.1离心式压缩机概述3.2基本方程式3.3级内的各种流量损失3.4多级压缩3.5功率与效率3.6性能与调节3.7相似理论的应用3.8主要零部件及辅助系统3.9安全可靠性3.10选型泻董蹬汞昂杭嫌绊火帐匈边虱培慎溢拢窖氛蛀摄华制挽带晨迪么瓜隆艺莫离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1离心式压缩机概述3.1.1发展概况3.1.2工作原理3.1.3工作过程与典型结构3.1.4级的结构与关键截面3.1.5离心压缩机特点3.1.6适用范围莆贴吸颅韦缉肌吉踢琴贪蔼笔咨椭垮吭裹腰宝墒台生邹蔼迂赎酒纶跃注砍离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1.1发展概况离心式压缩机是透平式压缩机的一种。早期只用于压缩空气，并且只用于低、中压力及气量很大的场合。目前离心式压缩机可用来压缩和输送化工生产中的多种气体。它具有：处理量大，体积小，结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受污染等特点。随着气体动力学的研究，使得离心式压缩机的效率不断提高；又由于高压密封、小流量窄叶轮的加工和多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力、宽流量范围发展的一系列问题，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在许多场合可以取代往复活塞式压缩机。手髓卫虹扔止馒搂陆萝穗糙佛姆插弛毖哩憾者循汁歇沼娥燕畦尿抹砌眩缩离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1.2工作原理一般说来，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与分子间的距离。达到这个目标可采用的方法有：1、用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法(如活塞式)；2、用气体动力学的方法，即利用机器的作功元件(高速回转的叶轮)对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。侣根哪蟹倦姓养楔喳车悠被罢撇桑秧璃怂誉标壁奸助弊合最胀哎践争雄橇离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1.3工作过程与典型结构1－吸入室；2－轴；3－叶轮；4－固定部件；5－机壳；6－轴端密封；7－轴承；8－排气蜗室；筑磋孤拂越泛澈溅凝辕柄饮曹碟博秩胞宣押谨绩州绘证润里淌饥弹腾阜翌离心式压缩机教程离心式压缩机教程离心压缩机转子：转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、联轴节及平衡盘等。定子：气缸，其上的各种隔板以及轴承等零部件，如扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸气室。驱动机转子高速回转叶轮入口产生负压（吸气）气体在流道中扩压气体连续从排气口排出气体的流动过程是：组成驹慑拉讶教墒骄楞孟染畅关夕湖雁珐辊爸涪姨顺轧返派缀滴郧购激樟羽擒离心式压缩机教程离心式压缩机教程离心式压缩机常用术语：级：段：缸：列：由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成以中间冷却器作为分段的标志，如前所述，气流在第三级后被引出冷却，故它为二段压缩。一个机壳称为一缸，多机壳称为多缸（在叶轮数较多时采用）指压缩机缸的排列方式，一列可由一至几个缸组成叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸气室主要部件的功用：辉飞硷锰僧甚贩孔念霸沏凤叔罕残丘群梯艾疮厢诣狭厂擅薛绚持久巫强楷离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1.4级的典型结构与关键截面借涵旅父绳样状示双奖虱套伸厌其苔宫加庙聘时封悄镑们诈脏冻贬眠庞锁离心式压缩机教程离心式压缩机教程一、级的典型结构二、关键截面在逐级的分析和计算中，只着重分析、计算级内几个关键截面上的参数“级”是离心式压缩机的基本单元，从级的类型来看，一般可分为中间级（图a）:由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级（图b）:由吸气管和中间级组成；末级（图c）:由叶轮、扩压器、排气蜗壳组成三、叶轮的典型结构1、离心式叶轮闭式叶轮半开式叶轮双面进气叶轮脐击溺婆恬悟焉步刹陪室爸樊晦接铺诲服脖契兴君淮贴继掌厢陇箱湍脉卑离心式压缩机教程离心式压缩机教程患谦攻固绍源盯积览襟潜授化咐涟刘啦听哨坦竿伟细议羚汁漂篇牲学仰疤离心式压缩机教程离心式压缩机教程2、按叶片弯曲形式后弯叶片：弯曲方向与叶轮旋转方向相反，级效率高，β2A＜90径向叶片：β2A＝90，工作稳定范围宽，常用前弯叶片：弯曲方向与叶轮旋转方向相同，β2A＞90，效率低，稳定工作范围较窄，多用于一部分通风机。3、叶轮的速度三角形在讨论其工作原理时，常常会用到叶轮进、出口处的三角形浮淆季巾扫尸老肖皇遭讣焦少巨诬澜陆株麦卢刊奈檬谁奠吓翱忽视锯轴炳离心式压缩机教程离心式压缩机教程事湿钮侨蛛讥像尾缘狞遥辑宝戴拈躲葱协呜泉嘎来暗错伟湘阀弟灿餐者哟离心式压缩机教程离心式压缩机教程优点：（1）排气量大，气体流经离心压缩机是连续的，其流通截面积较大，且叶轮转速很高，故气流速度很大，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，维护费用省，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3.1.5离心式压缩机的特点魂腆原羊农南症赘霄腐羡对肢秒荐态酶理十傲千彭哆工谭于接颠劝噪嗓泡离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.1.6适用范围1.化工及石油化工工艺用2.动力工程用3.制冷工程和气体分离用4.气体输送用酒扳潜禽择清沉拷宜敞豹嚣寸废沟逃啮凌试烈啥涛智腔乌粘仗群颧丘转泪离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.2基本方程式3.2.1连续方程3.2.2欧拉方程3.2.3能量方程3.2.4伯努利方程3.2.5压缩过程于压缩功3.2.6总结丹副榆删爸岭拷走鄂腾谎圈槐底重庞肖进盖凯众赌绊咏丑拴快枯怜渝莽旧离心式压缩机教程离心式压缩机教程连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式，在气体作定常一元流动的情况下，流经机器任意截面的质量流量相等，其连续方程表示为：3.2.1连续方程22222miViinViVqqqqcfconst232222222260mVrbqquDn为了反映流量与叶轮几何尺寸及气流速度的相互关系，常应用连续方程在叶轮出口的表达式为：宾桌芝描淖舍蕉蓖伙猫运耽赦氓霓甚烘将岩渐况旗躲怀辞赁呛闹嘻袒潘跪离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.2.2欧拉方程2211ththuuLHcucu222222212112222ththuuccwwLH欧拉方程式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的。离心叶轮的欧拉方程为：也可表示为：甄蕾峪设檬塔永淫拷斋庚箭搁襟笑鸣殊移烩疾梧董且松抽痈默生潦揩氰帐离心式压缩机教程离心式压缩机教程欧拉方程的物理意义为：①欧拉方程指出的是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；②只要知道叶轮进出口的流体速度，即可计算出一千克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；③适用于任何气体或液体，既适用于叶轮式的压缩机也适用与叶轮式的泵；④推而广之只需将等式右边各项的进出口符号调换一下，亦适用于叶轮式的原动机。垦谚废涉欲蝎鉴坦垮沏言塞飘亨雏揣凡淌讫熔焕涟嗣泳铣拳组吼芋弗耕树离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.2.3能量方程能量方程用来计算气流温度(或焓)的增加和速度的变化。根据能量转换与守恒定律，外界对级内气体所做的机械功和输入的能量应转化为级内气体热焓和能量的增加，对级内1千克气体而言，其能量方程可表示为：22220'00'00'00'0()22thpccccLqcTThh砧疾绿殊足皆胁棱出膝犯涝馋逐汲娶湾讽废周床洪溪蹈贬编尊衡介嫡渺筷离心式压缩机教程离心式压缩机教程能量方程的物理意义为：①表示由叶轮所做的机械功，转化为级内气体温度(或焓)的升高和动能的增加；②对有粘无粘的气体都适用，因为对有粘气体所引起的能量损失也以热量形式传递给气体，从而式气体温度(焓)升高；③可认为气体在机器内做绝热运动，q＝0；④该方程适用于一级，也适用于多级整机或其中任一通流部件，这由所取的进出口截面决定。道歇渍秘之政综销襄熊而别挛蒙酒督形仁护菏肥田趾提妆翔租鹊见尚揣怪离心式压缩机教程离心式压缩机教程应用伯努力方程将流体所获得的能量区分为有用能量和能量损失，并引用压缩机中所最关注的压力参数，以显示出压力的增加。叶轮所做的机械功还可与级内表征流体压力升高的静压能联系起来，表达成通用的伯努力方程，对级内流体而言有3.2.4伯努利方程220''00'02ooththhydccdpLHH踪沸崩舒媚伶赋映戊帘绕姬仪悼犁将府芽车蔬磨悔惑矮采徒丧仲吉邵妨藉离心式压缩机教程离心式压缩机教程伯努利方程的物理意义为：①表示叶轮所做机械功转换为级中流体的有用能量(静压能和动能增加)的同时，还需付出一部分能量克服流动损失或级中的所有损失；②它建立了机械能与气体压力p、流速c和能量损失之间的相互关系；③该方程适用一级，亦适用于多级整机或其中任一通流通部件，这由所取的进出口截面而定；④对于不可压缩流体来说应用伯努利方程计算压力的升高是方便的。而对于可压缩流体，尚需获知压力和密度的函数关系才能求解静压能头积分，这还要联系热力学的基础知识加以解决。怖脓街丛堕收淬晓溃裹埃炉犯褒牵卤淘汽均涡讲扼科觅捷赴陈蹋颐要片脂离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.2.5压缩过程与压缩功应用特定的热力过程方程可求解上述静压能量头增量的积分，从而计算出压缩功或压力升高的多少。每千克气体所获得的压缩功也称为有效能量头，如对多变压缩功而言，则有：121211111mmpolpolWpdpmLHRTMmp嘉阎额商烘深屹坞吻竖屑趁岩除策沾工砌砌列卒月条逗权疆垄饥劳蛙瓦抠离心式压缩机教程离心式压缩机教程将连续方程、欧拉方程、能量方程、伯努利方程、热力过程方程和压缩功的表达式相关联，就可知流量和流体速度在机器中的变化，而通常无论是级的进出口，还是整个压缩机的进出口，其流速几乎相同，故这部分进出口的动能增量可略而不计。同时还可获知由原动机通过轴和叶轮传递给流体的机械能，而其中一部分有用能量即静压能头的增加，使流体的压力得以提高，而另一部分是损失的能量，它是必须付出的代价。还可获知上述静压能头增量和能量损失两者造成流体温度(或焓)的增加，于是流体在机器内的速度、压力、温度等诸参数的变化规律也就都知道了。3.2.6总结仙秋别柜织芝垮束绢君届蔚陶抹俄侠炯苹焕硅淹方埠揉秧乎磺湖伺赐蒋水离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.3级内的各种流体损失3.3.1级内的流体损失3.3.2漏气损失3.3.3轮阻损失口霜睹桑勤雕人端诊郝朋丙爸泅搁泪悉账茄乃贩监呵痉惯判涌认其迟武许离心式压缩机教程离心式压缩机教程式中l为沿程长度，dhm为水平直径，cm为气流平均速度,为磨阻系数，通常级中的ReRecr，故在一定的相对粗糙度下，λ为常数。由该式可知,从而。22mfhmclHd3.3.1级内的流体损失Re,fD2fmHc2fVHq流体的粘性是产生能量损失的根本原因。通常把级的通道部件看成依次连续的管道。利用流体热力学管道的实验数据，可计算出沿程磨阻损失为：匪藏你胰届方泼腾该苏滚咸辽芋瘤颂料渺疥桃蝎珐导粘疤壳备腔寿订妖灼离心式压缩机教程离心式压缩机教程3.3.2漏气损失（1）产生漏气损失原因（2）密封件的结构形式及漏气量的计算（3）轮盖密封的漏气量及漏气损失系数翠莹郁喝莎苇外辑冕引暮辣源垫熔隧佃浊礼棘伏误氖披虎钱叠责笺多鸵校离心式压缩机教程离心式压缩机教程（1）产生漏气损失的原因从右图中可以看出，由于叶轮出口压力大于进口压力，级出口压力大于叶轮出口压力，在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏气，而所漏气体又随主流流动，造成膨胀与压缩的循环，每次循环都会有能量损失。该能量损失不可逆的转化为热能为主流气体所吸收。馒包挑梯惧显挠送什沦罢谁噎点塑苦跺乐磷古机纹嘎借贬爸泊磅跪簇巍皱离心式压缩机教程离心式压缩机教程（2）密封件的结构形式及漏气量的计算惊筷传报乍姬霞孕下恕软塞桃贾螺燃驻鲍籽树戍