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1、离心压缩机 1 第 1 页 共 14 页离心压缩机 2 第 2 页 共 14 页离心压缩机论文 摘要：随着国民经济的加速发展和科学技术的突飞猛进，流体机械也随之得到不断的发展与完善。目前，流体机械的发展趋势渐渐深入生活当中，如: 压缩机、泵下面，我介绍一下压缩机，从它的工作原理、结构特点、基本方程式计算、 、级的各种能量损失、性能、功率、调解与控制、安全可靠性以及选型等内容，做一重点的描写。离心压缩机在生活中，尤其是化工厂、炼油厂、发电厂等运用特广，比如：空调、鼓风机、干气密封装置关键词：工作原理、结构特点、基本方程式计算、 、级的各种能量损失、性能、功率、调解与控制、安全可靠性以及选型速度式
2、离心压缩机的介绍:1. 借助高速旋转的叶轮，使气体获得很高的速度，然后让气体急剧降速，使气体的动能转变为压力能。aa2 分类：离心式（进向排出） 、轴流式（轴向排出） 。3 逐离心压缩机 3 第 3 页 共 14 页级增压点。一、离心压缩机的典型结构与工作原理单机压缩机：单级压力比较活塞式的低，如常采用的闭式后弯叶轮的单级压缩机的级压比仅为 1.21.5多级压缩机常采用：1 常采用多级串联和多缸串联 2 分段与中间冷却以减少耗功 3 级数与叶轮圆周速度和元体分子量的关系。 a.保证安全可靠，尽可能提高机组的效率 b.材料性能允 许及较高效率，尽可能减少压缩机动数，也减少机组对和数量 c.气体介
3、质特性，分子量大的气体比分子量小的气体所需级数较少 d.达到较高压力比，则必须增加级数A.总结构：转子转轴叶轮、轴套、平衡盘、推力盘、联轴器定子扩压器、弯道、回流管、蜗壳、机壳注意：1 在转子与定子之间需要密封气体之处还没有密封组件。离心压缩机 4 第 4 页 共 14 页2 由叶轮和固定部件构成一级，级是压缩机实现气体压力升高的基本单位（使气体增压）3 压力比一般在 3 以上，有的高达 150，甚至更高B.级的典型结构：级是离心压缩机使气体增压的基本单元。分为三种形式即首级、中级和末级。#图C.离心叶轮的典型结构，给压缩机以动力来源定义：叶轮是外界源动力传给气体能量的部件，也是使气体增压的主
4、要部件，因而叶轮是整个压缩机最重要的部件。结构：两大分类方式1.按叶片弯曲形式和叶片出口角区分后弯型、流行离心压缩机 5 第 5 页 共 14 页型、前弯型2.按结构分为闭式、半开式、双面进气叶轮D.扩压器的典型结构定义：扩压器内环形通道截面是逐渐扩大的，当气体流过时，速度逐渐降低，压力逐渐升高（ 是定子部件中最重要的一个部件） 。功能：主要是从叶轮出来的具有较大功能的气流减速，把气体的动能有效的转化为压力能。结构：由两个和叶轮轴相垂直的平行壁面组成。分类：无叶扩压器（常采用） ，叶片扩压器。二、离心压力机的特点A 优点：1 流量大（排气量受到抑制）且气体流向是连续的，叶轮转速很高，因而气流速
5、度很高即流量很大，2 转速高（转离心压缩机 6 第 6 页 共 14 页子只作旋转运动，几乎无不平衡质量，转动惯量较小，运动静止许保持一定的间隙，因而转速可以提高）3 结构紧凑（质量与占地面积此同一流量的活塞压缩机小得多） ，4 运转可靠，维修费用低， （运转平稳，一般可连续 1-3 年不需停机检修亦可不用备机，且比活塞压缩机好得多）B、缺点：单机压力比不高，高压力比所需的级数比活塞式多。由于转速高，流通截面积较大，故不能适用于太小的流量。离心压缩机作为一种高速旋转机器，对材料、制造与装配均有较高的要求，因而造假高！三、离心压缩机的使用场合由于离心压缩机的优点显著，特别适合于大流量且多级、多缸
6、串联后最大工作压力可达到 70mpa，估现代的大型化肥、炼油、冶金、制氧、制药等生产装置中大都采用了离心压缩机。离心压缩机 7 第 7 页 共 14 页四、压缩机能量损 （机内各种能量损失）总：级中主要有流动损失、漏气损失和轮阻损失。1. 流动损失 a.摩阻损失（流体的黏性是产生摩擦阻力损失的根本原因） b.分离损失：（形成分离损失漩涡区和倒流）c.冲击损失： (气流对叶片产生冲击，造成冲击损失大的扩张角，造成分离损失，导致能量损失显著增加) d.二次流损失（措施：采用适当增加叶片数，减轻叶片负荷；避免气流方向的急剧转弯等措施可减少二次损失）e.尾迹损失：（ 叶片尾缘有一定厚度，气流出叶道后，
7、通流面积突然扩大叶片两侧的边界层在尾缘汇合，造成许多漩涡、倒流带动低速尾迹涡流会造成涡流损失） 离心压缩机 8 第 8 页 共 14 页翼型叶片2. 漏气损失 原因：叶轮出口压力进口压力，从而造成间隙） 措施：密封件的结构 自固定部件与轮盖、隔板与轴套以及整机轴的端部需要设置密封件。3.轮组损失（叶轮旋转时，轮盘、轮盖的外侧和轮缘要与它周围的气体发生摩擦，从而产生轮组损失。 ）五、功率与效率 （单级与多级压缩机）注释：底下的公式都是以 1kg 计算的.1.单级压缩机 .单级总来主功、总功率 a.气体所获得的离心压缩机 9 第 9 页 共 14 页理论能量头（叶轮传递给气体的欧拉功）b.叶轮旋转
8、时所产生的漏起损失和轮组损失。1kg 气体的总功率= 总功率：Htot=Hth+Hl+Hdf=（1+ l+ df）H th 总耗功（流量为qm）：N tot=qmHtot.级的效率： pol= pol/Htot（多变压缩功与实际总耗功之比）2. 多级压缩机 .各级功率之和（内功率） N1=qmH tot=qm#.效率（内效率是各级效率的平均值）.轴功率（N Z） ，机械效率( m) kw NZ=Ni+Nm= Ni/ mNi2000kw m97%98%Ni=10002000kw m=96%967%Ni1000kw m96%.原动机的输出功率 Ne1.3N z六、离心机压缩机的五大基本方程（属于三
9、元不稳定流动）注释：底下的公式都是以 1kg 计算的.1.连续方程（一元流动）qm= iqvi= inqvin= 2qv2= 2C2rf2=const作一元流动情况下，流经机器任意截面的质量流量相等。（q m质量流量， /s；q v容积流量， m3/s；气流密度，/m 3；f 截面面积，m 2;C垂直流截面的法向流速，m/s）离心压缩机 10 第 10 页 共 14 页注意：.一元流动是指气流参数（如：速度、压力等）仅沿主流方向有变化，而垂直于主流方向上的截面无变化。.压力 ，则密度 ，容积 。.质量守恒的表达式。3. 欧拉方程（叶轮机械的基本方程）原动机通过轴和叶轮将机械能转化给流体的能量。
10、Hth=C2UU2-C1UU1 Hth（每千克流体所接受的能量，称为理论能量头，kj/kg ）注意：.遵循能量转换与守恒定律。.适用于任何气体或液体，既适用于叶轮式的压缩机，也适用于叶轮式的泵.）.有限叶片数比无限叶片数做功能力有所减少，这种减少并不意味着能量的损失。4. 能量方程根据能量转化与守恒定律，外界对级内气体所做的功和输入的能量应转化为级内气体热焓和动能的增加。H th+q=Cp（T 0-T0）+（C 02-C02）/2= 注意：.不从外界吸收热量，而由机壳向外散出的热量与气体的热焓升高相较很小，即q=0.包含热能的能量转化与守恒方程。.对有黏无黏气体都适用。.适用一级。离心压缩机
11、11 第 11 页 共 14 页4.伯努利方程Hth=00d/+（C 02-C02）/2+H thd0-0级内的流动损失 kj/kg级进出口静压能头的 kj/kg注意：该方程适用一级，亦用多级整机或其中任意通流部件。5.热力过程方程（压缩过程与压缩功）在离心压缩机中，气体伴随着流动同时不断地实现着改变热力状态的热力过程。 21d/=W i/M=n/（n-1）RT 1 （p 1/p2） （ n-1） /n -1静压能头增量 d/以上五种方程均可知流量和流速在机器中的变化。六、离心压缩机的两大理论1.三元理论与三叶轮的应用原理：流体在叶轮机械内部的流动为三维流动三叶轮：一元流动假设进行叶轮只弯不扭
12、的常规叶轮设计已经不适用，而必须按三元流动理论设计出叶离心压缩机 12 第 12 页 共 14 页片既弯又扭的三叶轮，才能适应参数（如：速度、压力等）在叶道各个空间点上的不同，并使其既能满足大流量、高的级压力比，又具有高的效率和较宽的变工况范围。2.相似理论流动相似：就是指流体流经几何相似的通道或机器时，其任意对应点上同名物理量（如：压力、速度等）比值相等 压力比、流量、效率等相似。条件：几何相似，叶轮进出口速度三角形相似特征马赫数相等、气体等、气体等熵指数相等。应用：.设计出性能良好的新机型。.将模化试验的结果换算成在设计条件或使用条件下的机器性能。.利用选型。七、性能、调节与控制1.eg.
13、压缩机的喘振与堵塞原理：流量进一步减小时 脱离团占据叶道 气流受阻 压缩机出口压力 再加上管网压力出口压力 管网中气体向压缩机倒流，气流又在旋转叶轮的作用下正向流动。如此正、倒流反复出现，使整个系统发生了周期性的低频大振幅的轴向气流振荡现象，这种现象称为压缩机喘振。离心压缩机 13 第 13 页 共 14 页危害：不仅使压缩机的性能恶化，压力和效率显著降低，机器出现异常的噪声、吼叫和爆声，而且使机器出现强烈的震动，致使压缩机的轴承、密封遭到损坏，甚至发生转子和固定部件的碰撞，造成机器严重破坏，防喘振保护系统：没有可自动和手动打开回流阀或放空阀。2.压缩机的控制 用于机器的启动、停车、原动机的变转速、压缩机工况点保持稳定或变工况调节，以使压缩机尽量处于最佳工作状态。他还与各检测系统存在线实时故障诊断系统联锁控制，实现紧急、快速、自动停车，以确保机器安全。八、安全可靠性1.叶轮强度2.转子临界转速3.轴向推力的平衡4.抑振轴承5.轴端密封离心压缩机
