离心式压缩机.ppt.ppt

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1、1,1.2 离心式压缩机,离心式压缩机属于速度式压缩机，具有流量大、转速高、结构紧凑、运转平稳等特点。但不适于小排量及高排压场合。,随着气体动力学研究的成就使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，多油楔轴承等关键技术的突破，离心式压缩机逐渐向高压力、宽流量范围发展。,2,离心压缩机的基本工作原理,1.2 离心式压缩机,离心式压缩机的工作特性及调节,相似理论在离心式压缩机中的应用,离心式压缩机的主要零部件,离心式压缩机的选型,压缩机的类型及应用,3,1.2 离心式压缩机,圆筒型离心压缩机,4,1.2 离心式压缩机,蜗壳型离心压缩机,5,1.2 离心式压缩机,一段压缩离心

2、压缩机,6,1.2 离心式压缩机,两段压缩离心压缩机,7,离心式压缩机转子,一、离心式压缩机的基本原理,8,一、离心式压缩机的基本原理,1.离心式压缩机的基本结构,吸气室,叶轮,扩压器,排气蜗壳,弯道,回流器,转子,定子,9,一、离心式压缩机的基本原理,两段离心式压缩机,一段入口,扩压器,蜗壳（一段出口）,弯道,回流器,转子,叶轮,二段入口,二段出口,级的组成,10,一、离心式压缩机的基本原理,11,一、离心式压缩机的基本原理,2.离心式压缩机的工作原理,离心式压缩机利用高速回转的叶轮对气体做功，使气体的动能大为增加。同时，气体在离心惯性力以及在叶轮叶道中降速的共同作用下，其静压能也得到大幅度

3、提高，在叶轮后面的扩张流道（即扩压器）中部分气体动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，经过几级压缩后，被压缩的气体排出机外。,12,在相同功率时，其外形尺寸小、重量轻、占地面积小。无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单。磨损部件少，连续运行周期长，维修费用低，使用寿命长。易于实现多级压缩。能够经济地进行无级调节。对大型压缩机，若用经济性高的工业汽轮机或燃气轮机直接带动，实现变转速调节，节能效果更好。转速较高，不适用于太小的流量。单级压力比不高，高压力比所需的级数比活塞式的多。当入口压力太低时，压缩机组会发生喘振而不能正常工作。,3.离心式压缩机的特点,一、离心式压缩机的基本原

4、理,13,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,流体在叶轮中流动的速度三角形,14,4.级中的能量转换,连续性方程,一、离心式压缩机的基本原理,设气体作定常一元流动，流经机器任意截面的质量流量相等，其连续方程表示为：,方程说明：随着气体在压缩过程中压力不断提高，其密度不断增大，容积流量沿机器不断减小。,式中：qm为质量流量 kg/s,qv为容积流量 m3/s,为气流密度,F2为通流面积,c2r为垂直该截面的法向流速。,15,4.级中的能量转换,连续性方程,一、离心式压缩机的基本原理,16,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,欧拉涡轮方程,动量矩定理：系统内流体对某一固定轴

5、线的动量矩对时间的变化率等于作用于该系统上的诸外力对同一轴线的合力矩。,17,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,欧拉涡轮方程,叶轮对dG质量的气体所做的功率N,叶轮对单位质量气体所做的功，称为叶轮的理论功Lth,18,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,欧拉涡轮方程,根据能量守恒定律，叶轮对气体所做的功将变成气体的能量增加hth,（欧拉第一涡轮方程）,欧拉第一涡轮方程表明：叶轮对单位质量流体做的功只与流体在叶轮进出口处的速度有关，与流体的种类和性质无关。,19,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,欧拉涡轮方程,利用叶轮进、出口速度三角形的关系,（欧拉第二涡

6、轮方程）,20,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,为了表示级中压力能的升高有多少是在叶轮中获得的，常运用反作用度的概念。,21,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,叶轮的反作用度越大，流体的压力能越高，叶轮效率越高；叶轮出口处流体的速度越小，反作用度越大，而且可以减少流体在后面流动的阻力损失；为了提高叶轮的反作用度，大型离心压缩机往往采用出口安装角较小的后弯形叶片，但叶片的理论功率也相应地变小。,22,一、离心式压缩机的基本原理,离心压缩机：2A=3060离 心 泵：2A=1530,叶片的不同型式,后弯,径向,前弯,23,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换

7、,当流体无预旋地进入叶轮时(Cu1=0),24,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,当流体无预旋地进入叶轮时(Cu1=0),25,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,有限叶片的叶轮，由于叶道内流体本身的惯性作用，在旋转的叶道内出现了与叶轮旋转方向相反，而旋转次数相同的环流现象，称为“轴向涡流”现象。,有限叶片数对叶轮作功的影响,26,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,由于轴向涡流的存在和叶道弯曲的影响：气流速度分布不均；流体在叶轮出口处产生了附加的滑移速度。,27,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,有限叶片叶轮的理论能量头,滑移系数，是个经验

8、系数，计算公式可查阅相关文献。一般在计算的同时对叶轮进行性能试验以校正。,28,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,伯努利方程,在叶轮中：,叶轮功=压力能+动能+位能+流动损失,29,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,伯努利方程,在扩压器中：,在级中：,30,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,级的压缩功、总耗功及功率,总功耗,泄漏,轮阻损失,压缩功,动能,流动损失,理论功,31,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,气体的压缩功hcom,气体的压缩功hcom与级内的压缩过程有关，离心式压缩机的压缩过程一般均为多变过程，且多变指数m一般都大于等熵

9、过程指数k（机内的轮阻损失转化成热能且不能迅速散发）。,级的压缩功、总耗功及功率,32,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,级的压缩功、总耗功及功率,总耗功htot,33,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,级的压缩功、总耗功及功率,叶轮的总功率=级的总功率Ntot,34,一、离心式压缩机的基本原理,4.级中的能量转换,扩压器的能量转换,扩压器的作用就是把气体的动能尽可能有效地转变为静压能。,35,一、离心式压缩机的基本原理,扩压器形式：无叶扩压器、叶片扩压器。无叶扩压器：结构简单，在变工况下工作较稳定。但气 体流动路线长，沿程摩擦损失大。叶片扩压器：叶片对气体有导流作

10、用，效率高，但结构 复杂，稳定工作范围窄。,36,一、离心式压缩机的基本原理,当D4/D32时，由于摩擦损失的影响，扩压作用不明显。,气体在无叶扩压器中按对数螺旋线流动,37,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流温度,滞止温度：假设气流速度等于零的相当温度，虚拟温度。,真实温度与滞止温度的关系,38,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流温度,压缩机的进口截面0-0到第一级叶轮叶道入口截面1-1之间没有外力做功，所以,带入真实温度与滞止温度的关系式，可得：Tst0=Tst1没有热、功转变，气流的滞止温度保持不变,（压力能）（动能）,39,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参

11、数,气流温度,气体从叶轮进口1-1截面到叶轮出口2-2截面，外界通过叶轮对气体所做的功为htot，设叶轮出口处的滞止温度Tst2。,40,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流温度,从叶轮出口截面2-2到级的出口截面0，气体与外界不再有热、功交换，各个截面的滞止温度与截面2-2的滞止温度相同。,41,一、离心式压缩机的基本原理,叶轮出口截面和进口截面气流温度的关系：,5.状态参数,气流温度,42,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流压力,43,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流压力,44,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级中气体的增压比与叶轮的总功耗ht

12、ot基本成正比关系；在其它条件相同的情况下，气体常数R增大（气体分子量减小），级的增压比减小。也就是说，如果要求相同的压力比，压缩较轻气体需要的级数较多。,增压比的影响因素：,45,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,增压比的影响因素：,在其它条件相同的情况下，指数系数增大（即多变过程指数m减小），级的增压比增大；在其它条件相同的情况下，进气温度升高时，级的增压比减小。因此气体经过几级压缩后，温度升高到一定程度，要引出到机外进行冷却。,46,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,气流比容比,47,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级效率,级效率表示级中传给气体机械能的有效利用

13、程度。级效率有多变效率、等熵效率、等温效率、流动效率。,48,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级效率,多变效率(一般为0.70-0.84),49,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级效率,等熵效率,50,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级效率,等熵效率（忽略进、出口动能差）,由于级的压缩过程一般为多变过程，且多变过程指数大于等熵过程指数，所以多变效率大于等熵效率，差值越大，表明级内损失越大。,51,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,级效率,等温效率,等温效率表示压缩过程与等温过程接近的程度,52,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,流动效率,评价压缩机

14、中气体流动情况好坏。,53,一、离心式压缩机的基本原理,5.状态参数,：能量头系数，与级的几何尺寸、元件加工质量、流量大小以及级内流动损失有关，一般等于0.450.70。,流动效率,54,一、离心式压缩机的基本原理,6.多级压缩,离心式压缩机一般需多级组成，而在压缩过程中需要分段进行中间冷却，每段由一级或若干级串联而成。,段数的确定,尽可能减小总功耗；考虑排气温度的限制；考虑压缩机的具体结构。,55,一、离心式压缩机的基本原理,6.多级压缩,各段压力比的确定,以总耗功最小为原则。若各段进气温度相等，多变效率相同，则各段压力比相等。实际各段的压力比并不完全相等。应根据叶轮的型式、叶轮的直径及级数

15、等进行调整。若各段压力比之间的差异不超过15%，则对压缩机总耗功的增大不会超过1%。,56,一、离心式压缩机的基本原理,6.多级压缩,级数的确定,每个段由多少级串联而成，主要取决于各段所需要的压缩功Hpol及各级的hpol.,级的压缩能量头hpol的大小，主要取决于叶轮的圆周速度u2。,57,思考题,简述离心式压缩机的工作原理。简述离心式压缩机的特点。离心式压缩机每一级的组成？叶轮的作用？扩压器的作用？无叶扩压器和叶片扩压器的区别及特点？欧拉涡轮方程表明，叶轮对单位质量流体所做的功与_相关，与_无关。叶轮的反作用度越大，流体的压力能_，叶轮效率_。根据伯努利方程，理论上离心式压缩机叶轮提供的机

16、械能转化为流体的_、_、_、_。何为“轴向涡流”现象？,58,思考题,多级离心式压缩机如何分段？如何确定各段压力比？如何确定每段的级数？离心式压缩机段间冷却的目的？离心式压缩机的级效率有哪几种？离心式压缩机增压比的影响因素？增压比和压力比的关系？级的压缩能量头的大小，主要取决于_。减少级数，结构紧凑。但需_（提高、降低）叶轮的圆周速度。离心式压缩机级的总功耗由什么组成？,59,一、离心式压缩机的基本原理,7.能量损失,离心式压缩机级中的四种能量损失：,流动损失 波阻损失 轮阻损失 泄漏损失,60,一、离心式压缩机的基本原理,7.能量损失,流动损失,流动损失大致分为以下几类：沿程摩擦损失、边界层

17、分离损失、二次涡流损失和尾迹损失，在变工况条件下还存在着冲击损失。,61,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,沿程摩擦损失主要是由流体的粘性产生的。在贴近流道壁的地方，气体受壁面的附着作用，速度接近于零。流体与壁面之间、边界层内各层流体之间存在着相对运动。速度较高的流层和速度较低的流层互相有拖动力和阻滞力，这就是内摩擦力。,沿程摩擦损失,减小措施：提高流道光洁度。,62,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,扩张流道中，主流速度不断下降，静压不断提高，边界层逐渐加厚，边界层内会产生局部倒流。这就是边界层分离。,边界层分离损失,63,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,边界层分离可造成旋涡区

18、，并导致反向流动从而产生损失。另外由于边界层增厚及分离，使有效流通面积减小，主流速度增大，因而减弱了压力提高的效果。边界层分离与通道形状、壁面粗糙度、雷诺数和流体的湍流度等许多因素有关，但其中与通道的形状关系最大：通道截面面积突然增大，通道急转弯等。减少措施：控制通道的当量扩张角。,边界层分离损失,64,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,二次流损失主要发生在叶轮叶道、弯道及吸气室等有急剧转弯的地方。是由于流道内同一截面中存在压力差所造成的。,二次流损失,减少措施：增加叶片数，避免急剧转弯。,65,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,尾迹损失主要是由于叶片尾缘具有一定厚度，致使气体流出叶道

19、时流通截面突然扩大，造成叶片两侧的气流边界层突然发生分离。,尾迹损失,减少措施：采用翼型叶片代替等厚叶片；将等厚叶片出口非工作面削薄。,66,一、离心式压缩机的基本原理,流动损失,若流体不相切地流经固体壁面，则对壁面要产生冲击，造成能量损失。在设计工况下，流经叶轮和叶片扩压器的流入角基本上与叶片的进口角保持一致。当工况变化时，叶轮和扩压器的的进口气流角与叶片进口角方向不相一致，则气流对叶片产生冲击作用，产生冲击损失。,冲击损失,减少措施：控制在设计工况点附近运行；在叶轮前安装可转动导向叶片。,67,一、离心式压缩机的基本原理,7.能量损失,波阻损失,当流道中某一点的气流速度与当地的音速的比值（

20、马赫数）大于1时，即为超音速流动。超音速气流遇到固体或通流截面突然缩小，就会产生激波。气体通过激波是一个熵增过程，有能量损失。,减少措施：控制控制气体的马赫数。,68,一、离心式压缩机的基本原理,7.能量损失,轮阻损失,叶轮高速旋转，叶轮外侧与周围流体发生摩擦，消耗功。,泄漏损失,气体的内泄漏、外泄漏都要消耗功。,减少措施：提高叶轮表面光洁度。,减少措施：提高密封效果。,69,一、离心式压缩机的基本原理,8.离心式压缩机的气动热力学计算,离心式压缩机的气动热力学计算分为设计性计算和校核性计算。,校核性计算是已知压缩机内各级流通元件的尺寸，要求计算出各关键流通截面的气体状态参数和气体速度，以校核

21、压缩机的性能是否能达到预定的要求。,设计性计算是根据给定的设计条件，选择合理的压缩设计参数，计算设计压缩机叶轮及其它流通元件的主要尺寸等。,70,一、离心式压缩机的基本原理,离心式压缩机的设计计算有三种方法：效率法、流道法和模化法。,效率法是根据经验，预先给定级的多变效率，在此基础上计算压缩机叶轮及通道的几何尺寸和所需要的功率。计算比较简便，但有一定的近似性。,8.离心式压缩机的气动热力学计算,71,一、离心式压缩机的基本原理,流道法是以各部件的单独实验数据为基础，在此基础上计算压缩机叶轮及通道的几何尺寸和所需要的功率。缺点是很难得到全面的实验数据，不能很好地考虑各部件之间的相互影响。,8.离

22、心式压缩机的气动热力学计算,72,一、离心式压缩机的基本原理,模化设计法是以相似理论为基础，以效率较高、性能较好的离心式压缩机或试验模型机为作为原型，用相似的换算法设计类似的离心式压缩机。此方法比较可靠，应用较普遍。,8.离心式压缩机的气动热力学计算,73,思考题,离心式压缩机主要能量损失有哪些？流动损失包括哪些损失？如何减小沿程摩擦损失？如何减小流道的边界层分离损失？如何减小二次流损失、冲击损失？如何减小轮阻损失、泄漏损失？设计离心式压缩机时，如何避免波阻损失？离心式压缩机的设计计算有哪三种方法？,74,二、离心式压缩机的工作特性及调节,1.工作特性,性能曲线及变化规律,离心压缩机的性能参数

23、压力比、多变效率pol、轴功率N 等随容积进气量Qj变化而变化。,75,二、离心式压缩机的工作特性及调节,性能曲线的特点,性能曲线一般通过实验测得。冲击损失为零的工况点为设计工况点。离心式压缩机的流量和压力比是一一对应的，背压一定,流量随之确定。离心式压缩机的效率曲线存在最高点，效率最高点即为设计工况点，偏离设计工况点时，压缩机的效率下降很快。离心式压缩机的功率一般随着流量的增大而增大。,76,二、离心式压缩机的工作特性及调节,离心式压缩机有最大和最小两个极限流量工况，对应的排气压力也有最小值和最大值。最大流量工况有两种情况：一种是流道某喉部处气体达到临界状态，气体的容积流量达到最大值，即所谓

24、的“阻塞”工况；另一种是级内的流动损失很大，所提供的压力比近似等于1（背压低）,性能曲线的特点,77,二、离心式压缩机的工作特性及调节,离心式压缩机的最小流量工况一般称之为“喘振”工况。当级的流量大幅度减小时，几乎在所有的叶道内部发生严重的边界层分离，使来流受阻，能量损失严重，压力比大大下降，致使气体不能向后排出，级后的高压气体将发生倒流。当级后的气体压力下降低到级的零流量所对应的排气压力时，倒流停止，压缩机恢复排气，使得级后气体压力再次逐渐升高，流量又对应减小。这种在压缩机中时而正流时而倒流的现象称为喘振。,78,二、离心式压缩机的工作特性及调节,造成喘振的内因是级的流量太小，外因是级后有高

25、压气体。持续的喘振会造成叶片破坏，甚至整个转子变形或折断。在实际运行中，应避免喘振的发生。增大进气流量、降低运行转速、设置旁通管道、减小背压可防止喘振。,79,二、离心式压缩机的工作特性及调节,离心式压缩机的稳定工作范围受到如下条件限制：最大流量；最小流量；最低转速；最高转速；最高压力。,80,二、离心式压缩机的工作特性及调节,1.工作特性,管网性能曲线,每一种管网都有自己的特性曲线，其决定于管网本身的结构和用户要求。有三种形式：1:管网阻力与流量无关；2:管网阻力为二次曲线；3:上面两种形式的混合,与管网系统联合工作,81,二、离心式压缩机的工作特性及调节,1.工作特性,与管网系统联合工作,

26、压缩机与管网系统协调稳定工作的条件：气量相等、压力相等。不论是压缩机的性能曲线还是管网的性能曲线发生变化，都会使离心式压缩机的工作点发生改变。,82,二、离心式压缩机的工作特性及调节,1.工作特性,离心式压缩机串联与并联操作,离心式压缩机串联可以增大排气压力，两台压缩机串联的性能曲线是在同样质量流量下把它们各自的压力比相乘而得到的，其性能曲线比单台的要陡一些，稳定工况范围更窄。离心式压缩机并联可以增大排气量，两台压缩机并联的性能曲线是在相同压力比的条件下把它们各自的流量相加而得到的。,83,二、离心式压缩机的工作特性及调节,离心式压缩机串联,84,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节

27、,调节目的：使压缩机适应变工况下操作，保持生 产系统的稳定。调节方法：保证使用压力不变调节流量；保证流 量不变调节使用压力。调节原理：设法改变压缩机的性能曲线和 改变管网性能曲线，其实质是 改变压缩机的工况点。,85,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节,出口节流调节,调节方法简单，但经济性差，尤其是当压缩机的性能曲线陡峭而需要调节的流量又较大时。,节流压力降,例：,86,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节,进口节流调节,调节方法简单，经济性稍好，但对压缩机的效率会有一定影响。,等流量调节,例：,87,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节,进口节流调节,等压力调

28、节,例：,88,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节,调节效果比较明显，但可转动导叶机构较复杂，会造成一定的冲击损失，在压缩机上用得较少。,能量头系数,流量系数,转动进口导叶调节,89,二、离心式压缩机的工作特性及调节,2.工况调节,改变转速调节,调节范围很大，经济性较好，但是需要考虑增加转速后转子的强度、临界转速和轴承寿命的问题，同时要求驱动机可调速。,90,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,相似的概念来自几何学。但物理现象的相似比几何形状的相似要复杂,它除了首先要满足几何相似以外，还必须要求所有用来说明该物理现象性质的一切物理参数都相似。对于介质流动的相似体系来说，其速度场、温

29、度场和压力场都相似，也就是说在空间对应的各点和时间上相应的瞬间，第一体系的物理参量和第二体系的同类量是成比例的，如果物理参量是矢量，则该矢量与对应矢量的方向也应相同。,91,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,按照性能良好的模型级或机器，快速设计出性能良好的新机器；将模型化试验的结果，换算成设计条件或使用条件下的机器性能；相似的机器可用通用性能曲线表示其性能；使产品系列化、通用化、标准化，利于产品设计制造，也利于产品的选型使用。,利用相似理论中的一些规律，与试验结合，有效解决一些复杂过程的研究和设计问题：大致有以下四方面用途：,92,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,1.相似条件,几何相似,

30、保证两机的全部尺寸和几何形状相似，即任何对应长度之比应相等，且为同一常数，对应的角度应相等，叶片数和叶轮的阻塞系数也对应相等。,93,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,1.相似条件,运动相似,保证两机内部的流型相似，即对应的速度大小成比例，且为一常数，速度的方向也相同。一般而言，只要满足叶轮入口的速度三角形对应相似即可。,94,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,1.相似条件,动力相似,保证两机内部流道中各种力在空间所有对应点上分布相似，即所有对应点同类力的大小成比例，为一常数，并且力的方向也对应相等。主要考虑“特征雷诺数相等”和“特征马赫数相等”。,95,三、相似理论在离心式压缩机中的应用

31、,1.相似条件,热力相似,离心式压缩机的压缩过程是热力过程，气体状态参数的变化与等熵指数密切相关，所以热力相似即两机的等熵指数相等。,96,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,2.相似换算,当两台压缩机符合相似条件时，可根据一台机器的性能参数，采用相似换算的方法得到另一台机器的性能参数。如转速、容积流量、质量流量、压力比、多变过程压缩功、总功、功率、效率。,97,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,2.相似换算关系,98,三、相似理论在离心式压缩机中的应用,3.模化设计步骤,选择合适模型机确定几何尺寸比例常数确定新机转速确定非设计工况点的性能参数带有中间冷却器的补充条件,99,四、离心式压缩机

32、的主要零部件,1.叶轮,叶轮是离心压缩机中唯一对气体做功的部件，且是高速回转件。离心压缩机大多采用后弯型闭式叶轮，对叶轮的要求是：提供尽可能大的能量头；效率较高；能使级及整机的性能稳定、工作区较宽；强度、刚度及制造质量符合要求。,100,四、离心式压缩机的主要零部件,2.平衡盘,叶轮的两侧都受到不同气体力的作用，有不平衡的轴向力。另外，气流从轴向流入叶轮后立即转为径向进入叶轮的叶片间流道，对叶轮有轴向冲力。这两种轴向力将推动转子作轴向移动，加平衡盘可平衡轴向力。,迷宫密封,101,四、离心式压缩机的主要零部件,迷宫密封型式,a)镶嵌曲折型密封b)整体平滑型密封c)台阶型密封,迷宫密封气体流动形

33、式,102,四、离心式压缩机的主要零部件,3.附属系统,输气管网系统,注意设计计算出管网系统在设计工况及变工况下，不同流量、流速下的管网系统各部件的阻力压降，掌握阻力情况。,增、减速设备,改变压缩机转速、有时需调节压缩机性能。,103,四、离心式压缩机的主要零部件,3.附属系统,油路系统,作用：润滑、冷却、密封、控制、支承,设计时要保证按各用油处能带走所需要带走的热量，考虑阻力降；操作时保证油温、油压、清洁。,水路系统,包括冷却器的设计，冷却水的使用。保证系统带走所有的热量，以使压缩机正常工作。,104,四、离心式压缩机的主要零部件,3.附属系统,检测系统,包括性能检测、安全检测。,目的为机器

34、安全运行、调节控制和故障诊断提供基本信息。,控制系统,用于压缩机的启动、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，使压缩机尽量处于最佳工作状态。,105,五、离心式压缩机的选型,1.选型原则,明确工艺生产的技术指标：流量、压力比、效率、功率、变工况条件参数及安全性能参数。合理确定机器的经济指标。离心压缩机的寿命一般保持在1015年的期限。合理选择机器的性能调节方式。合理配置机器的附属设备及仪表。,106,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,流量选型方案比较压力选型方案比较工作介质的影响机器结构特点选型比较驱动机选型比较,107,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,流量选型方案

35、比较,离心式压缩机适合流量较大的场合，一般用于流量在505000m3/min。流量越小，为了保证一定的稳定工况范围，需要选择较窄的叶轮。叶轮越窄，其加工难度越大，效率也越低。,108,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,流量选型方案比较,较大流量的压缩机或级，可选用双面进气的叶轮结构。当叶轮的相对宽度较大时，为了保证较高的效率，可采用具有空间扭曲型叶片的三元叶轮结构。,109,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,压力选型方案比较,通风机和鼓风机大多为离心式，其排气压力较低，在排气压力较低且流量要求较大时，可选用轴流式压缩机。,110,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,工作介质的影响,工

36、作介质的改变往往给离心压缩机的性能参数带来很大变化。同台压缩机压缩轻气体所获得的压力比一般小于压缩重气体。所以在这种情况下，为了使机器结构紧凑，应考虑使叶轮有较高的转速，这就要求有较高强度的优质材料来保证。,111,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,对于气体常数较小（重气体）压缩机，应注意叶轮的转速不能太高，否则气体马赫数较大，机器效率会下降，稳定工况范围变窄。当工作介质是易燃、易爆、有毒、贵重气体时，对压缩机的轴封提出特别要求，同时要考虑限制各级气体的排气温度，必要时增加段数。,工作介质的影响,112,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,如果气体含有固体颗粒或液滴，应提供颗粒（液滴）的

37、大小、浓度等参数，按两相流理论进行设计制造。同时应考虑过流部件的材质耐磨性和耐腐蚀性。,工作介质的影响,113,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,机器结构特点选型比较,在满足要求的前提下，应尽可能选用结构简单的离心式压缩机。多段离心式压缩机，可采用多轴结构，依靠各轴转速的不同来实现各段高效运行。水平剖分型离心式压缩机，拆装方便。为减小边界层分离损失，叶片可长短相间排列。,114,五、离心式压缩机的选型,2.选型比较,离心式压缩机常采用副产蒸汽驱动工业汽轮机作为动力，为热能综合利用提供了可能。尽可能选用可变速的工业汽轮机或燃气轮机。交流电动机也可作为驱动机。一般用于中小型离心式压缩机。,驱动

38、机选型比较,115,五、离心式压缩机的选型,3.选型方法,根据使用条件和要求，查找产品目录；进行初步方案设计，并与厂商商讨选型；提出条件和要求，委托厂商选型。,116,思考题,离心式压缩机的流量和压力比是否一一对应？离心式压缩机的附属系统由哪几部分组成？何为离心式压缩机的等压力调节、等流量调节？离心式压缩机串联、并联工作的作用？何为离心式压缩机的“喘振”？造成离心式压缩机“喘振”的内、外因是什么？防止喘振的措施？离心式压缩机与管网系统协调稳定工作的条件？离心式压缩机的工况调节有哪几种方法？确定离心压缩机的稳定工作范围需考虑哪些因素？在什么情况下离心式压缩机的流量最大、最小？两台离心式压缩机的相

39、似条件有哪些？离心式压缩机模化法设计的步骤？离心式压缩机平衡盘的作用？,117,六、压缩机的类型及应用,1.压缩机的分类,按工作原理,容积式：往复运动式、螺杆式等,速度式：离心式、轴流式等,压缩机,118,六、压缩机的类型及应用,1.压缩机的分类,按结构分类,按照压缩机的级数：单级、两级、多级,按照压缩方法：单作用、双作用、级差,按照气缸数量：单缸、双缸、多缸,按照气缸轴线布置的相互关系：卧式、立式、L型、V型、W型等,119,六、压缩机的类型及应用,1.压缩机的分类,按结构分类,按排气量大小：微型、小型、中型和大型,按照气缸的冷却方式：空冷、水冷,按照压缩机的移动方式：固定式、半移动式、移动

40、式等,120,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,各类压缩机的应用范围,121,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,往复活塞式压缩机特点,适用压力范围广；,绝热效率较高；,适应性较强，通用性好；,机器结构较复杂，易损件较多；,进气和排气脉动不连续；,122,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,离心式压缩机特点,转速高，处理气量大；易损件较少，运转效率较高；排气无脉动，不需要缓冲罐；不适用流量太小和排气压力过高的场合；稳定工况范围较窄，气量调节后机器效率会明显下降；运转时噪音较大。,123,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,螺杆式

41、压缩机,双螺杆式,124,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,螺杆式压缩机,单螺杆式压缩机原理,单螺杆式,125,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,螺杆式压缩机特点,结构简单，没有易损件，运转可靠；运动部件动力平衡好，机器转速较高尺寸小，重量轻，占地面积少；进排气周期较短，压力脉动小；适应性强；噪音低，振动小；造价较高，加工难度大；不能用于高压场合，双螺杆压缩机的排气压力一般不超过3MPa。,126,六、压缩机的类型及应用,双螺杆制冷压缩机,127,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,轴流式压缩机,依靠高速旋转的叶片对气体做功，属于速度式压缩机

42、的一种。用于处理压力较低，流量较大的气体。为获得同样的排气压力，叶轮的圆周速度约为离心式压缩机的两倍，所以其噪音较大。,128,六、压缩机的类型及应用,轴流式压缩机,129,六、压缩机的类型及应用,轴流式压缩机,130,六、压缩机的类型及应用,轴流式压缩机,131,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,涡旋式压缩机,涡旋式压缩机主要应用在小型制冷行业，如冰柜、冷藏柜等。定涡旋和动涡旋的型线均为渐开线。其特点是零件少、效率高、体积小、噪声低。,132,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,涡旋式压缩机,定涡旋和动涡旋,133,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,膜式压缩机,134,六、压缩机的类型及应用,2.各类压缩机的特点及比较,滑片式 压缩机,具有圆形工作腔和偏心转子，转子上开设若干个槽，并装有自由滑动的叶片。,1.进气2.开始压缩 3.压缩中 4.排气,