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1、第十节 压缩机,压缩机用途：提高气体压力,一、压缩机的分类按结构分离心式、轴流式、往复式、螺杆式压缩机。按排气压力分Pd分为通风机、风机、压缩机。以上均为表压。排气压力指气体出口压力。,二、离心式压缩机是一种叶轮旋转式的机械。它是靠高速旋转的叶轮对气体做功，以提高气体的压力，气体的流动是连续的。1、结构,离心式基本结构分为转子和静子。转子主要由主轴、叶轮和平衡盘构成。静子主要由机壳、扩压器、弯道、回流器、蜗室构成。另外还有密封和轴承等部件。,（1）吸气室：气体吸入装置，吸气室的作用是将从蒸发器或级间冷却器来的气体，均匀地引导至叶轮的进口。吸气室有轴向进气和径向进气两种形式,（2）叶轮 也称工作
2、轮，是压缩机中对气体做功的惟一部件。,（3）扩压器气体从叶轮流出时有很高的流动速度，为了将这部分动能充分地转变为压力能，在叶轮后面设置了扩压器,（4）弯道和回流器 弯道和回流器是为了把由扩压器流出的气体引导至下一级叶轮。,（5）蜗壳 蜗壳的作用是把从扩压器或从叶轮中流出的气体汇集起来，蜗壳一般是装在每段最后一级的扩压器之后。,2、工作原理,气体由气体入口管进入吸入室，叶轮随轴高速转动，气体受到离心力和扩压流动的作用，气体的压力和流速得到提高，再经过扩压室、弯道和回流器进入下一级叶轮中继续压缩，最后由蜗壳收集起来。,3、离心式压缩机的性能特征（1）倾斜特性曲线,（2）阻塞工况（最大流量工况）当压
3、缩机流量达到最大时的工况为最大流量工况。造成这种工况有两种可能：一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态，这时气体的容积流量已是最大值，任凭压缩机背压再降低，流量也不可能再增加，这种情况称为“阻塞”工况。另一种情况是流道内并未达到临界状态，即尚未出现“阻塞”工况，但压缩机在偌大的流量下，机内流动损失很大，所能提供的排气压力很小，几乎接近零能头，仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量，这也是压缩机的最大流量工况。,（3）喘振工况离心压缩机最小流量时的工况为喘振工况。,4、喘振与预防 当压缩机 运行过程中，若因外部原因使流量不断减小达到最小值时，就会使压缩机流道中出现严重的旋转脱离，若气量进
4、一步减小时，压缩机叶轮整个流道被气体漩涡区所占据，这时压缩机 出口来压力将突然下降。，压缩机出口所连接 较大容量 管网系统中压力并不马上下降，此时会出现管网中气体向压缩机倒流 现象。,当管网中压力下降到低于压缩机出口排气压力时，气体倒流会停止，压缩机又恢复向管网排气。，进气量不足，压缩机 出口管网恢复道原来 压力以后，又会 流道内出现漩涡区。如此周而复始，机组和管道内流量会发生周期性变化，机器进出口压力会大幅度脉动，气体 压缩机进出口处吞吐倒流，会伴随有巨大周期性 气流吼声和剧烈 机器振动，这些波动 仪表操作盘 压力、流量、振动信号显示、记录中可以清楚 反映出来，操作现场也可以立即觉察 到。,
5、出现喘振的原因是压缩机的流量过小，小于压缩机的最小流量，管网的压力高于压缩机所提供的排压，造成气体倒流，产生大幅度的气流脉动。防喘振的原理就是针对着引起喘振的原因，在喘振将要发生时，立即设法把压缩机的流量加大。,预防措施：开大入口阀降低后部系统压力改变转速调节 进口节流调节,三、轴流式压缩机1、结构,轴流式压缩机的主要部件是转子和静子。转子由工作叶片、轮盘和轴组成。由一排固定在轮盘上的工作叶片组成的轮子叫做叶轮（也称工作轮）。叶轮在涡轮的带动下高速旋转而工作。,静子是压缩机中不旋转的部分。,2、工作原理,气体沿着平行于轴流式空气压缩机旋转轴的方向流动，在进气导流叶片排作用下，气体产生很高速度，
6、而当气体流过轴流式空气压缩机的每一级时，气体的流动速度就逐渐减慢，从而使气体的压力得到提高。,3、性能（1）倾斜特性曲线稳定工作范围更窄，当气体流量和压力发生改变时，其他参数变化幅度大。,（2）阻塞工况一种情况与离心式压缩机相同，另一种情况是因为流量增大在工作面产生分离，使气速增大，当至音速时，其达到极限值。,（3）旋转失速流量减小低于一定值时，气体分离并沿圆周方向传播，称为旋转失速。叶片凹面处的气流产生更多的旋涡，堵塞了流道的有效流通面积，迫使流道中的气流又折向邻近的流道。如此轮番发展，由旋涡组成的气流堵塞团（称为失速团或失速区）将沿着叶轮旋转的相反方向轮流在各个流道内出现。,（4）喘振工况
7、强烈的旋转工况会引发喘振工况，其机理与离心式压缩机相同。,四、烟机1、结构,国产YL型烟机的结构主要有转子组件、进气机壳、静叶组件、排气机壳、轴承箱及轴承、底座、轴封系统和轮盘冷却系统等部分组成。其中转子组件由主轴、轮盘和动叶片组成。2、工作原理高温烟气经过进气室和静叶整流，进入动叶，膨胀做工，推动烟机转子旋转。,五、通风机风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。1、离心式通风机：离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠
8、背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。广泛应用于加热炉及锅炉的引风系统和通风系统。,工作原理：离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。2、轴流式通风机：凉水塔及空冷风机。,六、往复式压缩机1、结构,活塞式压缩机是典型的容积式压缩机，它依靠气缸内活塞的往复运动来压缩气体。往复式压缩机结构包括机身、工作机构（气缸、活塞、活塞杆、气阀等）、运动机构（曲轴、连杆、十字头）、填料密封、润滑系统、冷却系统、气路系统。,2、工作原理 单级活塞压缩机：只由一个过
9、程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。,活塞在汽缸内作上下往复运动，从而完成了压缩、排汽、膨胀、吸汽过程,两级活塞式压缩机：,七、螺杆式压缩机1、结构,螺杆式压缩机是转子作旋转运动的容积式气体压缩机械。双螺杆螺杆压缩机主要由机壳、阳转子（节圆外具有凸齿的转子）、阴转子（节圆内具有凹齿的转子）、轴承等部分构成。,2、工作原理,螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成气体的吸入、压缩和排气过程。在汽缸的吸汽端座上开有吸汽口，当齿槽与
10、吸汽口相通时，吸汽就开始，随着螺杆的旋转，齿槽脱离吸汽口，一对齿槽空间吸满蒸气，如图(a)。螺杆继续旋转，两螺杆的齿与齿槽相互啮合，有汽缸体、啮合的螺杆和排汽端座组成的齿槽容积变小，而且位置向排汽端移动，完成了对蒸气压缩和输送的作用，如图(b)。,当这对齿槽空间与端座的排汽口相通时，压缩终了，蒸气被排出，如图(c)。每对齿槽空间都存在着吸汽、压缩、排汽三个过程。在同一时刻存在着吸汽、压缩、排汽三个过程，不过它们发生在不同的齿槽空间。,八、密封密封是指两个机械部件之间形成限制泄露所采用的各种装置。密封可分为静密封和动密封两大类。,静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用。,动密封作用原理的要
11、点是既可保持密封而又不产生较大摩擦阻力 1、迷宫密封流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。,2、浮动环油膜密封浮环密封是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的。密封油从内外环之间注入，密封油通过浮环与轴之间很小的间隙，沿轴向左右流动，分别限制内泄漏和外泄漏。,3、干气密封密封气体被吸人动压槽内，由外径朝着中心。径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，进人密封面的气体被压缩，压力升高。在该压力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜。,4、机械密封机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合
12、并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。,5、填料函密封靠填料阻塞泄漏通路的可用于往复或旋转运动的接触式动密封,主要有软填料密封和硬填料密封,九、轴承轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。,1、滑动轴承特点：特点：结构简单，成本低廉。因磨损而造成的间隙无法调整。只能从沿轴向装入或拆出。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,（1）径向轴承（承受向载荷）,整体式,（2）推力轴承推力滑动轴承只能承受轴向载荷，与径向轴承联合才可同时承受轴向和径向载荷,2、滚动轴承,十、联轴器用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有机器停车
13、并将联接拆开后，两轴才能分离。可以传递动力，还有补偿两轴偏移和减震功能。,十一节 工业汽轮机汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。,一、工业汽轮机结构汽轮机主要由转动部分(转子)和固定部分(静体或静子)组成。转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。,二、分类按工作原理分类 有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的冲动式汽轮机、蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机。按热力特性分类 分为凝汽式、背压式。凝汽式汽轮机：汽轮
14、机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力。具有良好的热力性能（见汽轮机热力性能），是最为常用的一种汽轮机。背压式汽轮机：排汽压力大于大气压力的汽轮机。,三、工作原理蒸汽流过喷嘴时开始膨胀，压力降低，速度增高，将所含能量转换成动能。然后高速流动的蒸汽再流过动叶流道，压力有时还继续再降低，并在动叶上产生作用力，推动轮盘转动，将蒸汽的动能转换成由主轴输出的机械功。,第十二节 泵泵：液体输送机械，经过泵后液体压强能增加。一、泵的分类按泵的工作原理和结构形式分：叶片式泵、容积式泵、其他类型泵,二、离心泵1、结构,2、主要零部件（1）叶轮 可分为闭式、半闭式和开式三种。,（2）泵壳 泵壳用来收集从叶轮
15、中甩出的液体，并引向扩散管至泵出口。,（3）轴 一端装叶轮，一端装联轴器，用来传递电机的轴功率。,（4）密封环 口环分泵体口环及叶轮口环，是离心泵的易损件，用来调整叶轮与泵体的间隙，减少介质从叶轮出口泄露到入口的量。,3、工作原理 当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮
16、中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。,4、汽蚀与气缚现象（1）汽蚀原因：当泵叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体饱和蒸汽压时，部分液体将在该处汽化并产生的汽泡，被液流带入叶轮内压力较高处凝结或破裂。由于凝结点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的冲击。,现象：噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。严重时，泵不 能正常工作防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超过工作温度下
17、被输送液体的饱和蒸汽压。,（2）气缚原因：当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。,预防措施：通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀防止轴封泄露,5、离心泵性能（1）性能曲线H-Q曲线：表示泵的压头与流量的关系N-Q曲线：表示泵的轴功率与流量的关系-Q曲线：表示泵的效率与流量的关系,（2）影响离心泵性能的因素分析 离心泵转速的影响 离心泵叶轮直径的影响,三、齿轮泵1、结构,2、工作原理,随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右
18、侧被带到 了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油 液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油 和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。,四、螺杆泵1、结构,2、工作原理 由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样。,五、往复泵1、结构 主要有曲轴、连杆、十字头、轴承、机架、液缸、活塞（或柱塞）、吸入阀和排出阀、填料函和缸盖组成。,2、工作原理活塞自左向右移动时，泵缸内形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内。当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大，由排出阀排出。,活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，称为一个工作循环；这种泵称为单动泵。活塞由一端移至另一端，称为一个冲程。,六、高速管道泵1、结构,2、工作原理同离心泵，靠电机带动叶轮高速转动，动能转化成压强能。,
