V2流体机械原理(离心压缩机部分).doc

流体机械原理 离心压缩机部分 V2 主讲 李景银 西安交通大学能动学院流体机械及工程系 联系方式： 电 029O） Email：jyli@mail.xjtu.edu.cn  流体机械原理(fluid machinery) 离心式压缩机原理（Centrifugal compressor） 0 绪论 0.1 各种叶轮机械和流体机械的分类方法和设备 叶轮机械有两大类：通过叶片将能量加给工质的机械称为被动机械，如(透平)压缩机、鼓风机、通风机、风扇及叶片式水泵; 而将工质能量加给叶片的叶轮机械类型称为原动机械，如汽轮机、燃气轮机、水轮机及风力发电机等。 0.2 不同压缩机的主要特征和压力流量范围： 0.2.1 容积式压缩机； 往复式：主要运动部件是在缸中作往复运动的活塞，如往复式压缩机。 回转式：以转子旋转和压缩来提供能量，如罗茨式鼓风机和螺杆式压缩机、滑片式压缩机等。 0.2.2 透平式流体机械： 旋转的叶轮作为主要部件，给流体加功。 1）按流体流向进一步细分为：离心式、轴流式和混流（斜流式） 压缩机 （a. 压缩机和风机：用来给气体增压与输送气体的机械。b. 汽轮机、燃气透平和风力机 c. 泵：用来给液体增压与输送液体的机械。d．水轮机：水力发电） 2） 对压缩机而言还有以气体种类分的：富气压缩机、氨气压缩机、氧压机和氢压机等。 3） 还有按工作场合分的：造气鼓风机、高炉鼓风机、制冷压缩机等 0.2.3 容积式和透平式压缩机的压力流量范围： 0.2.4 离心式压缩机的应用 范围广、适应面广，主要用于： 冶金：高炉鼓风（大型高炉常用轴流）：氧气炼钢用氧压机；空分用压缩机 石化：合成氨装置用四种离心压缩机（空压机、原料气、合成气和氨冷冻压缩机）；生产尿素用二氧化碳压缩机；甲醇行业（甲醇合成气中带有固体粒子和液滴）；乙稀行业；炼油企业（催化裂化、重整、精炼和加氢脱硫等） 制冷：以特定制冷工质为介质； 天燃气输送：管线式压缩机 动力工程中：动力风源；小型燃气轮机；内燃机增压。 0.3 离心压缩机各部件的基本功能和典型结构 0.3.1 离心压缩机的通流部分 沿流动过程介绍：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通过蜗室和出气管输出。 按流道中气体先后流过的元件不同功能分，主要有六个元件： 进气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗室 各个元件的功能为 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：把叶轮出口流体的高速动能转换为压力能。 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出口 从中可以看出、气体反复沿流道进入下个叶轮中，因此，可以进一步引入段和级的概念： 级：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。 段：中间冷却器把整机的全部级分隔成几个段。N个中间冷却器把压缩机隔离程N+1个段。 0.3.2. 离心压缩机的结构 离心式压缩机的零件很多，总体可以为转子和静子两部分。 转子：离心压缩机中可以转动的零部件统称为转子，是最难加工的元件，主要由主轴、隔套、叶轮、平衡盘等组成。 叶轮：也称工作轮，主要由轮盘、轮盖和叶片组成。常用有闭式、半开式和双进气三大类；加工类型分为铣制焊接、铆接、铣制铆接和整体铸造和铣制等。 主轴一般为阶梯轴；隔套为定位所用，同时保护主轴；平衡盘为平衡叶轮两面压力不平衡导致的轴向力，位于高压端，一面受末级叶轮的气体高压作用，另一面通大气或进气管，受低压气体作用。 静子：压缩机中所有不能转动的零部件。它是由机壳（一般构成吸气室和蜗壳等）、隔板和密封等组成。 机壳：也称气缸，是静子中最大的零件，常用铸铁、铸钢或焊接件而成；对于高压离心压缩机，都采用圆筒形的锻钢件。机壳一般有水平中分面。进气室和蜗壳一般是机壳的一部分。 密封有两大类：外密封和内密封：外密封防止气体向外泄露，位于主轴两端（轴端密封）；内密封为防止气体在级间倒流，有隔板密封和轮盖密封两个。密封形式常用迷宫式密封。 隔板：隔板的作用是把压缩机每一级隔开。隔板相邻的面构成扩压器通道，来自叶轮的气体通过扩压器把一部分动能转换为压力能。隔板的内侧是回流器。气体通过回流器返回到下一级叶轮的入口。回流器内侧有一组导流叶片，可使气体均匀地进到下一级叶轮入口。 0.4 级的典型结构 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