[物理]第八章、离心式制冷压缩机.ppt

第八章离心式制冷压缩机 离心式制冷压缩机 一：原理及特点 1、原理： 吸气口—叶轮—扩压室—排气口 制冷剂—动能—压能 2、特点 尺寸小，质量轻，负荷均匀 运转平衡，惯性小，基础简单 磨损件少，连续运转周期长 容易实现多级压缩，动耗少 润滑油参加运行少 可调节能量，节能效果好 需增速齿轮，密封要求高 3、应用 1）冷水机组： 用于空调（大型中央），纺织食品等 2）低温机组： 化工、石油，低温实验室应用广泛 二、分类 1、按用途分： 空调冷水机组、低温机组 2、按结构分： 开启式、半封闭式、封闭式 三、典型结构及部件 1、典型结构： 1）合成氨用 低温机组机： 一级3级压缩； 二级4级压缩 4）带增能器装置 5）特灵公司三级离心式压缩机 具有两个省功器，进口导叶15~100%调节， 四、离心式压缩机 各个元件的基本原理 吸气室： 作用：使气体在进口处形成 负压，将气体均匀引入叶轮 结构：设有导叶调节流量 叶轮： 作用：对气体作功、加速 结构：轮盘、叶轮、轮盖组成， 有三种结构 扩压器 作用：使从叶轮出口的高速气体速度减慢压力提高 结构：分无叶和有叶扩压器两种； 气道截面积逐步增加 弯道和回流器 回流器：使气体进入下一级 叶轮压缩 弯道：使气体转弯 蜗室 作用：从扩压器或叶轮后流出 的气体汇集起来并引向机外 结构：其通道面积逐渐增大， 出口接扩压管 其它部件 轮盖密封：减少气体从叶轮出口倒流到叶轮入口 轴套密封：减少级间漏气 轴端密封：减少向外泄漏 推力平衡盘：减少轴向推力 轴径向轴承：支承转子， 承受轴径向力 第二节、离心式制冷压缩机的基本原理 一、概述 气流状态 气体作三元流动：气体流动时由于摩擦、边界层及流道作用，造成气体参数（速度、压力、温度、密度）随时间及位置变化 假设 气流参数在任截面上，用平均值代表实际参数 气体流动认为不随时间变化——定常流动 设计思路：以一元流动作为主要设计手段 二、欧拉方程 1、叶轮进出口速度三角形 气体质点的三个运动 相对运动：气体相对于叶道的流动，相对速度ω 牵连速度：叶轮相对于地面的运动，圆周速度μ 绝对速度：气体质点相对于地面的流动，绝对速度c 速度三角形：ω，μ，c组成速度三角形， c=μ+ω； 进口处 出口处 绝对速度分为：圆周分速度ciμ；径向分速度cir； c= ciμ+ cir 2、欧拉第一方程 由动量矩定律——单位气体流经叶轮叶片所获得的能量 hth=c2uu2-c1uu1 hth=c2uu2-c1uu1 欧拉方程的含意：气体经叶轮获得能量与叶轮速度成正比，与气体绝对速度成正比 3、欧拉第二方程 欧拉方程的含意： 气体在叶轮中圆周速度的增加和相对速度的减少，主要用以提高气体的静压力，其次用以克服气体流动损失；同时气体的动能获得增加。 三、能量方程式（理想液体） 1Kg气体在叶轮中获得的总能量ht0t ——气体获得的能量等于比焓与动能增加 气体在固定元件流动时 ——比焓与动能之和为常数 四、伯努利方程（实际液体） 对于叶轮 3、在固定元件中：（扩压器） 含意：叶轮出口后动能的减少转变为压能 提高，在转变过程中有流动损失。 五、连续方程式： 假设：在单位时间内通过每一个截面的 气体质量相等。 六、状态方程： 压缩性系数修正理想气体状态方程的实际气体状态方程： 不同气体压缩性系数Z值不同。 七、压缩过程和压缩功： 1、等熵压缩功 1~2线为等熵压缩过程。 压缩过程时间短， 视为绝热过程， 其温度~压力关系 叶轮加给气体的等熵压缩功wth为 2、多变压缩： 1~2线为实际多变压缩过程 此时： 多变压缩功为 八、离心式制冷压缩机的损失、功率及效率 1、制冷压缩机的能量损失： 在压缩过程中能量损失分为：内损失和外损失 内损失：级内流动损失，轮阻损失轮盖处漏气损失。平衡盘及轴套中气体漏回机内损失。 外损失：联轴器增速齿轮，轴承中摩擦损失，轴端外泄漏损失。 1）流动损失 分为：摩擦损失、分离损失、二次流损失及尾迹损失 a) 摩擦损失 气体在通道中流动时与通道壁之间摩擦而产生的损失： Cm—气体在通道中平均流速 —摩擦损失系数 b) 分离损失 由气体在叶轮叶片进口，以不同的冲角i进入气室后，经过扩压和冲击作用引起气体的分离，进而产生的能量损失。 i＝0，损失少；