过程流体机械四离心压缩机.pptxVIP

4.1离心压缩机的典型结构与工作原理 4.1.1离心压缩机的典型结构与特点 定义：利用旋转叶轮,使气体主要沿径向离心方向流动，实现能量的转换,从而提高气体压力的机器，称为离心压缩机。 4.1.1.1.离心压缩机的典型结构;基本术语; 4.1.1.2.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定元件组成。 级的三种型式： 中间级: 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成； 首级：由吸气管和中间级组成； 末级：由叶轮、扩压器和排气蜗室组成。;;3.级的特征截面;in——吸气管进口截面，即首级进口截面，或整个压缩机的进口截面 0——叶轮进口截面，中间级、末级的进口截面； 1——叶轮叶道进口截面； 2——叶轮出口截面 3——扩压器进口截面 4——扩压器出口截面（即弯道入口截面） 5——弯道出口截面（即回流器进口截面） 6——回流器出口截面 0’——本级的出口截面（也是下一级的进口截面） 对于末级还有：7——排气蜗室进口截面 out——排气蜗室的出口截面，即末级出口截面。或整个压缩机的出口截面。; 4.1.1.3.主要构件及其功能 （1）叶轮：是唯一对气体做功的部件。气体进入叶轮后，在叶片的推动下跟着叶轮旋转，由于叶轮对气体做功，增加了气体的能量，因此气流流出叶轮的压力和速度都有增加 离心叶轮的型式： a.按整体结构分：闭式、半开式和双面进气室三种。 ;闭式叶轮;b.按叶片弯曲的形式分：后弯型、前弯型、径向型三种。 离心式压缩机多采用后弯式叶轮，因为级的效率高，稳定工况区宽。前弯型叶轮级的效率低，稳定工况区窄。 ;;（2）扩压器：气体从叶轮流出时，速度很高，为了充分利用这部分速度能，常在叶轮后设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以便将速度能转变成压力能。 扩压器的类型: a.无叶扩压器：结构简单、级的变工况的效率高，稳定工况区宽，通常较多采用。 b.叶片式扩压器：设计工况效率高，但结构复杂。 （3）弯道：为了把扩压器出来的气流引入下一级叶轮去进行压缩，在扩压器后设置使气流由离心方向改变为向心方向的弯道。 ;（4）回流??：为了使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮进口，设置回流器，在其中一般有导叶。 （5）蜗壳：将由扩压器（或直接由叶轮）出来的气流汇集起来并引出机外，另外，由于蜗壳的曲率半径和通流截面的逐渐扩大，它也起降速扩压的作用。 （6）吸气室：其作用是将需压缩的气流，由进气管（或中间冷却器出口）均匀地导入叶轮去增压。 另外，为了防泄漏，机壳的两端装有前、后轴封，在级与级之间和叶轮盖进口外缘面处，还分别装有密封装置，为了平衡作用在止推轴承上的轴向力，常常在机器的一端装有平衡盘。 ; 4.1.1.4.离心压缩机的特点 离心压缩机和往复活塞压缩机比较，离心压缩机有以下特点： 优点： （1）流量大； （2）转速高； （3）结构紧凑； （4）运转可靠，维修费用低。 缺点： （1）单级压力比不高，高压比所需的级数比活塞压缩机多； （2）不适用于小流量的场合。;4.2离心压缩机的热力过程分析 一般说来，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量。也就是缩短气体分子件的距离。为了达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积压缩方法外，还有一种用气体动力学的方法，即离心压缩。 利用机器的做功元件，对气体做功，使其在离心力场中压力得到提高，同时动能也大大增加，随后在扩张流道中流动时，这部分动能又转变为静压能，使气体压力进一步提高。这就是离心压缩机的增压原理。 本节通过各种方程，建立诸参数间的关系，以计算气流在机器中流过多少流量，提高多少压力，获得多少能量。 ;4.2.1.连续方程 （1）连续方程的基本表达式;;;2.该方程的物理意义： 指出叶轮与流体之间的能量转换关系，它遵循能量转换与守恒定律 只要知道叶轮进出口的流速，即可求出单位重量流体与叶轮之间机械能转换的大小，而不管叶轮内部的流动情况。 该方程适用于任何气体或液体，即使用与叶轮式的压缩机，又适用与叶轮式的泵。 推而广之，亦适用用于原动机。;3.无预旋的欧拉方程 ;（3）斯陀道拉提出的半经验公式;4.2.3功率和效率 4.2.3.1级内的各种能量损失 级内的能量损失有三种： 流道损失 漏气损失 轮阻损失;2.分离损失 在离心压缩机减速增压的通道中，沿着流动方向主流区的速度不断下降，静压上升。边界层的流动由于得不到主流区足够的拖动而速度减少更快，边界层的厚度逐渐增加。当主流区的动能不足以带动整个边界层前进时，紧挨壁面的流体会首先停滞下来，再往前移动，就会因为抵抗不住迎面的压差阻力而产生局部道流，这就是