离心压缩机和风机气动原理基础.docx

1

流体机械原理

离心压缩机和通风机气动理论基础主讲李景银

西安交通大学能动学院流体机械及工程系

联系方式：电029(O)Email:jyli@mail.xjtu.edu.cn

2

流体机械原理(fluidmachinery)

离心式压缩机和风机气动原理(Centrifugalcompressorandfan)

0绪论

0.1透平压缩机与风机的功能与分类

透平机械，也称叶片机械或叶轮机械，其最主要的工作元件是吐

片。

透平机械的基本原理是：工作轮叶片旋转时与工质相互施加作用力，或叶片将能量加给工质，或工质将能量传给叶片。

两大类叶轮机械：

被动机械通过叶片将能量加给工质的机械，如(透平)压缩机、鼓风机、通风机、风扇及水泵；(被动叶片机械：a.缩机和风机：用来给气体增压与输送气体的机械。泵：用来给液体增压与输送液体的机械。)

原动机械工质能量加给叶片的叶轮机械类型，如汽轮机、燃气轮机、水轮机及风力机等。(有高温流体：汽轮机、燃气透平，不可压缩流体：风力机；水轮机：水力发电)

(透平)压缩机是透平机械中的一种，属于被动机械，它是用来提高气体压力，并输送气体的机械，工业界常称为风机。

风机的分类方法：

●如果(透平)压缩机按其中工质流动方向，可以分为四种(见P1):轴流压缩机、离心压缩机、斜流压缩机、混合压缩机。

●如果(透平)压缩机按工质压力提高的程度来分，可以分为四种

3

(见P2):风扇(压升100Pa)、通风机(压升15KPa)、鼓风机(压升15-250KPa)、压缩机(250KPa或压比3.5,一般带有中间冷却器)。

●还有其它分类：按压缩机的用途，有冶金、石化等，按压缩机的气缸数和结构分：有多级、多缸等。压缩机而言还有以气体种类分的：富气压缩机、氨气压缩机等；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不同压缩机的主要特征和压力流量范围(相应通风机特征类似):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透平式压缩机：

旋转的叶轮作为主要部件，给流体加功。

[往复式

[往复式容积式

回转式

压缩机

4

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：

1.优点：

(1)流量大：因为离心压缩机中气体是连续的，其流通截面积大，且叶轮转速高，所以气流速度较大，流量很大。

(2)转速高：离心压缩机转子只作旋转运动，几乎无不平衡质量，转动惯量小，运动件与固定件间保持一定的间隙，因而转速可以提高。可以用工业汽轮机直接驱动，既可简化设备，又能利用化工厂的热量，还便于实现压缩机的变速调节。

(3)结构紧凑，简单；

(4)运转可靠，维修费用低。

2.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；不适用于小流量的场合。

透平式压缩机中应用的最广泛的还是轴流式压缩机和离心式压缩机两种，两者各有自己气动特点和合适的工作范围。

与离心式相比，轴流式有下列明显优点：

1.在设计工况下效率较高；调节性能好。

2.流量大、体积小、重量轻。其缺点也十分突出：

1.稳定工况范围较窄，性能曲线较陡，变工况性能较差，容易发生喘振工况。对操作人员要求高

对工质中的杂质比较敏感，叶片易受磨损。

0.2.3容积式和透平式压缩机的压力流量范围：

5

排气压力25000

排气压力2

5000

1000-

100

离心式压缩机

轴流式

压缩机

100010000

回转式压缩机

活塞式压缩机

10100

10

0

进气量mmn

0.2.4离心式压缩机的应用

范围广、适应面广，主要用于：

1)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

2)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)

3)制冷：以特定制冷工质为介质；

4)天燃气输送：管线式压缩机

5)动力工程中：动力风源；小型燃气轮机；内燃机增压。

6

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