離心壓縮機論文

1、離心壓縮機論文摘要：隨著國民經(jīng)濟的加速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，流體機械也隨之得到不斷的發(fā)展與完善。目前，流體機械的發(fā)展趨勢漸漸深入生活當(dāng)中，如:壓縮機、泵下面，我介紹一下壓縮機，從它的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本方程式計算、級的各種能量損失、性能、功率、調(diào)解與控制、安全可靠性以及選型等內(nèi)容，做一重點的描寫。離心壓縮機在生活中，尤其是化工廠、煉油廠、發(fā)電廠等運用特廣，比如：空調(diào)、鼓風(fēng)機、干氣密封裝置關(guān)鍵詞：工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本方程式計算、級的各種能量損失、性能、功率、調(diào)解與控制、安全可靠性以及選型 速度式離心壓縮機的介紹:1.借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，使氣體獲得很高的速度，然后讓氣體急劇降速，使氣體

2、的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。aa2分類：離心式（進向排出）、軸流式（軸向排出）。3逐級增壓點。 一、離心壓縮機的典型結(jié)構(gòu)與工作原理l 單機壓縮機：單級壓力比較活塞式的低，如常采用的閉式后彎葉輪的單級壓縮機的級壓比僅為1.21.5多級壓縮機常采用：1常采用多級串聯(lián)和多缸串聯(lián)2分段與中間冷卻以減少耗功3級數(shù)與葉輪圓周速度和元體分子量的關(guān)系。a.保證安全可靠，盡可能提高機組的效率b.材料性能允 許及較高效率，盡可能減少壓縮機動數(shù)，也減少機組對和數(shù)量c.氣體介質(zhì)特性，分子量大的氣體比分子量小的氣體所需級數(shù)較少d.達到較高壓力比，則必須增加級數(shù)A.總結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸葉輪、軸套、平衡盤、推力盤、聯(lián)軸器 定子擴壓器、

3、彎道、回流管、蝸殼、機殼 注意：1在轉(zhuǎn)子與定子之間需要密封氣體之處還沒有密封組件。 2由葉輪和固定部件構(gòu)成一級，級是壓縮機實現(xiàn)氣體壓力升高的基本單位（使氣體增壓） 3壓力比一般在3以上，有的高達150，甚至更高 B.級的典型結(jié)構(gòu)： 級是離心壓縮機使氣體增壓的基本單元。分為三種形式即首級、中級和末級。 #圖 C.離心葉輪的典型結(jié)構(gòu)，給壓縮機以動力來源 定義：葉輪是外界源動力傳給氣體能量的部件，也是使氣體增壓的主要部件，因而葉輪是整個壓縮機最重要的部件。 結(jié)構(gòu)：兩大分類方式1.按葉片彎曲形式和葉片出口角區(qū)分后彎型、流行型、前彎型 2.按結(jié)構(gòu)分為閉式、半開式、雙面進氣葉輪 D.擴壓器的典型結(jié)構(gòu) 定義

4、：擴壓器內(nèi)環(huán)形通道截面是逐漸擴大的，當(dāng)氣體流過時，速度逐漸降低，壓力逐漸升高（ 是定子部件中最重要的一個部件）。 功能：主要是從葉輪出來的具有較大功能的氣流減速，把氣體的動能有效的轉(zhuǎn)化為壓力能。 結(jié)構(gòu)：由兩個和葉輪軸相垂直的平行壁面組成。 分類：無葉擴壓器（常采用），葉片擴壓器。 二、離心壓力機的特點 A優(yōu)點：1流量大（排氣量受到抑制）且氣體流向是連續(xù)的，葉輪轉(zhuǎn)速很高，因而氣流速度很高即流量很大，2轉(zhuǎn)速高（轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運動，幾乎無不平衡質(zhì)量，轉(zhuǎn)動慣量較小，運動靜止許保持一定的間隙，因而轉(zhuǎn)速可以提高）3結(jié)構(gòu)緊湊（質(zhì)量與占地面積此同一流量的活塞壓縮機小得多），4運轉(zhuǎn)可靠，維修費用低，（運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，一

5、般可連續(xù)1-3年不需停機檢修亦可不用備機，且比活塞壓縮機好得多） B、缺點：單機壓力比不高，高壓力比所需的級數(shù)比活塞式多。由于轉(zhuǎn)速高，流通截面積較大，故不能適用于太小的流量。離心壓縮機作為一種高速旋轉(zhuǎn)機器，對材料、制造與裝配均有較高的要求，因而造假高！ 三、離心壓縮機的使用場合 由于離心壓縮機的優(yōu)點顯著，特別適合于大流量且多級、多缸串聯(lián)后最大工作壓力可達到70mpa，估現(xiàn)代的大型化肥、煉油、冶金、制氧、制藥等生產(chǎn)裝置中大都采用了離心壓縮機。 四、壓縮機能量損（機內(nèi)各種能量損失） 總：級中主要有流動損失、漏氣損失和輪阻損失。1. 流動損失a.摩阻損失（流體的黏性是產(chǎn)生摩擦阻力損失的根本原因） b

6、.分離損失：（形成分離損失漩渦區(qū)和倒流） c.沖擊損失：(氣流對葉片產(chǎn)生沖擊，造成沖擊損失大的擴張角，造成分離損失，導(dǎo)致能量損失顯著增加) d.二次流損失（措施：采用適當(dāng)增加葉片數(shù)，減輕葉片負(fù)荷；避免氣流方向的急劇轉(zhuǎn)彎等措施可減少二次損失） e.尾跡損失：（葉片尾緣有一定厚度，氣流出葉道后，通流面積突然擴大葉片兩側(cè)的邊界層在尾緣匯合，造成許多漩渦、倒流帶動低速尾跡渦流會造成渦流損失） 翼型葉片2. 漏氣損失 原因：葉輪出口壓力進口壓力，從而造成間隙） 措施：密封件的結(jié)構(gòu) 自固定部件與輪蓋、隔板與軸套以及整機軸的端部需要設(shè)置密封件。3.輪組損失（葉輪旋轉(zhuǎn)時，輪盤、輪蓋的外側(cè)和輪緣要與它周圍的氣體

7、發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生輪組損失。） 五、功率與效率（單級與多級壓縮機） 注釋：底下的公式都是以1kg計算的.1.單級壓縮機 .單級總來主功、總功率 a.氣體所獲得的理論能量頭（葉輪傳遞給氣體的歐拉功）b.葉輪旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的漏起損失和輪組損失。1kg氣體的總功率=總功率：Htot=Hth+Hl+Hdf=（1+l+df）Hth 總耗功（流量為qm）：Ntot=qmHtot.級的效率：pol=pol/Htot（多變壓縮功與實際總耗功之比）2. 多級壓縮機 .各級功率之和（內(nèi)功率） N1=qmHtot=qm# .效率（內(nèi)效率是各級效率的平均值） .軸功率（NZ），機械效率(m) kw NZ=Ni+Nm=

8、Ni/m Ni2000kw m97%98% Ni=10002000kw m=96%967% Ni1000kw m96% .原動機的輸出功率 Ne1.3Nz 六、離心機壓縮機的五大基本方程（屬于三元不穩(wěn)定流動）注釋：底下的公式都是以1kg計算的.1.連續(xù)方程（一元流動）qm=iqvi=inqvin=2qv2=2C2rf2=const作一元流動情況下，流經(jīng)機器任意截面的質(zhì)量流量相等。（qm質(zhì)量流量，/s；qv容積流量，m3/s；氣流密度，/m3；f截面面積，m2;C垂直流截面的法向流速，m/s）注意：.一元流動是指氣流參數(shù)（如：速度、壓力等）僅沿主流方向有變化，而垂直于主流方向上的截面無變化。.壓

9、力 ，則密度 ，容積 。.質(zhì)量守恒的表達式。3. 歐拉方程（葉輪機械的基本方程）原動機通過軸和葉輪將機械能轉(zhuǎn)化給流體的能量。 Hth=C2UU2-C1UU1 Hth（每千克流體所接受的能量，稱為理論能量頭，kj/kg）注意：.遵循能量轉(zhuǎn)換與守恒定律。 .適用于任何氣體或液體，既適用于葉輪式的壓縮機，也適用于葉輪式的泵.） .有限葉片數(shù)比無限葉片數(shù)做功能力有所減少，這種減少并不意味著能量的損失。4. 能量方程根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，外界對級內(nèi)氣體所做的功和輸入的能量應(yīng)轉(zhuǎn)化為級內(nèi)氣體熱焓和動能的增加。Hth+q=Cp（T0-T0）+（C02-C02）/2=注意：.不從外界吸收熱量，而由機殼向外散出

10、的熱量與氣體的熱焓升高相較很小，即q=0. .包含熱能的能量轉(zhuǎn)化與守恒方程。 .對有黏無黏氣體都適用。 .適用一級。 4.伯努利方程 Hth=00d/+（C02-C02）/2+Hthd0-0 級內(nèi)的流動損失kj/kg 級進出口靜壓能頭的kj/kg 注意：該方程適用一級，亦用多級整機或其中任意通流部件。 5.熱力過程方程（壓縮過程與壓縮功） 在離心壓縮機中，氣體伴隨著流動同時不斷地實現(xiàn)著改變熱力狀態(tài)的熱力過程。21d/=Wi/M=n/（n-1）RT1 （p1/p2）（n-1）/n -1 靜壓能頭增量d/ 以上五種方程均可知流量和流速在機器中的變化。 六、離心壓縮機的兩大理論 1.三元理論與三葉輪

11、的應(yīng)用 原理：流體在葉輪機械內(nèi)部的流動為三維流動 三葉輪：一元流動假設(shè)進行葉輪只彎不扭的常規(guī)葉輪設(shè)計已經(jīng)不適用，而必須按三元流動理論設(shè)計出葉片既彎又扭的三葉輪，才能適應(yīng)參數(shù)（如：速度、壓力等）在葉道各個空間點上的不同，并使其既能滿足大流量、高的級壓力比，又具有高的效率和較寬的變工況范圍。 2.相似理論 流動相似：就是指流體流經(jīng)幾何相似的通道或機器時，其任意對應(yīng)點上同名物理量（如：壓力、速度等）比值相等 壓力比、流量、效率等相似。 條件：幾何相似，葉輪進出口速度三角形相似特征馬赫數(shù)相等、氣體等、氣體等熵指數(shù)相等。 應(yīng)用：.設(shè)計出性能良好的新機型。 .將?；囼灥慕Y(jié)果換算成在設(shè)計條件或使用條件下的

12、機器性能。 .利用選型。 七、性能、調(diào)節(jié)與控制 1.eg.壓縮機的喘振與堵塞 原理：流量進一步減小時 脫離團占據(jù)葉道 氣流受阻 壓縮機出口壓力 再加上管網(wǎng)壓力出口壓力 管網(wǎng)中氣體向壓縮機倒流，氣流又在旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下正向流動。如此正、倒流反復(fù)出現(xiàn)，使整個系統(tǒng)發(fā)生了周期性的低頻大振幅的軸向氣流振蕩現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓縮機喘振。 危害：不僅使壓縮機的性能惡化，壓力和效率顯著降低，機器出現(xiàn)異常的噪聲、吼叫和爆聲，而且使機器出現(xiàn)強烈的震動，致使壓縮機的軸承、密封遭到損壞，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子和固定部件的碰撞，造成機器嚴(yán)重破壞，防喘振保護系統(tǒng)：沒有可自動和手動打開回流閥或放空閥。 2.壓縮機的控制 用于機器的啟動、停車、原動機的變轉(zhuǎn)速、壓縮機工況點保持穩(wěn)定或變工況調(diào)節(jié)，以使壓縮機盡量處于最佳工作狀態(tài)。他還與各檢測系統(tǒng)存在線實時故障診斷系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)緊急、快速、自動停車，以確保機器安全。