離心式壓縮機(jī)課件

第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-1離心壓縮機(jī)選型的基本原則一提出產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)1性能指標(biāo)明確性能參數(shù)的定義、數(shù)值并作必要的說明。性能參數(shù)主要是流量、壓比、功率和變工況的適用范圍等2明確經(jīng)常運(yùn)行的工況點(diǎn)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)單位和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)制造單位的協(xié)調(diào)問題第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-0離心壓縮機(jī)的選1§5-0離心壓縮機(jī)的選型3安全指標(biāo)（1）主要零部件的材料（機(jī)器承受的壓力）（2）轉(zhuǎn)子動平衡允許的殘留不平衡量（3）工作轉(zhuǎn)速離開臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值（4）主要零部件的裝配尺寸及其間隙值（5）機(jī)器運(yùn)動的振動值§5-0離心壓縮機(jī)的選型3安全指標(biāo)2二、提出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1產(chǎn)品價(jià)格：比較報(bào)價(jià)，但產(chǎn)品質(zhì)量放首位2供貨時(shí)間：3使用壽命：§5-0離心壓縮機(jī)的選型二、提出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)§5-0離心壓縮機(jī)的選型3三、選用性能調(diào)節(jié)方式過程生產(chǎn)所提供的原料品質(zhì)、成分、數(shù)量的改變以及物理過程、化學(xué)反應(yīng)等生產(chǎn)工藝的改變，改變工況。1變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)節(jié)§5-0離心壓縮機(jī)的選型三、選用性能調(diào)節(jié)方式§5-0離心壓縮機(jī)的選型4四、提出必須配備的設(shè)備儀表壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)（如冷卻器，油站等），檢測系統(tǒng)（如測量壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速、振動量等確定其測量部位選擇測量儀器、儀表等）和控制系統(tǒng)（開停車、防喘振、連鎖緊急停車、自動調(diào)節(jié)保持高效運(yùn)行點(diǎn)等）五、其它事項(xiàng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、進(jìn)排氣管方位、機(jī)體的高度等提供拆裝機(jī)器的專用工具§5-0離心壓縮機(jī)的選型四、提出必須配備的設(shè)備儀表§5-0離心壓縮機(jī)的選5§5-0-2離心壓縮機(jī)選型的分類一按氣體流量與壓力選型1各類壓縮機(jī)流量和壓力適用范圍§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-2離心壓縮機(jī)選型的分類§5-0離心62按流量選型（1）較小流量選用窄葉輪的離心壓縮機(jī)（2）流量在50-5000m3/min范圍內(nèi)選擇離心壓縮機(jī)（b2/D2)(3)較大流量可采用雙面進(jìn)氣葉輪和/或三元葉輪（4）流量更大，約1000-20000m3/min，排氣壓力在1Mpa以下，選軸流壓縮機(jī)§5-0離心壓縮機(jī)的選型2按流量選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型73按壓力選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型壓力：（1）通風(fēng)機(jī)0.115Mpa以下（2）鼓風(fēng)機(jī)0.115-0.35Mpa（3）壓縮機(jī)0.35Mpa以上3按壓力選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型壓力：（8二、按工作介質(zhì)選型1按輕氣體與重氣體選型輕氣體氣體常數(shù)大，所需有效壓縮功大，級數(shù)多，甚至選用多缸串聯(lián)的壓縮機(jī)組。為使結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡可能選用優(yōu)質(zhì)材料提高葉輪u2，并選用葉片出口角較大，葉片數(shù)較多的葉輪，以盡可能提高單級壓比，減少級數(shù)。重氣體氣體常數(shù)小，所需有效壓縮功小，級數(shù)較少，甚至單級，但注意u2不能太大，否則馬赫數(shù)較大，效率下降，變工況范圍縮小§5-0離心壓縮機(jī)的選型二、按工作介質(zhì)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型92按工作介質(zhì)性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型易燃、易爆、有毒、貴重和排氣壓力很高的工作介質(zhì)，軸端密封嚴(yán)密，中間冷卻（工作穩(wěn)定與安全）3按氣固、氣液兩相介質(zhì)選型（1）兩相流理論設(shè)計(jì)（2）葉輪、葉片耐磨、耐蝕（材料，表面噴涂硬質(zhì)合金）§5-0離心壓縮機(jī)的選型2按工作介質(zhì)性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型§5-010四按機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型1單級離心壓縮機(jī)半開式徑向葉輪，空氣壓比達(dá)6.5水蒸氣單級離心壓縮機(jī)2多級多軸結(jié)構(gòu)b2/D23多缸串聯(lián)機(jī)組高壓比或/和輕氣體§5-0離心壓縮機(jī)的選型四按機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型11§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型124氣缸結(jié)構(gòu)（1）上下中分型（2）豎直剖分型（3）高壓筒型內(nèi)外氣缸不分段軸端密封嚴(yán)密§5-0離心壓縮機(jī)的選型4氣缸結(jié)構(gòu)§5-0離心壓縮機(jī)的選型135葉輪結(jié)構(gòu)與排序（1）閉式后彎葉輪：前幾級和中間級后彎，后幾級強(qiáng)后彎（2）半開式徑向直葉片葉輪+導(dǎo)風(fēng)輪（提高單級壓比，結(jié)構(gòu)緊湊）（3）為適應(yīng)較大流量，前幾級b2/D2>0.06，三元葉輪（4）長短葉片相間排列（5）對向排列，順向排列§5-0離心壓縮機(jī)的選型5葉輪結(jié)構(gòu)與排序§5-0離心壓縮機(jī)的選型146擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)（1）無葉擴(kuò)壓器，常用（2）葉片擴(kuò)壓器，單級或個(gè)別多級（葉片角度可調(diào)）§5-0離心壓縮機(jī)的選型6擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)§5-0離心壓縮機(jī)的選型157軸流離心混合型壓縮機(jī)前軸流后離心§5-0離心壓縮機(jī)的選型7軸流離心混合型壓縮機(jī)§5-0離心壓縮機(jī)的選型16五、原動機(jī)選型1選用高速、變速的工業(yè)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)2選用交流電動機(jī)（固定轉(zhuǎn)速，需增速齒輪箱）3選用可變轉(zhuǎn)速的電動機(jī)（1）選用直流電機(jī)，可控硅整流（改變電阻）（2）選用變頻交流電動機(jī)（改變勵磁）§5-0離心壓縮機(jī)的選型五、原動機(jī)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型17§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-3離心壓縮機(jī)選型的方法一、用戶根據(jù)已知介質(zhì)，流量，進(jìn)、出口壓力，溫度等條件和要求直接查找某生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄來選型二、用戶根據(jù)已知條件和要求，進(jìn)行初步的方案計(jì)算，以選擇合適的機(jī)器、形式、結(jié)構(gòu)和級數(shù)等，并與制造廠商商討選型三、用戶提出已知條件和要求，委托制造廠利用現(xiàn)成的軟件進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化選型與性能預(yù)測，使選型的機(jī)器效果最佳?！?-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-3離心壓縮18第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-1中間冷卻與分段×中間冷卻和分段的意義離心壓縮機(jī)壓比高，一般在3－3.5以上，壓縮后氣體溫度非常高，使壓縮機(jī)多耗功，對壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)也十分不利。故對壓比較高的壓縮機(jī)需進(jìn)行中間冷卻?！晾鋮s方式：氣體經(jīng)歷一個(gè)級組（段）的壓縮后，離開壓縮機(jī)，引入中間冷卻器，與冷卻介質(zhì)進(jìn)行不相互混合的熱交換，冷卻后的氣體再次引入壓縮機(jī)的下一段進(jìn)行壓縮。當(dāng)段數(shù)較多時(shí)，將壓縮機(jī)分成幾個(gè)缸，由多缸串聯(lián)組成壓縮機(jī)。但中間冷卻器與連接管路中存在壓損，氣體壓力降低，冷卻次數(shù)太多反而并不省功。故需合理分段。第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-1中間冷卻與分段19§5-1中間冷卻與分段一壓縮機(jī)段數(shù)的確定壓縮機(jī)段數(shù)N與中間冷卻次數(shù)Z之間的關(guān)系：Z＝N-1從省功角度對壓縮機(jī)分段，各段總耗功為若壓縮機(jī)不進(jìn)行中間冷卻，總耗功為冷卻后省功為§5-1中間冷卻與分段一壓縮機(jī)段數(shù)的確定若壓縮機(jī)不進(jìn)行20省功比§5-1中間冷卻與分段省功比§5-1中間冷卻與分段21省功比（1）壓縮機(jī)總壓越高，相同冷卻次數(shù)下省功比越大（2）省功比隨冷卻次數(shù)先升后降§5-1中間冷卻與分段一般空壓機(jī)冷卻次數(shù)與壓比關(guān)系：省功比§5-1中間冷卻與分段一般空壓機(jī)冷卻次數(shù)與壓比關(guān)系22分段所考慮的其它因素1被壓縮介質(zhì)的特性：易燃易爆氣體，高溫腐蝕，分解聚合；冷卻次數(shù)宜多一些2用戶具體使用條件：高爐鼓風(fēng)3壓縮機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，級的型式，冷卻器的布置等具體方案：雙軸H型壓縮機(jī)可采用逐級冷卻§5-1中間冷卻與分段分段所考慮的其它因素§5-1中間冷卻與分段23二、壓縮機(jī)各段最佳壓比的分配根據(jù)轉(zhuǎn)子對氣體總耗功W最小條件下求取§5-1中間冷卻與分段二、壓縮機(jī)各段最佳壓比的分配§5-1中間冷卻與分段24§5-1中間冷卻與分段各段進(jìn)氣溫度§5-1中間冷卻與分段各段進(jìn)氣溫度25中間冷卻器析水量：析水－葉輪腐蝕－中間冷卻器排水裝置或提高排氣溫度在冷凝溫度之上。各段壓比調(diào)整（考率其它因素）：后面段體積流量小，葉輪外徑和出口角小，壓比下降；故適當(dāng)減小后面段壓比，而將前面段壓比適當(dāng)增加。調(diào)整后各段壓比與最佳壓比差若不超過15％，總耗功增大不超過1％§5-1中間冷卻與分段中間冷卻器析水量：析水－葉輪腐蝕－中間冷卻器排水裝置或提高排26三、等溫效率§5-1中間冷卻與分段（1）兩臺壓縮不同定熵指數(shù)氣體的壓縮機(jī)，不能用等溫效率比較經(jīng)濟(jì)性（2）冷卻次數(shù)選擇合理，壓比對等溫效率影響不大三、等溫效率§5-1中間冷卻與分段（1）兩臺壓縮不同定熵27§5-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法：根據(jù)已有壓縮機(jī)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，預(yù)先給定級的多變效率，同時(shí)對于級的主要幾何參數(shù)相對值、主要?dú)鈩訁?shù)和各元件的型式，按已有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，從而設(shè)計(jì)計(jì)算出壓縮機(jī)流道部分的幾何尺寸。缺點(diǎn)：用級的平均多變效率代替各部件效率，無法反映各部件真實(shí)情況設(shè)計(jì)出性能偏差為5－10％流道法：以各元件的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，同樣應(yīng)用已有機(jī)器的有關(guān)相對幾何參數(shù)和氣流參數(shù)的推薦值，來設(shè)計(jì)計(jì)算出壓縮機(jī)流道部分的幾何尺寸。缺點(diǎn)：各典型元件需有完善的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；不能考慮各元件之間的影響，尤其在高壓比情況。設(shè)計(jì)出性能偏差為5－10％?；ǎ阂韵嗨评碚摓榛A(chǔ)，根據(jù)已有的經(jīng)過實(shí)踐的高效率機(jī)器或根據(jù)試驗(yàn)獲得的高效率模型級，用相似換算方法設(shè)計(jì)新的機(jī)器。性能較可靠?！?-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法：根據(jù)已有壓縮機(jī)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)28效率法熱力設(shè)計(jì)包括內(nèi)容：（1）壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)（2）設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算（3）壓縮機(jī)的分段和段壓力比的計(jì)算（4）壓縮機(jī)段的計(jì)算（6）壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)§5-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法熱力設(shè)計(jì)包括內(nèi)容：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述29一、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)1輸送氣體：混合氣體應(yīng)給出各成分及其體積（質(zhì)量）百分比§5-2熱力設(shè)計(jì)概述2壓縮機(jī)進(jìn)口氣體狀態(tài)參數(shù)：進(jìn)口壓力pin（若表壓，應(yīng)給定是相對于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓還是某地區(qū)大氣壓）進(jìn)口溫度tin相對濕度f3流量：體積流量應(yīng)指明對于進(jìn)口狀態(tài)還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)4出口壓力或壓升5冷卻水的進(jìn)口溫度6其它：工況范圍，自動調(diào)節(jié)，軸端密封，耐腐蝕防爆，原動機(jī)種類型號及參數(shù)噪聲指標(biāo)一、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)1輸送氣體：混合氣體應(yīng)給出各成分及其體30§5-2熱力設(shè)計(jì)概述二、設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算1氣體的物性參數(shù)（1）相對分子質(zhì)量：（2）定壓比熱容：（3）氣體常數(shù)：（4）定熵指數(shù)（理想）：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述二、設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算1氣體的物31（5）含水蒸氣混合氣體常數(shù)和定熵指數(shù)：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1kg干燥氣體所含有的水蒸氣質(zhì)量（含濕量）：氣體常數(shù)：定熵指數(shù)：（5）含水蒸氣混合氣體常數(shù)和定熵指數(shù)：§5-2熱力設(shè)計(jì)概322流量考慮外漏氣§5-2熱力設(shè)計(jì)概述流量換算大流量，低壓比，取小值；小流量，高壓比，取大值（3％－5％）3進(jìn)出口壓比進(jìn)出口壓力應(yīng)換算成絕對壓力，計(jì)算壓比壓升小，選大系數(shù)；壓升大，選較小系數(shù)2流量考慮外漏氣§5-2熱力設(shè)計(jì)概述流量換算大流量，低33§5-2熱力設(shè)計(jì)概述三、壓縮機(jī)的分段和段的壓力比計(jì)算（方案對比法）思路：介質(zhì)物性參數(shù)和壓比－根據(jù)推薦范圍初步定幾種分段數(shù)－計(jì)算各種分段數(shù)省功比－考慮壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和布置要求及其它因素－確定合理分段數(shù)－段壓比四：壓縮機(jī)段的計(jì)算：也稱方案計(jì)算，通過選取和計(jì)算各段及段中各級的主要參數(shù)，來確定各段、各級主要的氣動、熱力和幾何參數(shù)方案（1）不同分段數(shù)和段壓比（2）同一段中不同葉輪型式、圓周速度、轉(zhuǎn)速、葉輪直徑及配用不同型式的固定元件等方案確定參數(shù)：各段平均效率，各段進(jìn)口溫度，各中間冷卻器壓損，各段壓比，各段進(jìn)口壓力§5-2熱力設(shè)計(jì)概述三、壓縮機(jī)的分段和段的壓力比計(jì)算（方341各段進(jìn)口體積流量和段多變功§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1各段進(jìn)口體積流量和段多變功§5-2熱力設(shè)計(jì)概述352各段各級主要參數(shù)的選取與計(jì)算（1）各段各級葉輪葉片出口角，葉片數(shù)Z及流量系數(shù)§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（2）各段各級多變效率（3）各段中級數(shù)（4）各段各級圓周速度（5）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速（6）各段各級葉輪出口寬度2各段各級主要參數(shù)的選取與計(jì)算（1）各段各級葉輪葉片出口角363方案的對比與分析§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（1）可行性，實(shí)用性（2）經(jīng)濟(jì)性：氣動特性，消耗功率（3）工藝性：機(jī)器外形尺寸，重量，轉(zhuǎn)子材料，加工工時(shí)，加工主要設(shè)備等（4）配套設(shè)備：冷卻器，增速器和原動機(jī)3方案的對比與分析§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（1）可行性，實(shí)37五、壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)1流道逐級計(jì)算：（1）根據(jù)最后選定方案的主要參數(shù)，進(jìn)行流道中各代表截面的詳細(xì)計(jì)算，以進(jìn)一步確定流道中各截面的氣動、熱力和幾何參數(shù)。（2）方案計(jì)算時(shí)選擇的主要參數(shù)在詳細(xì)計(jì)算中可適當(dāng)調(diào)整（3）方案計(jì)算選定的級輪阻損失系數(shù)和輪蓋漏氣損失系數(shù)在逐級計(jì)算中要校核，迭代。（4）計(jì)算通過軸封或平衡盤密封等的外泄漏量，核算進(jìn)口流量與原選取值之間誤差。（5）對含有水蒸氣的氣體，逐段進(jìn)口流量扣除中間冷卻器內(nèi)的析水量§5-2熱力設(shè)計(jì)概述五、壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)1流道逐級計(jì)算：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述382壓縮機(jī)功率計(jì)算§5-2熱力設(shè)計(jì)概述級的內(nèi)功率壓縮機(jī)內(nèi)功率壓縮機(jī)軸功率2壓縮機(jī)功率計(jì)算§5-2熱力設(shè)計(jì)概述級的內(nèi)功率壓縮機(jī)內(nèi)功393繪制流道示意圖與設(shè)計(jì)裝配圖（1）流道轉(zhuǎn)彎曲率半徑盡可能大，減小分離損失和氣流不均勻性（2）流道連接處光滑過渡，避免局部擴(kuò)壓損失和破壞氣流均勻性（3）受臨界轉(zhuǎn)速限制，級間軸向距離盡量減小?！?-2熱力設(shè)計(jì)概述3繪制流道示意圖與設(shè)計(jì)裝配圖（1）流道轉(zhuǎn)彎曲率半徑盡可能大40§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一、各段各級圓周速度1圓周速度上升－葉輪對氣體作功增加－壓縮機(jī)級數(shù)減少－機(jī)組尺寸和重量減小2圓周速度提高所受的限制：（1）材料的強(qiáng)度極限和工藝。一般材料閉式葉輪：鉚接290－300m/s;焊接：320m/s閉式徑向直葉片式葉輪：340m/s半開式徑向直葉片式葉輪：450－540m/s（2）進(jìn)出口馬赫數(shù)限制（波阻損失）§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一、各段各級圓周速度41§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇重氣體（制冷工質(zhì)氟里昂、丙稀、丙烷等）相對分子質(zhì)量大，氣體常數(shù)和定熵指數(shù)小。聲速小馬赫數(shù)大圓周速度選取要小于輕氣體圓周速度選?。褐貧怏w要注意馬赫數(shù)，輕氣體注意材料強(qiáng)度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇重氣體（制冷工質(zhì)氟里42（3）腐蝕性介質(zhì)的限制：圓周速度不宜太高天然氣（硫化氫），圓周速度不要超過270m/s(4)級效率轉(zhuǎn)速一定，提高圓周速度－增大葉輪外徑－b2/D2變很?。氏陆怠?-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇（3）腐蝕性介質(zhì)的限制：圓周速度不宜太高(4)級效率§5-43二、各段的級數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇各段級數(shù)段的多變功壓比一定時(shí)，降低進(jìn)口溫度，提高段平均效率可減少段中級數(shù)輕氣體，氣體常數(shù)越大－所需壓縮功越大－所需級數(shù)越多段的平均能量頭系數(shù)周速系數(shù)二、各段的級數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇各段級44圓整成整數(shù)級數(shù)時(shí)圓周速度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一個(gè)缸內(nèi)葉輪極限數(shù)（臨界轉(zhuǎn)速限制，一般都在9級以下）高壓比，小流量和壓比不太高的輕氣體是問題圓整成整數(shù)級數(shù)時(shí)圓周速度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)45三、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇第一級流量最大時(shí)和末級流量最小時(shí)b2/D2選取合理三、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇第46§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇×小流量高壓比或流量變化大，同一根軸難以滿足b2/D2選取要求，可采用多缸、平行軸或多軸型結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)。各軸采用不同轉(zhuǎn)速×工作轉(zhuǎn)速避開轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速×高轉(zhuǎn)速時(shí)注意增速器設(shè)計(jì)和制造的可能性×固定式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一般在20000r/min§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇×小流量高壓比或流量47四、級效率的選取根據(jù)氣動和幾何參數(shù)特點(diǎn)，參考同類機(jī)器或模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過全面分析確定，一般多變效率在0.70-0.84之間§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇后彎式葉輪：徑向直葉片葉輪：高壓小流量：相對寬度大的三元葉輪：體積流量逐級減小，故前面段效率稍高，后面段效率稍低四、級效率的選取根據(jù)氣動和幾何參數(shù)特點(diǎn)，參考同類機(jī)器或模型實(shí)48五、流量系數(shù)選取原則(1)使氣流不產(chǎn)生倒流和級軸向渦流＋曲線通道－氣流速度不均勻－一定平均速度以免工作面倒流氣流不均勻度隨氣流出口角增大－流量系數(shù)也要相應(yīng)選用較大值§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇(2)有較高反作用度和較小擴(kuò)壓度五、流量系數(shù)氣流不均勻度隨氣流出口角增大－流量系數(shù)也要相應(yīng)選49大流量系數(shù)使能量頭下降§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇小流量系數(shù)使葉輪出口絕對速度氣流角減小，對無葉擴(kuò)壓器不利（摩擦損失大）大流量系數(shù)使能量頭下降§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選50不同型式葉輪流量系數(shù)范圍§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向型葉輪后彎型葉輪強(qiáng)后彎型葉輪不同型式葉輪流量系數(shù)范圍§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)51六、葉輪出口相對寬度（1）強(qiáng)后彎葉輪：取上限值；徑向型葉輪：取下限值（合適擴(kuò)張角）（2）b2/D2過大時(shí)，空間扭曲葉片，可提高到0.12（3）小流量情況：提高轉(zhuǎn)速；增加級數(shù)降低圓周速度；較小流量系數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇六、葉輪出口相對寬度（1）強(qiáng)后彎葉輪：取上限值；徑向型葉輪：52七、通流部分主要元件的選擇1葉輪型式：決定于流量、壓比、級效率和穩(wěn)定工況范圍葉片出口角為重要參數(shù)：徑向葉輪可獲得高而平坦的能量頭系數(shù)曲線，效率低強(qiáng)后彎式葉輪有較寬工況范圍和較高效率，但能量頭系數(shù)低§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇單級壓比對比：七、通流部分主要元件的選擇1葉輪型式：決定于流量、壓比、級53通流能力§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向直葉片葉輪，值較大，故相同轉(zhuǎn)速下體積流量大徑向直葉片葉輪，在相同轉(zhuǎn)速和流量下，b2/D2較小，適用于高壓比，大流量級或壓縮機(jī)前幾級強(qiáng)后彎型葉輪，可選較小流量系數(shù)，b2/D2較大，適用于小流量級或最后幾級當(dāng)b2/D2<0.02，漏氣損失和輪阻損失以及通流部分摩擦損失增加通流能力§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向直葉片葉54大流量采用雙面進(jìn)氣葉輪（1）增大流量（2）平衡軸向力缺點(diǎn)：（1）中盤葉片鉚接工藝?yán)щy（2）引入下一級需增加排氣室和進(jìn)氣室，結(jié)構(gòu)復(fù)雜§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇大流量采用雙面進(jìn)氣葉輪§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選552擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器效率高，穩(wěn)定工況范圍窄無葉擴(kuò)壓器效率較低（2－5％），穩(wěn)定工況范圍寬，較大氣流角才可獲得較高效率§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向出口葉輪－反作用度低－流量系數(shù)取下限值以減小馬赫數(shù)－氣流角較?。瓱o葉擴(kuò)壓器流動路徑長，摩擦損失大－葉片擴(kuò)壓器無葉擴(kuò)壓器用于中等出口角的較寬葉輪（進(jìn)氣角大），不適于小流量級2擴(kuò)壓器§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向出口56設(shè)計(jì)中的問題（1）離心壓縮機(jī)壓比較高，一般有中間冷卻器。壓縮－氣體比容減?。w積流量減小A：D2,u2,b2A,f2r選取成逐段減小B:采用不同轉(zhuǎn)速，前面段轉(zhuǎn)速低，葉輪直徑大；后段轉(zhuǎn)速高，直徑小C：提高前面級的相對寬度，如雙進(jìn)氣或三元葉輪（2）段級間協(xié)調(diào)為使后面段和級性能曲線平坦，工作范圍寬，圓周速度和葉片出口角應(yīng)小以提高流量系數(shù)。（3）為了制造上方便，同一段各級葉輪選用相同葉片出口角和葉輪外徑§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇設(shè)計(jì)中的問題§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇57一、葉輪§5－4級通流部分基本尺寸確定1葉輪進(jìn)口直徑D0（葉片進(jìn)口處相對速度最小原則）（1）后彎式（2）徑向直葉片式軸向進(jìn)氣一般進(jìn)氣室一、葉輪§5－4級通流部分基本尺寸確定1葉輪進(jìn)口直徑582葉輪進(jìn)口處直徑d與主軸的軸徑dz有關(guān)，為了防止共振，轉(zhuǎn)速n應(yīng)避開軸的臨界轉(zhuǎn)速§5－4級通流部分基本尺寸確定剛性軸柔性軸一般（1）主軸平均直徑（軸的三段最大直徑平均值）：2葉輪進(jìn)口處直徑d與主軸的軸徑dz有關(guān)，為了防止共振，轉(zhuǎn)59§5－4級通流部分基本尺寸確定（2）壓縮機(jī)最大軸徑壓縮機(jī)級數(shù)多，軸端密封長，取上限輪轂比d/D2增加時(shí)，級效率和能量頭系數(shù)均下降，盡量取小輪轂比（3）各級葉輪進(jìn)口處直徑§5－4級通流部分基本尺寸確定（2）壓縮機(jī)最大軸徑壓縮機(jī)603葉片進(jìn)口安裝角§5－4級通流部分基本尺寸確定考慮沖角：閉式和半開式徑向直葉片葉輪在導(dǎo)風(fēng)輪頂部馬赫數(shù)較高時(shí)，宜取上限值3葉片進(jìn)口安裝角§5－4級通流部分基本尺寸確定考慮沖角61§5－4級通流部分基本尺寸確定4葉輪進(jìn)口馬赫數(shù)（直徑D1處）徑向直葉片式葉輪半開式葉輪一般后彎、強(qiáng)后彎、徑向出口式葉輪§5－4級通流部分基本尺寸確定4葉輪進(jìn)口馬赫數(shù)（直徑D62§5－4級通流部分基本尺寸確定馬赫數(shù)與流量和轉(zhuǎn)速的關(guān)系徑向直葉片后彎、強(qiáng)后彎、徑向出口§5－4級通流部分基本尺寸確定馬赫數(shù)與流量和轉(zhuǎn)速的關(guān)系徑63§5－4級通流部分基本尺寸確定（1）轉(zhuǎn)速提高－流量上升－b2/D2增大（注意馬赫數(shù)范圍）（2）流量轉(zhuǎn)速都比較大，馬赫數(shù)超出許可值，可在級前設(shè)置導(dǎo)向葉片，使進(jìn)入級的氣流預(yù)先有一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相同的正預(yù)旋c1u，以降低相對速度w1§5－4級通流部分基本尺寸確定（1）轉(zhuǎn)速提高－流量上升－64§5－4級通流部分基本尺寸確定5最佳葉片數(shù)：允許變動10％強(qiáng)后彎后彎和徑向型且葉輪直徑較小，為避免葉片進(jìn)口處阻塞，使氣流馬赫數(shù)增大，可采用長短葉片§5－4級通流部分基本尺寸確定5最佳葉片數(shù)：允許變動165§5－4級通流部分基本尺寸確定6輪蓋傾斜角較大傾斜角有利于氣流轉(zhuǎn)彎后獲得均勻的進(jìn)口流場，降低進(jìn)口馬赫數(shù)，減小葉輪中擴(kuò)壓度。從葉輪強(qiáng)度考慮，§5－4級通流部分基本尺寸確定6輪蓋傾斜角較大傾斜角66§5－4級通流部分基本尺寸確定7葉片型線（單圓?。┣拾霃綀A心半徑§5－4級通流部分基本尺寸確定7葉片型線（單圓?。┣?7§5－4級通流部分基本尺寸確定二、擴(kuò)壓器（1）直徑比1無葉擴(kuò)壓器中間級末級和葉輪出口馬赫數(shù)高，取大值（2）寬度比§5－4級通流部分基本尺寸確定二、擴(kuò)壓器（1）直徑比168§5－4級通流部分基本尺寸確定（3）氣流角粘性影響§5－4級通流部分基本尺寸確定（3）氣流角粘性影響69§5－4級通流部分基本尺寸確定氣流進(jìn)出口角度差同的關(guān)系§5－4級通流部分基本尺寸確定氣流進(jìn)出口角度差同的關(guān)系70§5－4級通流部分基本尺寸確定（4）當(dāng)量擴(kuò)張角與損失系數(shù)有關(guān)§5－4級通流部分基本尺寸確定（4）當(dāng)量擴(kuò)張角與損失系71§5－4級通流部分基本尺寸確定2葉片擴(kuò)壓器（1）無葉段長度改善氣流狀況（均勻和減速）和降噪（2）葉片進(jìn)口寬度使后續(xù)部件流速降低，損失減小中間級末級（3）葉片數(shù)（4）外徑中間級末級徑向直葉片葉輪隨b2A增加而增大§5－4級通流部分基本尺寸確定2葉片擴(kuò)壓器（1）無葉72§5－4級通流部分基本尺寸確定（5）葉片進(jìn)出口角出口氣流落后角（6）當(dāng)量擴(kuò)張角§5－4級通流部分基本尺寸確定（5）葉片進(jìn)出口角出口氣73§5－4級通流部分基本尺寸確定三、彎道和回流器無葉擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器2氣流角1直徑和寬度§5－4級通流部分基本尺寸確定三、彎道和回流器無葉擴(kuò)壓器74§5－4級通流部分基本尺寸確定3彎道轉(zhuǎn)彎半徑（轉(zhuǎn)彎損失最小出發(fā)）4回流器進(jìn)出口安裝角考慮氣流落后角§5－4級通流部分基本尺寸確定3彎道轉(zhuǎn)彎半徑（轉(zhuǎn)彎損失75§5－4級通流部分基本尺寸確定5葉片數(shù)6出口直徑7出口至下一級進(jìn)口加速系數(shù)§5－4級通流部分基本尺寸確定5葉片數(shù)6出口直徑776第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-1離心壓縮機(jī)選型的基本原則一提出產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)1性能指標(biāo)明確性能參數(shù)的定義、數(shù)值并作必要的說明。性能參數(shù)主要是流量、壓比、功率和變工況的適用范圍等2明確經(jīng)常運(yùn)行的工況點(diǎn)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)單位和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)制造單位的協(xié)調(diào)問題第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-0離心壓縮機(jī)的選77§5-0離心壓縮機(jī)的選型3安全指標(biāo)（1）主要零部件的材料（機(jī)器承受的壓力）（2）轉(zhuǎn)子動平衡允許的殘留不平衡量（3）工作轉(zhuǎn)速離開臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值（4）主要零部件的裝配尺寸及其間隙值（5）機(jī)器運(yùn)動的振動值§5-0離心壓縮機(jī)的選型3安全指標(biāo)78二、提出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1產(chǎn)品價(jià)格：比較報(bào)價(jià)，但產(chǎn)品質(zhì)量放首位2供貨時(shí)間：3使用壽命：§5-0離心壓縮機(jī)的選型二、提出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)§5-0離心壓縮機(jī)的選型79三、選用性能調(diào)節(jié)方式過程生產(chǎn)所提供的原料品質(zhì)、成分、數(shù)量的改變以及物理過程、化學(xué)反應(yīng)等生產(chǎn)工藝的改變，改變工況。1變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)2進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)節(jié)§5-0離心壓縮機(jī)的選型三、選用性能調(diào)節(jié)方式§5-0離心壓縮機(jī)的選型80四、提出必須配備的設(shè)備儀表壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)（如冷卻器，油站等），檢測系統(tǒng)（如測量壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速、振動量等確定其測量部位選擇測量儀器、儀表等）和控制系統(tǒng)（開停車、防喘振、連鎖緊急停車、自動調(diào)節(jié)保持高效運(yùn)行點(diǎn)等）五、其它事項(xiàng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、進(jìn)排氣管方位、機(jī)體的高度等提供拆裝機(jī)器的專用工具§5-0離心壓縮機(jī)的選型四、提出必須配備的設(shè)備儀表§5-0離心壓縮機(jī)的選81§5-0-2離心壓縮機(jī)選型的分類一按氣體流量與壓力選型1各類壓縮機(jī)流量和壓力適用范圍§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-2離心壓縮機(jī)選型的分類§5-0離心822按流量選型（1）較小流量選用窄葉輪的離心壓縮機(jī)（2）流量在50-5000m3/min范圍內(nèi)選擇離心壓縮機(jī)（b2/D2)(3)較大流量可采用雙面進(jìn)氣葉輪和/或三元葉輪（4）流量更大，約1000-20000m3/min，排氣壓力在1Mpa以下，選軸流壓縮機(jī)§5-0離心壓縮機(jī)的選型2按流量選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型833按壓力選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型壓力：（1）通風(fēng)機(jī)0.115Mpa以下（2）鼓風(fēng)機(jī)0.115-0.35Mpa（3）壓縮機(jī)0.35Mpa以上3按壓力選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型壓力：（84二、按工作介質(zhì)選型1按輕氣體與重氣體選型輕氣體氣體常數(shù)大，所需有效壓縮功大，級數(shù)多，甚至選用多缸串聯(lián)的壓縮機(jī)組。為使結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡可能選用優(yōu)質(zhì)材料提高葉輪u2，并選用葉片出口角較大，葉片數(shù)較多的葉輪，以盡可能提高單級壓比，減少級數(shù)。重氣體氣體常數(shù)小，所需有效壓縮功小，級數(shù)較少，甚至單級，但注意u2不能太大，否則馬赫數(shù)較大，效率下降，變工況范圍縮小§5-0離心壓縮機(jī)的選型二、按工作介質(zhì)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型852按工作介質(zhì)性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型易燃、易爆、有毒、貴重和排氣壓力很高的工作介質(zhì)，軸端密封嚴(yán)密，中間冷卻（工作穩(wěn)定與安全）3按氣固、氣液兩相介質(zhì)選型（1）兩相流理論設(shè)計(jì)（2）葉輪、葉片耐磨、耐蝕（材料，表面噴涂硬質(zhì)合金）§5-0離心壓縮機(jī)的選型2按工作介質(zhì)性質(zhì)及排氣壓力是否很高選型§5-086四按機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型1單級離心壓縮機(jī)半開式徑向葉輪，空氣壓比達(dá)6.5水蒸氣單級離心壓縮機(jī)2多級多軸結(jié)構(gòu)b2/D23多缸串聯(lián)機(jī)組高壓比或/和輕氣體§5-0離心壓縮機(jī)的選型四按機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型87§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型884氣缸結(jié)構(gòu)（1）上下中分型（2）豎直剖分型（3）高壓筒型內(nèi)外氣缸不分段軸端密封嚴(yán)密§5-0離心壓縮機(jī)的選型4氣缸結(jié)構(gòu)§5-0離心壓縮機(jī)的選型895葉輪結(jié)構(gòu)與排序（1）閉式后彎葉輪：前幾級和中間級后彎，后幾級強(qiáng)后彎（2）半開式徑向直葉片葉輪+導(dǎo)風(fēng)輪（提高單級壓比，結(jié)構(gòu)緊湊）（3）為適應(yīng)較大流量，前幾級b2/D2>0.06，三元葉輪（4）長短葉片相間排列（5）對向排列，順向排列§5-0離心壓縮機(jī)的選型5葉輪結(jié)構(gòu)與排序§5-0離心壓縮機(jī)的選型906擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)（1）無葉擴(kuò)壓器，常用（2）葉片擴(kuò)壓器，單級或個(gè)別多級（葉片角度可調(diào)）§5-0離心壓縮機(jī)的選型6擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)§5-0離心壓縮機(jī)的選型917軸流離心混合型壓縮機(jī)前軸流后離心§5-0離心壓縮機(jī)的選型7軸流離心混合型壓縮機(jī)§5-0離心壓縮機(jī)的選型92五、原動機(jī)選型1選用高速、變速的工業(yè)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)2選用交流電動機(jī)（固定轉(zhuǎn)速，需增速齒輪箱）3選用可變轉(zhuǎn)速的電動機(jī)（1）選用直流電機(jī)，可控硅整流（改變電阻）（2）選用變頻交流電動機(jī)（改變勵磁）§5-0離心壓縮機(jī)的選型五、原動機(jī)選型§5-0離心壓縮機(jī)的選型93§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-3離心壓縮機(jī)選型的方法一、用戶根據(jù)已知介質(zhì)，流量，進(jìn)、出口壓力，溫度等條件和要求直接查找某生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄來選型二、用戶根據(jù)已知條件和要求，進(jìn)行初步的方案計(jì)算，以選擇合適的機(jī)器、形式、結(jié)構(gòu)和級數(shù)等，并與制造廠商商討選型三、用戶提出已知條件和要求，委托制造廠利用現(xiàn)成的軟件進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化選型與性能預(yù)測，使選型的機(jī)器效果最佳。§5-0離心壓縮機(jī)的選型§5-0-3離心壓縮94第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-1中間冷卻與分段×中間冷卻和分段的意義離心壓縮機(jī)壓比高，一般在3－3.5以上，壓縮后氣體溫度非常高，使壓縮機(jī)多耗功，對壓縮機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)也十分不利。故對壓比較高的壓縮機(jī)需進(jìn)行中間冷卻。×冷卻方式：氣體經(jīng)歷一個(gè)級組（段）的壓縮后，離開壓縮機(jī)，引入中間冷卻器，與冷卻介質(zhì)進(jìn)行不相互混合的熱交換，冷卻后的氣體再次引入壓縮機(jī)的下一段進(jìn)行壓縮。當(dāng)段數(shù)較多時(shí)，將壓縮機(jī)分成幾個(gè)缸，由多缸串聯(lián)組成壓縮機(jī)。但中間冷卻器與連接管路中存在壓損，氣體壓力降低，冷卻次數(shù)太多反而并不省功。故需合理分段。第五章離心壓縮機(jī)的選型與熱力設(shè)計(jì)§5-1中間冷卻與分段95§5-1中間冷卻與分段一壓縮機(jī)段數(shù)的確定壓縮機(jī)段數(shù)N與中間冷卻次數(shù)Z之間的關(guān)系：Z＝N-1從省功角度對壓縮機(jī)分段，各段總耗功為若壓縮機(jī)不進(jìn)行中間冷卻，總耗功為冷卻后省功為§5-1中間冷卻與分段一壓縮機(jī)段數(shù)的確定若壓縮機(jī)不進(jìn)行96省功比§5-1中間冷卻與分段省功比§5-1中間冷卻與分段97省功比（1）壓縮機(jī)總壓越高，相同冷卻次數(shù)下省功比越大（2）省功比隨冷卻次數(shù)先升后降§5-1中間冷卻與分段一般空壓機(jī)冷卻次數(shù)與壓比關(guān)系：省功比§5-1中間冷卻與分段一般空壓機(jī)冷卻次數(shù)與壓比關(guān)系98分段所考慮的其它因素1被壓縮介質(zhì)的特性：易燃易爆氣體，高溫腐蝕，分解聚合；冷卻次數(shù)宜多一些2用戶具體使用條件：高爐鼓風(fēng)3壓縮機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，級的型式，冷卻器的布置等具體方案：雙軸H型壓縮機(jī)可采用逐級冷卻§5-1中間冷卻與分段分段所考慮的其它因素§5-1中間冷卻與分段99二、壓縮機(jī)各段最佳壓比的分配根據(jù)轉(zhuǎn)子對氣體總耗功W最小條件下求取§5-1中間冷卻與分段二、壓縮機(jī)各段最佳壓比的分配§5-1中間冷卻與分段100§5-1中間冷卻與分段各段進(jìn)氣溫度§5-1中間冷卻與分段各段進(jìn)氣溫度101中間冷卻器析水量：析水－葉輪腐蝕－中間冷卻器排水裝置或提高排氣溫度在冷凝溫度之上。各段壓比調(diào)整（考率其它因素）：后面段體積流量小，葉輪外徑和出口角小，壓比下降；故適當(dāng)減小后面段壓比，而將前面段壓比適當(dāng)增加。調(diào)整后各段壓比與最佳壓比差若不超過15％，總耗功增大不超過1％§5-1中間冷卻與分段中間冷卻器析水量：析水－葉輪腐蝕－中間冷卻器排水裝置或提高排102三、等溫效率§5-1中間冷卻與分段（1）兩臺壓縮不同定熵指數(shù)氣體的壓縮機(jī)，不能用等溫效率比較經(jīng)濟(jì)性（2）冷卻次數(shù)選擇合理，壓比對等溫效率影響不大三、等溫效率§5-1中間冷卻與分段（1）兩臺壓縮不同定熵103§5-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法：根據(jù)已有壓縮機(jī)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，預(yù)先給定級的多變效率，同時(shí)對于級的主要幾何參數(shù)相對值、主要?dú)鈩訁?shù)和各元件的型式，按已有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，從而設(shè)計(jì)計(jì)算出壓縮機(jī)流道部分的幾何尺寸。缺點(diǎn)：用級的平均多變效率代替各部件效率，無法反映各部件真實(shí)情況設(shè)計(jì)出性能偏差為5－10％流道法：以各元件的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，同樣應(yīng)用已有機(jī)器的有關(guān)相對幾何參數(shù)和氣流參數(shù)的推薦值，來設(shè)計(jì)計(jì)算出壓縮機(jī)流道部分的幾何尺寸。缺點(diǎn)：各典型元件需有完善的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；不能考慮各元件之間的影響，尤其在高壓比情況。設(shè)計(jì)出性能偏差為5－10％?；ǎ阂韵嗨评碚摓榛A(chǔ)，根據(jù)已有的經(jīng)過實(shí)踐的高效率機(jī)器或根據(jù)試驗(yàn)獲得的高效率模型級，用相似換算方法設(shè)計(jì)新的機(jī)器。性能較可靠?！?-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法：根據(jù)已有壓縮機(jī)的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)104效率法熱力設(shè)計(jì)包括內(nèi)容：（1）壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)（2）設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算（3）壓縮機(jī)的分段和段壓力比的計(jì)算（4）壓縮機(jī)段的計(jì)算（6）壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)§5-2熱力設(shè)計(jì)概述效率法熱力設(shè)計(jì)包括內(nèi)容：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述105一、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)1輸送氣體：混合氣體應(yīng)給出各成分及其體積（質(zhì)量）百分比§5-2熱力設(shè)計(jì)概述2壓縮機(jī)進(jìn)口氣體狀態(tài)參數(shù)：進(jìn)口壓力pin（若表壓，應(yīng)給定是相對于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓還是某地區(qū)大氣壓）進(jìn)口溫度tin相對濕度f3流量：體積流量應(yīng)指明對于進(jìn)口狀態(tài)還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)4出口壓力或壓升5冷卻水的進(jìn)口溫度6其它：工況范圍，自動調(diào)節(jié)，軸端密封，耐腐蝕防爆，原動機(jī)種類型號及參數(shù)噪聲指標(biāo)一、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)1輸送氣體：混合氣體應(yīng)給出各成分及其體106§5-2熱力設(shè)計(jì)概述二、設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算1氣體的物性參數(shù)（1）相對分子質(zhì)量：（2）定壓比熱容：（3）氣體常數(shù)：（4）定熵指數(shù)（理想）：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述二、設(shè)計(jì)參數(shù)的整理與計(jì)算1氣體的物107（5）含水蒸氣混合氣體常數(shù)和定熵指數(shù)：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1kg干燥氣體所含有的水蒸氣質(zhì)量（含濕量）：氣體常數(shù)：定熵指數(shù)：（5）含水蒸氣混合氣體常數(shù)和定熵指數(shù)：§5-2熱力設(shè)計(jì)概1082流量考慮外漏氣§5-2熱力設(shè)計(jì)概述流量換算大流量，低壓比，取小值；小流量，高壓比，取大值（3％－5％）3進(jìn)出口壓比進(jìn)出口壓力應(yīng)換算成絕對壓力，計(jì)算壓比壓升小，選大系數(shù)；壓升大，選較小系數(shù)2流量考慮外漏氣§5-2熱力設(shè)計(jì)概述流量換算大流量，低109§5-2熱力設(shè)計(jì)概述三、壓縮機(jī)的分段和段的壓力比計(jì)算（方案對比法）思路：介質(zhì)物性參數(shù)和壓比－根據(jù)推薦范圍初步定幾種分段數(shù)－計(jì)算各種分段數(shù)省功比－考慮壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)和布置要求及其它因素－確定合理分段數(shù)－段壓比四：壓縮機(jī)段的計(jì)算：也稱方案計(jì)算，通過選取和計(jì)算各段及段中各級的主要參數(shù)，來確定各段、各級主要的氣動、熱力和幾何參數(shù)方案（1）不同分段數(shù)和段壓比（2）同一段中不同葉輪型式、圓周速度、轉(zhuǎn)速、葉輪直徑及配用不同型式的固定元件等方案確定參數(shù)：各段平均效率，各段進(jìn)口溫度，各中間冷卻器壓損，各段壓比，各段進(jìn)口壓力§5-2熱力設(shè)計(jì)概述三、壓縮機(jī)的分段和段的壓力比計(jì)算（方1101各段進(jìn)口體積流量和段多變功§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1各段進(jìn)口體積流量和段多變功§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1112各段各級主要參數(shù)的選取與計(jì)算（1）各段各級葉輪葉片出口角，葉片數(shù)Z及流量系數(shù)§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（2）各段各級多變效率（3）各段中級數(shù)（4）各段各級圓周速度（5）壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速（6）各段各級葉輪出口寬度2各段各級主要參數(shù)的選取與計(jì)算（1）各段各級葉輪葉片出口角1123方案的對比與分析§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（1）可行性，實(shí)用性（2）經(jīng)濟(jì)性：氣動特性，消耗功率（3）工藝性：機(jī)器外形尺寸，重量，轉(zhuǎn)子材料，加工工時(shí)，加工主要設(shè)備等（4）配套設(shè)備：冷卻器，增速器和原動機(jī)3方案的對比與分析§5-2熱力設(shè)計(jì)概述（1）可行性，實(shí)113五、壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)1流道逐級計(jì)算：（1）根據(jù)最后選定方案的主要參數(shù)，進(jìn)行流道中各代表截面的詳細(xì)計(jì)算，以進(jìn)一步確定流道中各截面的氣動、熱力和幾何參數(shù)。（2）方案計(jì)算時(shí)選擇的主要參數(shù)在詳細(xì)計(jì)算中可適當(dāng)調(diào)整（3）方案計(jì)算選定的級輪阻損失系數(shù)和輪蓋漏氣損失系數(shù)在逐級計(jì)算中要校核，迭代。（4）計(jì)算通過軸封或平衡盤密封等的外泄漏量，核算進(jìn)口流量與原選取值之間誤差。（5）對含有水蒸氣的氣體，逐段進(jìn)口流量扣除中間冷卻器內(nèi)的析水量§5-2熱力設(shè)計(jì)概述五、壓縮機(jī)流道設(shè)計(jì)1流道逐級計(jì)算：§5-2熱力設(shè)計(jì)概述1142壓縮機(jī)功率計(jì)算§5-2熱力設(shè)計(jì)概述級的內(nèi)功率壓縮機(jī)內(nèi)功率壓縮機(jī)軸功率2壓縮機(jī)功率計(jì)算§5-2熱力設(shè)計(jì)概述級的內(nèi)功率壓縮機(jī)內(nèi)功1153繪制流道示意圖與設(shè)計(jì)裝配圖（1）流道轉(zhuǎn)彎曲率半徑盡可能大，減小分離損失和氣流不均勻性（2）流道連接處光滑過渡，避免局部擴(kuò)壓損失和破壞氣流均勻性（3）受臨界轉(zhuǎn)速限制，級間軸向距離盡量減小。§5-2熱力設(shè)計(jì)概述3繪制流道示意圖與設(shè)計(jì)裝配圖（1）流道轉(zhuǎn)彎曲率半徑盡可能大116§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一、各段各級圓周速度1圓周速度上升－葉輪對氣體作功增加－壓縮機(jī)級數(shù)減少－機(jī)組尺寸和重量減小2圓周速度提高所受的限制：（1）材料的強(qiáng)度極限和工藝。一般材料閉式葉輪：鉚接290－300m/s;焊接：320m/s閉式徑向直葉片式葉輪：340m/s半開式徑向直葉片式葉輪：450－540m/s（2）進(jìn)出口馬赫數(shù)限制（波阻損失）§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一、各段各級圓周速度117§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇重氣體（制冷工質(zhì)氟里昂、丙稀、丙烷等）相對分子質(zhì)量大，氣體常數(shù)和定熵指數(shù)小。聲速小馬赫數(shù)大圓周速度選取要小于輕氣體圓周速度選?。褐貧怏w要注意馬赫數(shù)，輕氣體注意材料強(qiáng)度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇重氣體（制冷工質(zhì)氟里118（3）腐蝕性介質(zhì)的限制：圓周速度不宜太高天然氣（硫化氫），圓周速度不要超過270m/s(4)級效率轉(zhuǎn)速一定，提高圓周速度－增大葉輪外徑－b2/D2變很小－效率下降§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇（3）腐蝕性介質(zhì)的限制：圓周速度不宜太高(4)級效率§5-119二、各段的級數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇各段級數(shù)段的多變功壓比一定時(shí)，降低進(jìn)口溫度，提高段平均效率可減少段中級數(shù)輕氣體，氣體常數(shù)越大－所需壓縮功越大－所需級數(shù)越多段的平均能量頭系數(shù)周速系數(shù)二、各段的級數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇各段級120圓整成整數(shù)級數(shù)時(shí)圓周速度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇一個(gè)缸內(nèi)葉輪極限數(shù)（臨界轉(zhuǎn)速限制，一般都在9級以下）高壓比，小流量和壓比不太高的輕氣體是問題圓整成整數(shù)級數(shù)時(shí)圓周速度§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)121三、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇第一級流量最大時(shí)和末級流量最小時(shí)b2/D2選取合理三、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇第122§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇×小流量高壓比或流量變化大，同一根軸難以滿足b2/D2選取要求，可采用多缸、平行軸或多軸型結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)。各軸采用不同轉(zhuǎn)速×工作轉(zhuǎn)速避開轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速×高轉(zhuǎn)速時(shí)注意增速器設(shè)計(jì)和制造的可能性×固定式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一般在20000r/min§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇×小流量高壓比或流量123四、級效率的選取根據(jù)氣動和幾何參數(shù)特點(diǎn)，參考同類機(jī)器或模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過全面分析確定，一般多變效率在0.70-0.84之間§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇后彎式葉輪：徑向直葉片葉輪：高壓小流量：相對寬度大的三元葉輪：體積流量逐級減小，故前面段效率稍高，后面段效率稍低四、級效率的選取根據(jù)氣動和幾何參數(shù)特點(diǎn)，參考同類機(jī)器或模型實(shí)124五、流量系數(shù)選取原則(1)使氣流不產(chǎn)生倒流和級軸向渦流＋曲線通道－氣流速度不均勻－一定平均速度以免工作面倒流氣流不均勻度隨氣流出口角增大－流量系數(shù)也要相應(yīng)選用較大值§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇(2)有較高反作用度和較小擴(kuò)壓度五、流量系數(shù)氣流不均勻度隨氣流出口角增大－流量系數(shù)也要相應(yīng)選125大流量系數(shù)使能量頭下降§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇小流量系數(shù)使葉輪出口絕對速度氣流角減小，對無葉擴(kuò)壓器不利（摩擦損失大）大流量系數(shù)使能量頭下降§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選126不同型式葉輪流量系數(shù)范圍§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向型葉輪后彎型葉輪強(qiáng)后彎型葉輪不同型式葉輪流量系數(shù)范圍§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)127六、葉輪出口相對寬度（1）強(qiáng)后彎葉輪：取上限值；徑向型葉輪：取下限值（合適擴(kuò)張角）（2）b2/D2過大時(shí)，空間扭曲葉片，可提高到0.12（3）小流量情況：提高轉(zhuǎn)速；增加級數(shù)降低圓周速度；較小流量系數(shù)§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇六、葉輪出口相對寬度（1）強(qiáng)后彎葉輪：取上限值；徑向型葉輪：128七、通流部分主要元件的選擇1葉輪型式：決定于流量、壓比、級效率和穩(wěn)定工況范圍葉片出口角為重要參數(shù)：徑向葉輪可獲得高而平坦的能量頭系數(shù)曲線，效率低強(qiáng)后彎式葉輪有較寬工況范圍和較高效率，但能量頭系數(shù)低§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇單級壓比對比：七、通流部分主要元件的選擇1葉輪型式：決定于流量、壓比、級129通流能力§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向直葉片葉輪，值較大，故相同轉(zhuǎn)速下體積流量大徑向直葉片葉輪，在相同轉(zhuǎn)速和流量下，b2/D2較小，適用于高壓比，大流量級或壓縮機(jī)前幾級強(qiáng)后彎型葉輪，可選較小流量系數(shù)，b2/D2較大，適用于小流量級或最后幾級當(dāng)b2/D2<0.02，漏氣損失和輪阻損失以及通流部分摩擦損失增加通流能力§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向直葉片葉130大流量采用雙面進(jìn)氣葉輪（1）增大流量（2）平衡軸向力缺點(diǎn)：（1）中盤葉片鉚接工藝?yán)щy（2）引入下一級需增加排氣室和進(jìn)氣室，結(jié)構(gòu)復(fù)雜§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇大流量采用雙面進(jìn)氣葉輪§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選1312擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器效率高，穩(wěn)定工況范圍窄無葉擴(kuò)壓器效率較低（2－5％），穩(wěn)定工況范圍寬，較大氣流角才可獲得較高效率§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向出口葉輪－反作用度低－流量系數(shù)取下限值以減小馬赫數(shù)－氣流角較小－無葉擴(kuò)壓器流動路徑長，摩擦損失大－葉片擴(kuò)壓器無葉擴(kuò)壓器用于中等出口角的較寬葉輪（進(jìn)氣角大），不適于小流量級2擴(kuò)壓器§5-3壓縮機(jī)中各段各級主要參數(shù)選擇徑向出口132設(shè)計(jì)中的問題（1）離心壓縮機(jī)壓比較高，一般有中間冷卻器。壓縮－氣體