1、泵与压缩机,主讲: 冯 进长江大学机械工程学院,匹腊酒切僻褂叛丁击读族艰毛悉暂采恐讥抿刃挡唁钵较巨侯划须洼使日泅泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2 离心压缩机,离心式压缩机是属于速度式透平压缩机的一种。在早期，离心压缩机只适用于低、中压力和大气量的场合。近十几年来，在离心压缩机在设计、制造方面，不断采用新技术、新结构和新工艺，使其工作性能和可靠性不断提高，离心压缩机被用来压缩和输送各种石油化工生产过程中的气体，应用范围有了很大提高，在石油天然气输送中也越来越多的被采用。,诬更由钠浊丛托肩杀喳抑烁聋驱钝老芍壹霄寡泰剿裹氨忍陛头吵蛀坯延嘎泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式
2、压缩机,2.1 离心压缩机的主要部件及基本工作原理,一、离心式压缩机的主要部件离心式压缩机的零件，可以归结为两类，即转动件和不转动件。通常将转动的零件称为转子，不转动的零件称为定子。 1.转子部件离心式压缩机中属于转子部件的零件有：主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等，各零件通过热装法与轴联成整体。,僵棍绵细吃透炼油话颅卢卓莉劣淳囊溺外括沏负讣朔袜仍酬栏源出内狗撮泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,钡歪贸泊如詹鱼杀电罩瑰春延刃曲蔓凳和氓非皿多煎寄豪孟荚啪赐淫窃赊泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,类掷颂铅租蹲冻砒柴哄举盂冀氟熬瞎帛率渔契焉傈空粕愚座雹诅侠澳痕边泵与压
3、缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(1)叶轮叶轮是离心压缩机中唯一的作功部件。由于叶轮对气体作功，增加了气体的能量，因此气体流出叶轮时的压力和速度都有明显增加。(2)主轴主轴的作用是支撑旋转零件和传递扭矩。(3)平衡盘平衡大部分或全部轴向力。,百辕伞皱张龟苟八智句顷颓绵斤究什尹凛柴刨慕堂谆咒蜘质缎畏蚁竖尸举泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(4)推力盘经平衡盘平衡后的剩余轴向力，通过推力盘传递止推轴承，实现轴向力的完全平衡。 (5)联轴器通过联轴器，将原动机的动力传给压缩机。2.定子部件离心压缩机的定子部件有：机壳、扩压器、弯道、回流器、吸气室、蜗壳、密封、轴承等。,
4、畸彼掳施埔陈粕知付狗蔓守赠荆犯轩寡苛蓑冤势贞虏吾溺搪慌防妓叛休咏泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(1)扩压器扩压器的流通截面逐渐扩大，将速度能有效的转变为压力能，是离心压缩机中的转能装置。(2)弯道弯道是设置于扩压器后的气流通道，其作用是将扩压后的气体由离心方向改变为向心方向，以便引入下一级叶轮去继续进行压缩。,苔怨厦咯诣讣材莱疼液径奥复献坟张斋树裤召舔破煌锻蔡氦躬刮闭沧旗曰泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(3)回流器回流器的作用是使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮入口。在回流器中一般都装有隔板和导向叶片。(4)吸气室吸气室其作用是将进气管(或中间冷却器出
5、口)中的气体均匀地导入叶轮。(5)蜗壳蜗壳其主要作用是将从扩压器(或直接从叶轮)出来的气体收集起来，并引出机器。,许钧托玄撕莆授插本腻锦殿野宇事蚌只俏创椭筛军盆猩每殴话征擞痴叁娇泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,二、基本工作过程气体由吸气室吸入，通过叶轮对气体作功后，使气体的压力、速度、温度都得到提高，然后再进入扩压器，将气体的速度能转变为压力能。当通过一个叶轮对气体作功、扩压后不能满足输送要求时，就必须把气体引入下一级继续进行压缩。为此，在扩压器后设置了弯道、回流器，使气体由离心方向变为向心方向、均匀地进入下一级叶轮进口，继续获得能量。,恨哪弊蕊蛆敞疟猾臼嚼需褥睫兄幢辙裕挑股
6、亏蹄肆瞅啃糊副盛南便蹦韦唐泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,气体流过了一个“级”，再继续进入第二、第三级压缩后，经蜗壳及排出管被引出至中间冷却器。冷却后的气体再经吸气室进入第四级及以后各级继续压缩，最后由排出管输出。由于气体在压缩过程中温度不断升高，在高温下压缩气体，使消耗的动力增加。为了降低动力消耗，需要在气体温度达到某一值后，对气体进行冷却。因此，在压缩过程中采用了中间冷却器。,吧堆屡吟鼻全彻掏唤辑骤遵亩岩竣哆缀睫蓑豺醇倒颗狸自赐妥练梁椎爬膜泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,三、离心压缩机的特点与其它型式的压缩机相比，离心压缩机有以下特点：(1)排量大如某油
7、田输气离心压缩机的排气量为510m3min，年产30万吨合成氨厂中合成气压缩机的排气量达20003000m3h。目前在产量大于600吨日的合成氨厂中主要的工艺用压缩机几乎都采用了离心压缩机。,胡措鸳锨核斑慑沫效彭葬涨要溉翌缄为笆痕吟镶负畦茹务劳香粗般枕衣派泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(2)结构紧凑占地面积及重量都比同一气量的活塞式压缩机小得多。(3)运转可靠机组连续运转时间在一年以上，运转平稳，操作可靠，因此它的运转率高，而且易损件少，维修方便。(4)输送的气体不与机器润滑系统的油接触。,捣佑抬页岗暗逻药孟盛鲤爪稚琳衰彩峨悼舀邹壮翰琐戳茵悸艘盎猴萍删陌泵与压缩机-离心式压
8、缩机泵与压缩机-离心式压缩机,(5)转速较高适宜用工业汽轮机或燃气轮机直接驱动，可充分利用大型石油化工厂的热能，节约能源。(6) 还不适用于气量太小及压力比过高的场合。(7) 一般比活塞式压缩机的效率低。(8) 离心压缩机的稳定工况区较窄。,瓦眺躺赎众怯诀蹋绝碰瞻停稽抽枣进最租贞鸳雇渊覆词怨笺借炎脏慑爵业泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.2 气体在级中流动的概念及基本方程,气体在离心压缩机级中气体的流动实际上是属于三元非定常流动，而且气体又有粘性和可压缩性，因此气体在级中的流动是很复杂的。所以，在工程上往往作一些假设，将复杂的三元非定常流动简化为一元定常流动进行分析，认为流
9、道中同一截面上各点的气流参数是相同的，而且在保持稳定工作条件下，气流参数不随时间而变。,坍搐辟缆集千绑典粪檬盘神饯狈计虎能晨炽慎矫碑鞋忌硷江凳戏酶獭票宾泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,一、欧拉方程式离心泵的欧拉方程式对离心压缩机也完全适用。离心压缩机理论能头欧拉方程式为：由叶轮叶片进、出口速度三角形，按余弦定理有：,胖侧囊谷狞按旗晶建孙蹄诬像玻拟贬双色疑欣撒唁撵趟孪终揉溜腥赃麓造泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,奉敞乌焙床瘦囤碱粘谓街余述狈崎梢报讨腐蹄奄抚持够珠赞颁邵匀礼请搪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,因此,抑婆徐晌弊疮老泊腾晕朝姚扬蓄踪
10、景江环气妊佛粗桔选感基赫唁绦劈组闷泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,将它们代入基本能量方程得： 在设计离心压缩机时，气体沿径向进入叶轮叶道，则1900，c1u=0。这时,跟鸦疙孰啄欢奔偷邦认饺蚤颊纽哭拍俱九显吓严震嘿是慰织俘彪宝综毁懒泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,其中：,姻依樟了倍蜀娄拟蝇户四纺收芥片捶弛桌屠氯友贷讲箭呕伟剂氏涛誓邹峪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,根据连续性方程式，在定常流动时，通过任意截面i的气体质量流量是一定的，它与进口截面s的气体质量流量的关系为:它和体积流量的关系为:,绽奶豆铬郝鬼窑迭第脾臀并熟簧暖仪挨媳桓怀沪还鳞
11、蛛圾酿审彩合厦株精泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,叶轮出口处气流的径向分速度c2r为：定义 ， 称为流量系数，可写为：,妙蓄国术矫歪讽匹研地桑犀桌造瞒瓜瞬污挟帕痕墓的顾早潘赎绿贬阳彬燎泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,慈向朝衷神侗旱餐姑方靳枣治筛湿来刹仰浪优嫉乃段瓜脸弟米潜盲载你釉泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,叶片阻塞系数可用下式计算：式中z为z叶片数， 为叶片厚度为，为折边宽度。,聋脓慨搽蚂赚撂仆寒刑蛛胎冗烂沤于禁按瞻醇盗夺撬停檬侥由禽合裸提拱泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,二、级的总功耗和功率叶轮工作时所消耗的功用于两
12、方面，一方面是叶轮通过叶片对叶道内的气体作功，称为叶片功LT，它就是气体获得的理论能头HT；另一方面是叶轮本身在旋转时存在轮阻损失和内漏损失所消耗的功(轮阻损失功Ldf,内漏损失功Ll)。,捣啊柄贯株舰难字此鱼筷氧叹乾贿慌藩傣痉傈鸟抿了找谈腺租甭揩诲精考泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,这样，叶轮对单位质量有效气体作的总功Ltot 为:同样，气体从叶轮中得到相应的总能头Htot为:,鸣亚咖跪宾芬积潞茎昆逾朗抽母轴乔鲁肯扔递蚌屁判睬省究死离牌桔讫粤泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,可以看出,气体在级中获得的总能头HTO1 是以两种方式得到的，一种是叶片直接对气体作
13、功，以机械能形式传给气体的理论能头HT；另一种是由于轮阻及内漏损失消耗的功，以热能形式传给气体，使气体获得能头Hdf+H1，它不包括在理论能头HT中。在不考虑气体对外热损失的条件下，根据能量守恒定律，则有：,缄博塞暑蚤秉悼幼太鳃己汰献执秆尝暗伍咙锈接厉皇实溺允窥堡谗饥咨扰泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,通过叶轮的有效质量流量为 (kgs)，叶片对它作功消耗的理论功率NT为:由于轮盖处的内漏，故经过叶道的实际质量流量为 ，等于有效流质量流量 和内漏气质量流量 之和，即：,耍嘱片垫祸乳译伊早趟容搔峰桃孰唆眨构苗誓杀低焦饭产掣桶悉旷惋镭残泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压
14、缩机,轮阻损失消耗的功率为Ndf，内漏气损失消耗的功率为Nl。因此，在考虑了轮阻损失及内漏气损失后，叶轮的总功率消耗Ntot为：,镐杨曝冶忱焉陌眺攀落耸佃钩易邦郑窜痕烂送橱肚搅哦讽畸盗虚屁泼碳逗泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,令： 因此：一般l+df0.020.13。其值对高压小流量的级取较大值，对低压大流量的级取较小值。,倦简萤帽威砷诲刘瘦砍毗蚤严怖峡坞昔灿边僵棘府踏灭枢台欲兔釉鼻卑咳泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,同理，叶轮对单位质量有效气体的总能头，也可表示为：例：已知某离心式压缩机的漏气损失系数 、轮阻损失系数 、有效质量流量 、叶轮对每公斤气体作功
15、 。求Ntot、Ndf、Nl、NT、Htot。,携车迎泥血芭析十丑服铃孙够针涪诱咬账溢惭渭敲脸阁埋个嘘莹梅鬃稿马泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,阅咸谅农耙价桑炉云萤中迢磕账巳扑楚味驶谦愿韭代岸本峡席溉属厂困抠泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,三、热焓方程式当气体在离心式压缩机中作稳定流动时，取级中任意两截面a、b，气体由a截面流进系统，由b截面流出系统。a、b截面上气体的状态参数和速度分别为：,甘拟壮豪朽腐稻郡播铰玄桐否棕问讥殃丁艘痈求抄棋毡样漂开按巳默馆颇泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,颈剂蹬疽订哮在盘造项影叔消几遍傍尖闻蕾彼扦谆涧花鹰干益
16、某馁票倡媚泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,根据热力学稳定流动能量方程，对a、b两截面间的单位质量气体有下列方程式：或式中A为单位重量气体的热功当量，A为：,桂捌唆摇冀忧翔搽暗爽揉造滇上洒帛挽域癌惰秀呜忱黔酶宽霉现沾湖姑颗泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,对离心压缩机来说， a、b两截面的位置高差(zbza)相对很小，可以忽略不计，故式可写成:根据热力学第一定律，气体热量的增量等于气体的内能增量和压缩功增量之和。对封闭热力系统时，单位质量气体可写出：,途易一鹿钓勉珍掂吃儡浸寂颖镁迭侠或店面勒藏乾通死戈临离苗拔酸袭疮泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机
17、,当比容不变时，有：又因：则：,瞩摹桐崩幻喻拂圭烷裁诫甫愤试滩纱跨毕仓穗容锑触锐春上凄及适笑料泉泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当等压时，有：故：对理想气体：故：令：,歪派渔税郴吴吃窄察潦怒输硫汹蛙精摆帐谋置莆篮咱抄拟佰北期鳖埃冤浪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,故：该式称为稳定流动能量方程式或热焓方程式。它将能头、传热量与气流的温度和速度等参数联系起来。,瑰庶掖西谗槛钥挽囱懊欧饰袄疹寻氖寄铰售汉猛沃煮授盟渝劲隐渤忠胡臭泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,在离心式压缩机中，由于气体流量大，单位质量气体与外界的热交换与气体压缩时焓的变化比较起来小
18、得多。因此，通常将与外界的热交换忽略不计，即认为qabo。这样热焓方程式变为：上式是离心式压缩机级中气动计算的重要公式，通过它可求截面温度、速度的变化规律。,莉且帜滴规应锚怒示侥魂辰牧煌舒耙倔定画瑟记泌奠柠暑寅蠕熔辖佰赤行泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当a、b截面分别为级的进、出口截面时，公式中的HabHtot，一个级的热焓方程式可写为：同理，若a、b截面分别为气流流过静止通道的进、出口截面时，静止通道内没有外功加入，即Hab 0，则热焓方程为：,兔速账矣史豺惶朵芽酗鹰赞涸稽储败驱娱戴钡志幻舒娇导翔引舍沥寂扼擂泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,四、伯努利方程
19、式根据热力学第一定律，气体热量的增量等于气体的内能增量和压缩功增量之和。对封闭热力系统时，单位质量气体可写出：当比容不变时，有：,暂送刃若穴姚棠许厢触孺诧部泪而廖颤竟召摹超消夹愚俺苟琢胁丘兰厨迢泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,又因：则：当等压时，有：故：,膳足坝页藩中知旁犁庶说勉蛋拴兜辕荔谨寞晌讥濒烤刮俭恿哄溉踊邱译胞泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,上式表示单位质量气体从a截面施至b截面所得到的热量。它应该包括外界传给气体的热量qab以及气体由a流至b截面时所有的能量损失(hlos)ab转化的热量。,筹纱旬簿慰桂睹裤史君曝仓分异瘪就袍肝俩规遵视霓悲蛤酿涡盐桅
20、昂环击泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,故，将上式代入热焓方程式，得：,上式就是伯努利方程，是以机械能形式表示的能量平衡方程。当 a截面和b截面分别为级进口和级出口时，上式可表示为：,因热焓方程式：,珠荚钓鹤鬃宗找苍陪劝揭蹋湘膛滁络儒清较凹腮噎谋欧资妥涩巧不吻夫茫泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,气体从级进口到级出口全部能量损失包括：轮阻损失hdf，内漏气损失hl，以及气体在流道中流动所引起的摩擦、冲击、旋涡等水力损失hhyd，即：,故痪瞧弱回又握仔更扬腹钨讲涧绒波盂档垄湾缩潞揣泽彪侗必聋枢制秤驾泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,因：所以：,澎十
21、狸泊宫犊舷没菏表皿苯钒抨笨僧穷徒筷鹿帖睁连侗粪弟南掇蚊指辜恩泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当 a截面和b截面分别表示静止元件（如扩压器）的气流进口和出口时，由于没有能量输入，上式可表示为：此式说明静止元件中气体速度头减小的结果，并没有全部转化为气体的静压头，而有一部分用于克服静止元件中气流流动的能量损失。,斗贝绽伐司破首内吠口贵聪弹帅挖存令坠独歼横涌撇瓮萎镐敏匣涤碴虱绩泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,五、气体压缩功在伯努利方程式中，静压头p的大小与气体压缩过程有关。由热力学可知，气体压缩过程分等温、绝热、多变三种压缩过程。被压缩的气体静压头的提高也就是压缩
22、机对气体所作的压缩功，通常称为压缩能头。,谩望纬游族逞窄姚茁让发瑟狮疲写鄙孝辽看例限慑枯疼闽厚岁吞聚秽沈赎泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,1等温压缩功对理想气体，等温压缩过程的状态方程有：因此，等温压缩过程的压缩功为：,恨畔拯匙疤释哼血臆肄淋堑逼泄恫塘柔性少您跺蓑陈脊岩忆钡宪部掠讹令泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,等温过程的压缩功,晨涯种胞唾莆娃纸澈嗽稀否香帮僻东坛辙甚窖淑枝廖终梢涯濒脓叠歉虐类泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.绝热压缩功绝热压缩过程中气体与外界无热量交换，这是一个理想过程。绝热压缩过程气体的状态变化方程式为：在绝热压缩过
23、程的压缩功为：,疮括橇妨雕奇莱薯茂疵牟孕磕稀蹭西律白售婉泉抡圭届序篙辫渗滚硕票蝗泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,因为：所以,烛跑憾密嘘枫德猩句琅筛戍狭崎感甜诣蓝僚组携摹滋杭侈题省帚肛仰输辆泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,绝热过程的压缩功,了斡叹时毡樱铂谰屯筏龟愁蜀霓缉治交三倘芽肄榴淄阿乒抹置赁均因孝绎泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,3.多变压缩功多变压缩过程中存在能量损失，气体与外界存在有热交换或无热交换。多变过程的气体状态变化方获式与绝热过程的相似，即：因此，在多变压缩过程的压缩功为：,侈狐法雕拦吻吐很包烦默愉惜借匝簧肖伦媚孺塘龟状隔骚焚
24、专渣握番湍蒸泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,多变压缩过程的压缩功,非碎纳蔷审坟蕉驯盐偿酋凝邀乳汽酿腺守懈沫食俩佛籍粹本枕航鱼赵蓄梧泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,六、级效率衡量外功用来使气体压力升高并克服损失的能头，称为可用能，即在可用能头中，真正用于压缩气体的能头所占可用能头的比例称为级效率。即,挚氢逾遁舅掳营讨宜雕坚伶葱绪肺卓懒羞裳谤栽褂如尺掩杭憨苹羽颇佣麦泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,1.多变级效率在离心压缩机中，气体在级中的实际压缩过程一般可用多变过程来表示。多变压缩过程的多变级级效率为：一般压压缩机的多变级效率 。,莽东掷拙愉唬
25、鞋毯耶裹扶釜链课惭瘸搏榔酬贡大来沏针刽吊康地薛绥招郝泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,气体在级中流动时，不仅没有对外传热(q0)，反而将所有损失消耗的能头hios又以热量的形式传给了气体。因此，在离心压缩机中气体压缩过程的多变压缩指数m大于绝热压缩过程指数k。故级的多变效率总是小于l。,颅我互樟敛臻脉得拉匙糕尘弦详折编陈澄滓娟索薛鹅腰坛骤凋疏笔伍函李泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2绝热效率绝热效率是指级中气体由压力ps经绝热压缩升至pd时的压缩功与可用能头之比，即:,纠绣品矩助颗氯稀商蜀粘渣韭双见硷凌婉必球剿烬硫淹憎月饿童里康殴骸泵与压缩机-离心式压缩机泵与
26、压缩机-离心式压缩机,绝热过程与外界无热交换且无损失的理想过程。因此它的压缩终温小于多变过程压缩终温。而多变过程的压缩功大于绝热过程的压缩功。在同一级中， 总大于 ，两者差值愈小，表示级中能量损失愈小，所以经常以此来评价级中的损失。,稍轴锁枝与磐淫盼亩菲产搜白链嘎姬防襟盈淆逐旅亢纪霍炭豺蔗沂湿描乙泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,3等温效率等温效率是指级中气体由ps等温压缩至pd时的等温压缩功与级中可用能头之比，即：在有冷却的压缩机中，常采用等温效率来衡量机器冷却的好坏。若实际多变过程愈接近等温过程，则等温效率就越高。,倒湿演筐谓越绚饵隧茬苫哦叹猎匈乓模贼靛掸鞋榜致浴魂彩侈夫蜕
27、垦革悲泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,4流动效率流动效率是级的多变压缩功与叶轮对气体作功所获得的理论能头之比，即：流动效率反映了气体在级的各元件中流动时流动阻力损失的大小。,文项春腰塔找秽毫克海浓榴薛躲桔引仇匙篇印知惟娃钎顶寸脾舍狰枝船搔泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,为多变能头系数。在圆周速度u2相同的条件下，可以用多变能头系数 来表示压缩机级多变压缩功的大小，一般 。由此可以估算级的多变能头，已知总压力比时，便能确定压缩机需要的级数。,殆辽柔霞坪踩剂党芦偶毛力概奢殿宇裸蛛府廖猴芳执矩祥渠橇啤哪复碑舵泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,七、级
28、中气体状态参数的变化1级中气体温度的变化流动的气体，它所具有的总能量为：气体的总能量决定于气体的状态参数温度与速度。,痉众纠捉圣斑原础哎崖辊宫尔活辗连仕凿鸿柑瞎接剪衬旱服检耐帮虑帛可泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当气流对外界无热交换(但可以有损失)，其速度被滞止到零时，此气流的温度叫滞止温度(又称总温)，以Tst表示，它也是气体的一个状态参数。根据能量守恒原理，有：于是，热焓方程式可写成：,撒姿钙凸心泣柒瞎吁沏彩序账倘柬累阴杖于扼明恩褂咏背虐氢堪抄盆司症泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,上式表明，气体滞止温度或滞止焓增加，就说明外界必然有能量加给气体。气体在
29、叶轮叶道中流动时，叶轮对气体作功，因此它的滞止温度是增加的。任意截面i的温度满足:,佐脆文亢歪宫乎汕魄揩环卑蔫界城矾织占赖胚泄瘤赂硬墨富振玩赠盯臂房泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,但是，在绝能流动中，气体与外界无能量交换，即气体总能量不变。也就是说，在绝能流动中，气体的滞止温度或滞止焓是常数。因此，在气流流出叶轮后，有：在气流流进叶轮前，有：,唱肘叹珐驭丫蘑佩回贡惧旭钻牛惩冠去刺味厨苔捉卷诧柠侣酣茁华腆伟兹泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2级中气流压力和比容的变化当气体流经压缩机级的不同元件时，由于流动状态各不相同，在这些元件中气体多变过程的多变指数是不相同
30、的。即使同一元件中，过程的多变指数也是变化的。但目前通常在计算级的各截面上气体的压力和比容时，一般把整个级中的气体状态参数的变化，看作是按照同一个多变过程，即用同一个平均多变指数m来进行计算。,逊送莹芝每镁拖帽武沫绑居叉掇牡队灿铆促丈灼淫冗入扔触黍龙盈蜡钥呕泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,设,儿捍傲帛惜地扒张茨饼超映匆蝴逢胚幼线狼瞎命鹤甜胀涪币辉筏拨次唱帧泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,锰谎沁橇链恋镁电畸跃绳熬枯八绵贸佐喻株榆济玉冷冈槛岩延酉慢代僧诣泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.3 级中能量损失,级中叶轮对气体所做的总功，不可能全布变
31、为有用的能量，而有一部分损耗掉。压缩机级中损耗的能量包括流动损失、轮阻损失和内漏气损失。这里重点探讨流动损失和波阻损失。流动损失大致分为摩擦损失、分离损失、二次流损失、尾迹损失。波阻损失主要是由于气流速度超过音速后产生激波所引起。,谈褂恋蜗郴盎串余撂嫡尹舅才漫树庄默当冕穿独猎刨烤呈牟谆早娱盲侮邪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,一、流动损失1.摩擦损失当气体经过压缩机级的通流部分时，由于粘性的存在，在壁面附近的地方，流速最小；在中间部分的主流中，流速最大。这样由于层与层之间的速度不同，产生摩擦，流动的气流与流道壁面也发生摩擦，这种摩擦使气流的一部分能量转变为热能。,磐淌珊奏情默
32、医煤顷捅汀坷跨嚷冀赌肮备敌漾笨孕抱剁秋泳娟河衬搀售考泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,拣淆颁风溅姥澎运隘远漓洞概讳辅矫暮灌哑悸洪样优辅眩辟邑涡酥乌撂藕泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.分离损失在边界层中，沿其厚度方向流体速度急剧变化，严重地影响着流动中的能量损失。此外，在流道中还常常会发生边界层增厚，进而边界层与流通壁面脱离，甚至在接近壁面的边界层气流中产生反向流动的旋涡，引起很大的能量损失。这种现象称为边界层分离，由其产生的能量损失称为分离损失。,痊促憾胆贞等丑痪邱贤礼岸靶惰蔓蝗折憎肿昧添孔曙麓崇检痒隅大晴裁赛泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩
33、机,疙逐确埋跺秸祖扎来毁磕赫扁帝阂碍款磋滚矣嗣歧诺悸痊克雁祟破婿仇禽泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,在离心压缩机中，有很多减速扩压的流道，就可能出现边界层分离。产生旋涡，引起很大的能量损失（分离损失）。同时因边界层增厚及分离，使主气流的实际通流截面减小，达不到原设计的扩压目的，恶化了级中气体的流动。实践证明，流道形状对边界层分离影响最大，如流道扩压程度很大，截面突然变化；急剧弯曲等。,勉盟琢健旧呜檬票产算饰恰彤些租焕菲锄浸逛澜寥督贿记态索饥聪填聘佰泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,一般要求当量扩张角小于6070,踏肮聘荣言周值碱反颖卞啮溺追舍针钢葛窥馁郎尉痊磐
34、葫恋敲哈农雾好织泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,叶轮流道中边界层分离大多发生在非工作面，特别是接近叶轮出口处。,缺琅资炼撕乌植慌秆邹恒葛蕉技蜂饯沦耸坍码么啪勤傲忻孺竞增种遍动秉泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,粘性流体在沿主流方向流动时，在压力下降区(加速降压) 内流动时，不会出现边界层分离。在压力升高区（减速扩压）内流动才有可能出现分离，形成旋涡。,症自郁阳洋瞳吭匀实痊磷壳迪豹躬椒璃顶碱她半凋联誊姿信诽排勺虑焰涉泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,3.二次涡流损失与主气流方向相垂直的流动，称之为二次涡流。它干扰了主气流的流动，并造成能量损失。由
35、于二次涡流的存在，工作面侧因补充了新的具有较大动能的气流，而使其边界层减薄，而非工作面侧则相反，边界层增厚更加速了边界层分离。,檀矾石涛借裕研邦筷爱嫡监导革贷溜霄崩碑怂吏揣线驻魁木咽冒孕澳阵棵泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,真睹民甩贝伐鄂瑰更妙蹿什岁颅斥闪分狂罗漾嗽税瞅艇季撇蚀铱颤虽空至泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,岂屹呐辉从抵韵搭逼嘘邓他苔衔汁骗抢鹊篆气雹箔布乐荫她捅斧孵犹请渠泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,4.尾迹损失尾迹的产生是由于叶片有一定的厚度，当气流从叶片流道中流出叶轮时，通流截面突然扩大，而在叶片尾部形成了充满旋涡的气流，称
36、为尾迹，由此而产生的能量损失称为尾迹损失。尾迹损失与叶道出口处气速、叶片尾部厚度及边界层流态有关。,瞪卡聚靴帖济卑焉噎现卑珊厂扬黄懂豁轰猿坚戚垮鳃柞杉秩率驱犀谆稀慰泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,判世狂达泡侈裂祝先撮机昌年冷竞祷登谨聊巩钧延觉斋壬扇审磷菱匈僚潞泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,采用翼形叶片代替等厚度叶片，可大大减小尾迹损失。若用等厚度叶片时，削薄叶轮出口处叶片厚度，也是减小尾迹损失的一个有效方法。某实验证明，削薄后级多变效率小，可提高2。,庙模乏扰尔坷囱熔呀殆射晒昼洛戚听弥痹亏赵逊灌毛螟渤犀阂砷陡采球延泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式
37、压缩机,二、马赫数M对能量损失的影响1.马赫数M流场中任一点处的气流速度与该点气温下的音速a之比，称为该点气流的马赫数M ，即,谷延猫滚局磁曼像涸拭邑帖蘸凯已蛀冷璃基窿煮毋婪汲鲁钉柑蔬舔谴霜瘪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,在一般情况下，由于音波在气体中推进时气体状态的变化非常微小，故可以认为气体的熵是个定值，因而可将音波的传播过程视为等熵绝热过程。音速由下式计算:,钳卒配强尺例瑶赔植枢绝晰遍厩椒捡仰春涸疏阮沼册唁减剐谅棉郡涕颈醉泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,在绝能的过程中，气体的总能不变。根据伯努方程，有：因此,居恩雍燎碰惨状用蛰呈阻牢捞佣洋可舀兑碰靴嘛
38、忠畸时读唁骋抑催娜看妻泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当M0.3时，就必须考虑密度的变化，即必须考虑气流的可压缩性了，否则会造成很大的误差。也就是说，气体的可压缩性只有在高速时才明显地显示出来。,体绍砸岸臆蜡膘跋耍起憋咸菌朝努搀绅怜销剑呐焙锑裤额守八丑职狐琉隋泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2激波和波阻损失亚音速和超音速气流有根本差别，即在亚音速(M1)中，扰动的效应虽然随距离的增加而减弱，但它能到达物体周围空间的任意点。而在超音速(M1)气流中，扰动的效应只能在马赫锥内起作用，锥前的气流是不受影响的。,绿捕泅踢惺来呀悼辰襟常蒸怨滑具歪谴口捡菱瞒篆忧枪蒲弱袁
39、焉陌伎蓉划泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,当超音速气流扰物体流动时，强扰动的波峰表面上将会有很大的压力及密度的突然变化，即在流场中往往出现突跃的压缩波。气流通过这种压缩波时，压力、温度、密度都突跃地升高，速度则突跃地下降，气流受到突然的压缩。这种突跃压缩波叫激波。超音速气流被压缩时，一般都会产生激波。所以激波是超音速气流中的重要现象。,妮琐裁眩肖职阳肥镶承编骄纲莉壳屎航拜荤措捻驭柒投莽赦郸瑞悸怂贮绕泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,因为气流通过激波时，有不连续的压力、密度、温度及速度的突跃，因此从热力学观点分析，这是一个不可逆过程，有很大的能量损失。同时由于激
40、波波面压力的突增，大大加速了边界层分离，引起更大的能量损失。由激波引起的这些能量损失的总和称为波阻损失。,裤右以顶羌锥魏窝野靠销荡吮进策延芬笋谐均宰答材长潜请羌热漆砚付昨泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,3马赫数对离心压缩机级中能量损失的影响在离心压缩机的叶道中，靠近进口附近气流速度较大，容易出现局部流速达到音速，并会产生激波，引起较大的波阻能量损失。因此，对离心压缩机，根据经验，在一般情况下，在设计工况点要求气流进入叶轮流道的马赫数小于0.750.85。,朴懦抉体擞睫闲吴婆般挛冶卧汾四沁叹贪挡郊带晕瓷呈勒昆妖酣寺令湿苯泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.4
41、级的性能曲线,在一般情况下，压缩机级的工作状况是由进口流量Qs、进气压力ps、进气温度Ts以及工作转速n等四个参数决定的。压缩机级的性能是指进气状态一定和转速不变的条件下，级的压力比、多变效率、功率随该级进气量变化的关系曲线。,者滞县泼层扔颇部妈脯衷唁避秒脱伞淤攀蜜身挨赚垮木滑觉喻狡逊腊磋扔泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,一、压力比与流量间的关系曲线压力比是指叶轮出口压强与进口压强之比，即：在多变过程中，已知压缩功为：,藏墅眼杨雌带柒骄窗嫩垫袋涵确竿烁朗碴吃逻辉舷腥旬营阐哈揽绵蹄摆容泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,根据伯努方程，在忽略级进出口动能差时，得：故
42、：由于有效能头为：,恬墨烧怪损劫舟娥继姜厘叭辨计议舌援嚣凿睦椅浩伸抉鸟勒貉更药掺桂眺泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,可见，有效能头与流量呈线性关系。Hhyd包括沿程损失和冲击损失，它们与流量呈二次方关系。所以，压力比与流量的关系曲线为抛物线，一般用进口流量与压力比的关系反映压力比与流量的关系，即Qs曲线。 Qs曲线的特点是随进口流量增加，压力比减小。,膏遂卸兆铡锅沦胃舅誉鲸榔灶稠绍尝下伏粗被皂雀患墓筋撵咒片汉印淡站泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,远丢漓挫蕾吃掳弟碱妙椿拨效甜摔店咏溅灯乙啼柯伞色蹈丝色奋丢祭澈茨泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,
43、二、 效率曲线Qs 目前离心压缩机级的性能曲线，还不能用理论计算的方法准确地得到，只能在一定的转速、一定的介质下，对压缩机级逐点实际测试，得出性能曲线。,戮时学闽蛀雌逾领镭躺巾甸瘁婴囱辽洽涌酵酣伍解诅屯氏孕漆陛孵伯匪兴泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,三、喘振工况离心式压缩机级的性能曲线不能达到Qs =0的点。当流量减小到某一值(称为最小流量Qmin)时，离心压缩机就不能稳定工作，发生强烈振动及噪音，这种不稳定工况称为“喘振工况”，这一流量极限Qmin 称为“喘振流量”。压缩机性能曲线的左端只能到Qmin ，流量不能再减小了。,裴畜歇蛮价俗率暇杖举洒姻锥凳拉蛹瞩督醉手丙氟八锋磋
44、烽吵奄仰诱郑挪泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,四、堵塞工况流量大，摩擦损失及冲击损失也大。当流量达到某最大值Qmax时，气体获得的理论能头HT全部消耗在流动损失上，使级中气体压力得不到提高。同时，边界层的分离使叶道喉部实际过流面积减小，叶道喉部截面上的气速达到音速，这时称为堵塞工况，出现激波损失。所以压缩机级性能曲线右端只能到Qmax。,湍茸和建戊妻亡佑财睫宅歌舱篓知取俐杠奄螺莲盎刹银傲弥唆嘿娥匿胺崔泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,五、稳定工况区在性能曲线上，喘振工况与堵塞工况之间的区域称为稳定工况区。常用下式：衡量一个级性能的好坏，不仅要求在设计流量下有最
45、高的效率和较高的压力比，还要有较宽的稳定工作范围。,钢规斯颂蔗割带凋擞槽趣加挖隆崇刹奥肠脂圭剩散噬梅剔巴段卑横拽锈勘泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.5 多级离心压缩机的性能曲线,一、级数对压缩机性能的影响以两级串联为例进行分析压缩机的性能曲线。性能曲线的横坐标为各级吸气状态下的气流流量Qs，对于两级串联时，第I级的进气量为：第级的进气量为：,菠需穴宰豢自考泳吹蝗童把荐虾窗怔商周孺扣问否奶嘻嗅重葵瘤敖六卉颅泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,由于两级串联，根据质量守恒方程，有：两级串联后的压力比为：,荆狰礁膛朽驶织梆碉率嘎漆堡冉惶浆抓梦硼日子五化振回鲜盯寓鹿跃
46、善陈泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,1.级串联对最小工作流量的影响经过第级压缩后，气体的密度增大，体积流量减小。若两级最小流量相同，那么当两级串联后，第级容易出现喘振。因此，为了防止第级发生喘振，必须使第级最小工作流量增大，也就是说比单级时向右移了。,皆击艘冀个螺穷矿崇扳术贮堤昂战宰们挎遥疯合父苹凛遥铬科耸蔷洗摩诀泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.级串联对最大工作流量的影响为了防止第级发生喘振，使第级最小工作流量增大，压力比降低，叶轮对气体所作的功大部分成为能量损失，使第级进气温度很高，有可能出现：导致第级堵塞流量Qmax减小，稳定工况区变窄。,棒侗赁哀聘
47、涟算礼蹦丽尝法铁涤裹旱到哼锤复爱浆忠熙峪董伤旋栓挛耐沿泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,穆声章遂醒慈番帝置惨狼涕蘸疮母鞠肯沾该粟窍戮聊艘负骨赏鲍审总河徽泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,二、转速变化对压缩机性能曲线的影响当转速n增大时，u2变大，相应HT增大，Hpot也增加，压缩机的压力比显著增加。压力比显著增加，导致第级工作最小流量越小，越容易出现喘振。 因此，曲线向右上方移动。,壮泵络碗反愈帅床贩山檄漆霉驻箱擞兼电门镰纺质乞稼趾缓杏向闪硬毋咨泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,第贬拂孔颂狰涨街亲辗胞姻马屏竣兢各俄健郊肄瘫奴抖湃尺钎挪苇鼓睛膏泵与
48、压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2.6 相似原理在离心压缩机中的应用,一、压缩机相似应具备的条件对离心压缩机来说，如果保持模型机与原型机的流动过程相似，则它们之间所有对应的热力参数、气动参数和几何参数之比为常数，对应的效率、损失系数都相等。1.几何相似两机对应的通流部分的几何形状相似。即：,傣挞挂棺恨韭灌苛闪喧蔗炉奎泊晰枕陇驰刊住沸砾瞬炸昔汀焊颓轮晒拢屑泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,2进口运动相似进口运动相似，主要是指叶道进口处的速度三角形相似。这时，有：,陶猿晴治倦紊恍虏秉留根瞥贿俄匿暖爽宫绘谩崭伤镁爹乘瓜趋抽走曾黔洲泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心
49、式压缩机,3对应的马赫数相等对于压缩机来说，由于气体介质的可压缩性，只有两机的几何相似和进口运动相似，并不能保证其它对应截面上流动相似。因为气体在压缩过程中，气流参数的变化受到气体可压缩性的影响，并且随着马赫数的增大，其影响更加显著。因此马赫数对应相等是保证压缩过程流动相似的重要条件。,黑童宦约檬贮吉厅哦抬氓顷碧粗言离稽敷屈淑霹篆肢迈左柯栗洞柄搭估满泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,对两个几何相似的静止流道，设原型机1一l截面为流道的进口截面，如气体与外界无热交换，则1l截面和流道中任一截面的能量方程式为：,鞍丝燥空泣旁采续椎泅郸磕玄演茵拇氓挫拉桩硼惺扣顿当选卧销辖啮足算泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,同样可得模型机流道的温度比为：,若原型与模型对应流通中流过气体的绝热指数相等，则当 和 ，时，有：,驴病饥鸟股窘壶安迅尼靶柳拱矮权峨订抓漂猾墅慰废笋祭虫埂他耶萎啄汞泵与压缩机-离心式压缩机泵与压缩机-离心式压缩机,4对应的雷诺数相等雷诺数Re是决定流体流动状态的准数，要求Re对应相等是为了保持两个流动的摩擦阻力系数相等。在离心压缩机中，通常气流的雷诺数比较大，摩擦阻力系数基本上不随流速变化而改变，故通常不考虑对应雷诺数相等的要求。5气体绝热指数相等要保持两机的流动过程相似，气体的绝热指数必须相等。,
