第三章离心式压缩机_6
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口，有的装有导向叶片。 ⑤ 吸气室：将进气管中气体均匀导入叶轮。 ⑥ 蜗 壳：收集气体，引出；降速扩压作用。
主要部件及典型结构： 吸气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗壳
级： 由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成
段： 以中间冷却器作为分段的标志，可以由几个 级构成
缸： 一个机壳称为一缸，多机壳称为多缸（在叶 轮数较多时采用）
离心压缩机是在通风机基础上发展起来 流量10000m3/min 提高了转速，大都在35000rpm以上，同时解决了
高速度轴承及其ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平衡问题
浮环密封结构，解决了高压下的轴端密封 筒型及双层壳解决了强度问题和机体密封 电火花加工使小流量下窄流道叶轮的加工得到解决
准三元流动基本理论
60年代开始应用准三元流动理 论,设计空间扭曲叶片,以改善级 的流动性能，提高效率。
吴仲华教授 (1917-1992) 1947年美国麻省理工
博士学位 美国NASA科学家
离心式压缩机
单轴离心式压缩机
工作原理
气体的流动过程：
驱动机 转子高速旋转 气体在叶轮增速及 后面流道中扩压
叶轮入口产生负压（吸气） 被压缩气体连续 从蜗壳排出
能量转化过程：机械能→气体动能、压能→进 一步转换成压能 叶轮转速越高、直径越大传递的能量越大。
第一段
第二段
级的典型结构与关键截面
级是离心压缩机使气体增压的基本单元。分为首级、 中间级、末级
中间级: 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级： 吸气室+中间级；末级：叶轮、扩压器、蜗壳
离心压缩机的典型结构与特点 级的典型结构 （各元件通流截面变化及能量转换情况）
特征截面 in - in 0-0
说明
吸气管 叶轮
(首级,中间级) (机)进口 (级)进口
参数
p↓, c↑, t↓
能量
绝能流动
1-1 叶片 进口
2-2 叶轮 出口
p↑, c↑, t↑ 增能(做功)
3-3
4-4
5-5
6-6
0′- 0′
扩压器 扩压器出口 弯道出口 回流器 级出口
进口 弯道进口 回流器进口 出口 下级进口
压力 p↑, 流速 c↓, 温度 t↑
结构角度：（理论参数） 叶片出口角β2A（∠ 切线，- u 反向） 与流动和介质无关 （理想状况β2 ＝β2A ）
绝对速度
叶轮出口 速度三角形
圆周 速度
叶轮进口 速度三角形
离心叶轮的典型结构 叶轮速度三角形
分速度：
周向分速度 （c 在圆周方向分量）
cu 、c2u 、c1u 与能量（扬程）有关
能量头（周速）系数 φ2u＝c2u / u2
实际应用中，主要用进、出口的速度三角形。它的 形状和大小将直接关系到叶轮和流体间的能量交 换（功耗）。
c
w
α
cr β
cu
u
c
w
α
cr β
cu
u
叶轮与速度三角形中各参数的含义如下：
α—气流绝对速度与圆周速度的夹角。 β—气流相对速度与圆周速度反方向的夹角，液流角。 cr —绝对速度的径向分速； cu —绝对速度的周向分速。 βA—叶片安置角（叶片在该点的切线与圆周速度反方
主要结构
EI 120~6.35/0.95 E：有中间冷却器的多级高速离心压缩机 I：代表汽缸，罗马字I
v 扩压器 弯道
吸气室
回流器
蜗壳
叶轮 吸气室
离心式压缩 机典型结构
弯道 扩压器
叶轮
吸气室
回流器 出口蜗壳
离心式压缩机典型结构
离心压缩机
转子：转轴，固定在轴上的叶轮、 轴套、联轴器及平衡盘等。
定子：压缩机的固定元件，如机壳、 扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸 气室。
离心式压缩机典型结构
主要过流部件： ① 叶 轮：唯一做功部件，增加气体能量； ② 扩压器：主要转能装置（泵中蜗壳或导叶）速度能
转换为压力能 ③ 弯 道：在扩压器后使离心流动变为向心流动，引
入下一级 ④ 回流器：使气流以一定方向均匀流入下一级叶轮入
径向分速度 （c 在直径方向分量） cr 、c2r 、c1r 与流量（流速）有关
概述
离心压缩机:速度式透平机械。
离心压缩机和轴流式压缩机等习惯称为风机，
分压缩机、鼓风机和通风机。
按排出压力分类
≤0.015MPa
通风机
0.015MPa-（0.3MPa-0.35MPa） 鼓风机
≥（0.3MPa-0.35MPa）
压缩机
离心压缩机的发展概况
新技术、新工艺使得离心压缩机的应用领域愈来愈 广。（石油化工、油气集输）。
前弯型叶轮： βA＞90°，级效率较低，稳定工作范围窄。
βA
速度三角形 牵连速度u 绝对速度c
相对速度w
叶轮进出口的速度三角形
气流在叶轮中流动的绝对速度为相对速
度和牵连速度的矢量和
c wu
c,
w, u三矢量组成一个封闭的
三角形, 称为速度三角形。
位于叶轮叶道内任一点的流体质点的运动状态，均 可用一个速度三角形来表达。
（无限薄，不占体积）
叶轮进口 速度三角形
相对速度
离心叶轮的典型结构 叶轮速度三角形
气流速度： 绝对速度（气流速度） c 、c2 、c1 牵连速度（叶轮圆周速度） u ＝ rω（角速度）、u2 、u1 相对速度（流动速度） w 、w2 、w1
气流角度：（实际参数） β2（∠ w2 ，- u2 ） α2（∠ c2 ，u2 ）
LOGO
过程流体机械
离心式压缩机
第三章 离心式压缩机
3.1 离心式压缩机典型结构和工作原理 离心式压缩机的基本方程
3.2 性能调节与控制
3.3 安全可靠性
3.4 选型(轴流式压缩机)
菜单
概述
气体压缩机 容积式
透平式
往复式
回转式
活 柱隔 塞 塞膜 式 式式
罗叶螺滑 茨氏杆片 式式式式
离轴斜复 心流流合 式式式式
绝能流动
离心式叶轮的典型结构
1. 按叶轮结构型式 闭式叶轮：性能好、效率高；由于轮盖的影响，叶轮 圆周速度受到限制。 半开式叶轮：效率较低，强度较高。 双面进气叶轮：适用于大流量，且轴向力平衡好。
按叶轮叶片弯曲型式（叶片的出口安装角）
后弯型叶轮：βA＜ 90°，级效率高，稳定工作范围宽。 径向型叶轮： βA ＝90 °，性能介于后弯型和前弯型之间。
向的夹角）。
当叶片数无穷多时， βA＝β 叶轮出口处的叶片安置角βA又叫叶片离角。
牵连速度u 绝对速度c 相对速度w
离心叶轮的典型结构
叶轮速度三角形： 叶轮透平机械理论基础 适用压缩机、泵、汽轮机等
实际参数
理论参数
叶轮出口 速度三角形
下标：
1 — 叶轮进口截面 2 — 叶轮出口截面 A — 叶片 th — 理论参数 ∞ — 叶片无限多
主要部件及典型结构： 吸气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器、蜗壳
级： 由一个叶轮与其相配合的固定元件所构成
段： 以中间冷却器作为分段的标志，可以由几个 级构成
缸： 一个机壳称为一缸，多机壳称为多缸（在叶 轮数较多时采用）
离心压缩机是在通风机基础上发展起来 流量10000m3/min 提高了转速，大都在35000rpm以上，同时解决了
高速度轴承及其ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平衡问题
浮环密封结构，解决了高压下的轴端密封 筒型及双层壳解决了强度问题和机体密封 电火花加工使小流量下窄流道叶轮的加工得到解决
准三元流动基本理论
60年代开始应用准三元流动理 论,设计空间扭曲叶片,以改善级 的流动性能，提高效率。
吴仲华教授 (1917-1992) 1947年美国麻省理工
博士学位 美国NASA科学家
离心式压缩机
单轴离心式压缩机
工作原理
气体的流动过程：
驱动机 转子高速旋转 气体在叶轮增速及 后面流道中扩压
叶轮入口产生负压（吸气） 被压缩气体连续 从蜗壳排出
能量转化过程：机械能→气体动能、压能→进 一步转换成压能 叶轮转速越高、直径越大传递的能量越大。
第一段
第二段
级的典型结构与关键截面
级是离心压缩机使气体增压的基本单元。分为首级、 中间级、末级
中间级: 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级： 吸气室+中间级；末级：叶轮、扩压器、蜗壳
离心压缩机的典型结构与特点 级的典型结构 （各元件通流截面变化及能量转换情况）
特征截面 in - in 0-0
说明
吸气管 叶轮
(首级,中间级) (机)进口 (级)进口
参数
p↓, c↑, t↓
能量
绝能流动
1-1 叶片 进口
2-2 叶轮 出口
p↑, c↑, t↑ 增能(做功)
3-3
4-4
5-5
6-6
0′- 0′
扩压器 扩压器出口 弯道出口 回流器 级出口
进口 弯道进口 回流器进口 出口 下级进口
压力 p↑, 流速 c↓, 温度 t↑
结构角度：（理论参数） 叶片出口角β2A（∠ 切线，- u 反向） 与流动和介质无关 （理想状况β2 ＝β2A ）
绝对速度
叶轮出口 速度三角形
圆周 速度
叶轮进口 速度三角形
离心叶轮的典型结构 叶轮速度三角形
分速度：
周向分速度 （c 在圆周方向分量）
cu 、c2u 、c1u 与能量（扬程）有关
能量头（周速）系数 φ2u＝c2u / u2
实际应用中，主要用进、出口的速度三角形。它的 形状和大小将直接关系到叶轮和流体间的能量交 换（功耗）。
c
w
α
cr β
cu
u
c
w
α
cr β
cu
u
叶轮与速度三角形中各参数的含义如下：
α—气流绝对速度与圆周速度的夹角。 β—气流相对速度与圆周速度反方向的夹角，液流角。 cr —绝对速度的径向分速； cu —绝对速度的周向分速。 βA—叶片安置角（叶片在该点的切线与圆周速度反方
主要结构
EI 120~6.35/0.95 E：有中间冷却器的多级高速离心压缩机 I：代表汽缸，罗马字I
v 扩压器 弯道
吸气室
回流器
蜗壳
叶轮 吸气室
离心式压缩 机典型结构
弯道 扩压器
叶轮
吸气室
回流器 出口蜗壳
离心式压缩机典型结构
离心压缩机
转子：转轴，固定在轴上的叶轮、 轴套、联轴器及平衡盘等。
定子：压缩机的固定元件，如机壳、 扩压器、弯道、回流器、蜗壳、吸 气室。
离心式压缩机典型结构
主要过流部件： ① 叶 轮：唯一做功部件，增加气体能量； ② 扩压器：主要转能装置（泵中蜗壳或导叶）速度能
转换为压力能 ③ 弯 道：在扩压器后使离心流动变为向心流动，引
入下一级 ④ 回流器：使气流以一定方向均匀流入下一级叶轮入
径向分速度 （c 在直径方向分量） cr 、c2r 、c1r 与流量（流速）有关
概述
离心压缩机:速度式透平机械。
离心压缩机和轴流式压缩机等习惯称为风机，
分压缩机、鼓风机和通风机。
按排出压力分类
≤0.015MPa
通风机
0.015MPa-（0.3MPa-0.35MPa） 鼓风机
≥（0.3MPa-0.35MPa）
压缩机
离心压缩机的发展概况
新技术、新工艺使得离心压缩机的应用领域愈来愈 广。（石油化工、油气集输）。
前弯型叶轮： βA＞90°，级效率较低，稳定工作范围窄。
βA
速度三角形 牵连速度u 绝对速度c
相对速度w
叶轮进出口的速度三角形
气流在叶轮中流动的绝对速度为相对速
度和牵连速度的矢量和
c wu
c,
w, u三矢量组成一个封闭的
三角形, 称为速度三角形。
位于叶轮叶道内任一点的流体质点的运动状态，均 可用一个速度三角形来表达。
（无限薄，不占体积）
叶轮进口 速度三角形
相对速度
离心叶轮的典型结构 叶轮速度三角形
气流速度： 绝对速度（气流速度） c 、c2 、c1 牵连速度（叶轮圆周速度） u ＝ rω（角速度）、u2 、u1 相对速度（流动速度） w 、w2 、w1
气流角度：（实际参数） β2（∠ w2 ，- u2 ） α2（∠ c2 ，u2 ）
LOGO
过程流体机械
离心式压缩机
第三章 离心式压缩机
3.1 离心式压缩机典型结构和工作原理 离心式压缩机的基本方程
3.2 性能调节与控制
3.3 安全可靠性
3.4 选型(轴流式压缩机)
菜单
概述
气体压缩机 容积式
透平式
往复式
回转式
活 柱隔 塞 塞膜 式 式式
罗叶螺滑 茨氏杆片 式式式式
离轴斜复 心流流合 式式式式
绝能流动
离心式叶轮的典型结构
1. 按叶轮结构型式 闭式叶轮：性能好、效率高；由于轮盖的影响，叶轮 圆周速度受到限制。 半开式叶轮：效率较低，强度较高。 双面进气叶轮：适用于大流量，且轴向力平衡好。
按叶轮叶片弯曲型式（叶片的出口安装角）
后弯型叶轮：βA＜ 90°，级效率高，稳定工作范围宽。 径向型叶轮： βA ＝90 °，性能介于后弯型和前弯型之间。
向的夹角）。
当叶片数无穷多时， βA＝β 叶轮出口处的叶片安置角βA又叫叶片离角。
牵连速度u 绝对速度c 相对速度w
离心叶轮的典型结构
叶轮速度三角形： 叶轮透平机械理论基础 适用压缩机、泵、汽轮机等
实际参数
理论参数
叶轮出口 速度三角形
下标：
1 — 叶轮进口截面 2 — 叶轮出口截面 A — 叶片 th — 理论参数 ∞ — 叶片无限多