离心压缩机的典型结构与工作原理

截面上的气流参数。这些特征截面在固3—2中分别表
示为in——吸气管进口截面，也即首级进口截面或整
个压缩机的进口截面；0——叶轮进口截面，也也即
回流器进口截面；6——凹流器出口截面；0’——本
级出口截面，也即下一级的进口截面；7——排气蜗
室进口截面；out——排气蜗室出口截面，也即末级
出口截面或段出口截面，或整个压缩机出口截面。
离心压缩机结构的动画演示
本章概要

本节介绍离心压缩机的典型结构与特点；
阐述其基本工作原理，揭示流动规律如能量转换、
各种能量损失、气动热力参数的变化和功率及效
率等，介绍实际混合气体的处理方法，简述三元
流叶轮的应用。
3.1.1 离心压缩机的典型结构与特点
3.1.1.1 离心压缩机的典型结构
通过能量转换，使气体压力提高的机器称为压缩机 ，而用旋转叶轮实现能量转换，使气体主要沿径向离心 方向流动从而提高压力的机器成为离心压缩机。离心压 缩机出口的气体压力在200KPa以上，以区别出口压力低 的离心通风机和鼓风机。

离心压缩机的典型结构之一如图3-1所示。它是由
沈阳鼓风机厂生产的中低压水平剖分式MCL系列离心压
缩机典型结构的实物部分剖视图。该系列压缩机可输送
空气及无腐蚀性的各种工业气体，可用于化肥、乙烯、
炼油等化工装置及冶金、制氧、制药、长距离气体增压
输送等装置。图中表示气体由吸入室1进入，经过轴2带
动叶轮3旋转对气体做功，使气体压力、速度、温度提
该机器经两段八级压缩后的高压气体由另一个排气 蜗室8排出。该离心压缩机还由机壳5、轴端密封6、轴 承7等许多零部件组成，不再一一绍这里仅给出一个简 单但却完整的机器概貌，使初学者对离心压缩机先有一 个初步的印象。
3.1.1.2 级的典型结构

级是离心压缩机使气体增压的基本单元，如
图3—2所示．级分三种型式即首级、中间级和末
u2
源自文库
D2n
60
受到限制．如u2≤ (300一320)m／s。半开式叶轮 效率较低但强度较高，u2可达450—550 m／s。叶 轮作功量大、单级增压高。双面进气叶轮适应大流
量，且叶轮轴向力本身得到平衡。

叶轮结构型式通常还按叶片弯曲形式和叶片出口角
采区分，如图3—4所示。图中(a)简称后弯型叶轮，叶
高，然后经固定部件4使气体速度降低压力提高，并经
导向使气流流入下一级叶轮继续压缩。
由叶轮和固定部件构成一级，级是压缩机实现气体 压力升高的基本单元。由于逐级压缩使气体温度升高， 造成再压缩多耗功，为了减少耗功，气体经四级压缩为 第一段，然后由排气蜗室8排出，经另外设置的中间冷 却器降温后再重新引入第二段的第五级叶轮。
3.1 离心压缩机的典型结构与工作原理
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3.1.1 离心压缩机的典型结构与特点 3.1.2 离心压缩机的基本工作原理 3.1.3 级内的各种能量损失 3.1.4 多级压缩机 3.1.5 功率与效率 3.1.6 实际气体 3.1.7 三元叶轮的应用
叶轮上所观察到的叶轮出口处的气流速度，c2 是站在地
面所观察到的叶轮出口处的气流速度。在后面讨论离
心压缩机的工作原理时，常常会用到叶轮进、出口处
的速度三角形。
3.1.1.4 扩压器的典型结构

由于叶轮出口的气流绝对速度较大，为了提高级
的增压比和效率，设置了扩压器让气流降速增压。扩
压器的典型结构如图3-5所示，(a)为无叶扩压器，其
气、排气，气缸容积小，活塞往复运动的速度不能太快， 因而排气量受到很大限制。而气体流经离心压缩机是连 续的，其流通截面积较大，且因叶轮转速很高，故气流 速度很大，因而流量很大(有的离心压缩机进气量可达 6000 m3／min以上)。这样可使与输气量有关的产品产 量大大提高。
级。图中(a)为中间级，它由叶轮(1)、扩压器(2)、
弯道(3)、回流器(4)组成。(b)为首级，它由吸气
管和中间级组成。(c)为末级，它由叶轮(1)、扩
压器(2)、排气蜗室(5)组成。其中除叶轮随轴旋
转外，扩压器、弯道、回流器及排气蜗室等均属
固定部件。


为简化研究，通常只着重分析与计算几个特征
转弯大，其级效率较低，稳定工作范围较窄，故它仅用
于一部分通风机中。径向型叶轮的级性能介于(a〕和(c)
之间。在图3—4中还示意画出了叶轮出口的气流
速度，由牵连速度 u2、相对速度2的矢量之和绝对速 度 c2构成了速度三角形，其中 u2 r2 。 是叶轮旋转 的角速度，r2是叶轮出口至轴心的半径，2 是站在旋转
片弯曲方向与叶轮旋转方向相反，叶片出口角2 A ＜
90°，通常多采用这种叶轮，它的级效率高，稳定工作
范围宽。(b)简称径向型叶轮，其叶片出口角2 A ＝
90°，图3—3中的(b)叶片为径向直叶片也属于这种类
型。(c)简称前弯型叶轮，叶片弯曲方向与叶轮旋2 A转方
向相同， ＞ 90°如。由于气流在这种叶道中流程短
结构简单，级变工况的效率高，稳定工作范围宽。
（b)为叶片扩压器，由于叶片的导向作用，气体流出
扩压器的路程短，D4不需太大，且设计工况效率高，
但结构复杂，变工况的效率较低，稳定工作范围较窄。
通常较多采用的是无叶扩压器。


另外，弯道和回流器使气流转向以引导气流
无须旋的进入下一级。通常它们不再起降速升压的
作用 ，吸入室是将管道中的流体吸入，并沿环形面
积均匀地进入叶轮。而排气蜗壳则是将叶轮窗口或
扩压器出口环形面积中的流体收集、导向进入排气
管道之中。
3.1.1.5 离心压缩机的特点 如果将离心压缩机和往复活塞压缩机相比较，则可
显示出离心压缩机具有以下特点。 (1)优点 ① 流量大。由于活塞压缩机仅能间断地间断地进
3.1.1.3 离心叶轮的典型结构
叶轮是外界(原动机)传递给气体能量的部件，也 是使气体增压的主要部件，因而叶轮是整个压缩机最 重要的部件。
离心叶轮如图3-3所示，有闭式叶轮、半开式叶轮 和双面进气叶轮。最常见的是闭式叶轮，它离心叶轮 如图3-3所示，有闭式叶轮、半开式叶轮和双面进气叶 轮。最常见的是闭式叶轮，它的漏气量小、性能好、 效率高，但因轮盖影响叶轮强度，使叶轮的圆周速度