离心机知识和压缩级选型计算
第3章 制冷压缩机及设备的选型计算
43
55
38
50
R22
7
18
43
55
38
50
R12
-7
18
35
55
30
50
R717
-7
1
35
—
30
—
R502
-23
5
35
—
30
—
R717
-23
-15 35
—
30
—
1、工况的确定
制冷 剂
R12
表3-1-8 中型活塞式单机双级制冷压缩机名义工况 （ZBJ73）
吸入压力饱 低压级吸气 排气压力饱和 制冷剂液体温度(℃) /
3、冷凝温度ｔl的确定
3、冷凝温度ｔl的确定
水冷冷凝器： 立冷 卧冷
ts2 ts1 1.5 3 C
ts2 ts1 4 6 C
淋水式
ts2 ts1 2 3 C
tm
ts 2 ts1 ln tl ts1
tl ts 2
tm: 制冷剂和冷却水之间的对数平均温差， 按“规范”的推荐值为4～6℃，即壳管 水冷式的冷凝温度可由上面的式子求出。
b VP b qvb
j VP qv
b'
b qvb j qvj
j
表3-1-9 单级氨压缩机输气系数
蒸发温度
冷凝温度(℃)
(℃)
20
25
30
35
40
5
0.90 0.88 0.86 0.84 0.82
±0
0.88 0.86 0.84 0.82 0.79
-5
0.85 0.83 0.81 0.78 0.75
例题
已知：某氨制冷系统，蒸发温度为-10℃，冷凝温度 为35℃，机械负荷Φj=185000W，试对制冷压缩机进 行选型计算。
离心式压缩机知识.
⑤、隔套
隔套热装在轴上，它们把叶轮固定在适当的位置上，而且能保护没 装叶轮部分的轴，使轴避免与气体相接触。且起导流作用。
⑥、平衡盘
由于在叶轮的轮盖和轮盘上有 气体产生的压差，所以压缩机转子受 到朝向叶轮入口端的轴向推力的作用。 这种推力一般是由平衡盘来抵消的。
对于3BCL459压缩机平衡盘装 在最后一级叶轮相邻的轴端上。在设 计时使残余的推力作用在止推轴承上， 这就保证了转子在轴向不会有大的串 动。
16）润滑油变质的标志 闪点（开口）<160℃ 机械杂质超过0.1％（在油箱最低处取样） 黏度变化大于15～20％ 酸值高于0.04 mg/g
17）、油滤器后：
油滤器
V-1
V-2
V-3
取压0.85MPa(取冷压)
取压0.25MPa
第二节 换热器
1、段间冷却器：
1）、结构为U型管式换热器。 2）、组成部分：壳体、管束、管箱组成。
流量：进口容积流量、质量流量。 容积流量：单位时间内通过进口法兰横截面的气体的体积。 质量流量：单位时间内通过压缩机流到某一横截面的气体的质量。
2、P-Q曲线（一定转速）
ρ1＝P1/(RT1) Q1=qm/ρ1 ρ2＝P2/(RT2) Q2=qm/ρ2 T1=t1+273.15 T2=t2+273.15 P1：进口压力；T1：进口温度 P2：出口压力；T2：出口温度 n:为额定转速
5、油系统的操作维护
1）、两个油泵两个吸入口。 2）、高位油箱是常压，其最底端距压缩机轴心线大于或等于6米。 3）、开车前高位油箱必须充满油。（开车条件之一） 4）、大油箱最高油位1.696m。（停机油位） 5）、大油箱最低油位1.232m，（运行期间不能小于此有位）报警。 6）、油泵吸入口滤网（不锈钢）不小于40目。 7）、润滑油一般选用N46型号的油，密度：0.85kg/L 8）、油泵位三螺杆泵。（容易气蚀）泵出口压力：1.5MPa。 9）、切换泵是一般将润滑油压力提高至0.27～0.28MPa。 10）、开车时油温必须高于35℃。（开车条件之一）
离心压缩机详细讲义
离心压缩机的未来展望
新材料的应用
未来离心压缩机将采用更先进的新型材料， 提高压缩机的性能和寿命。
智能化水平的提升
未来离心压缩机将更加智能化，实现更加精 准的控制和监测。
高效节能技术的发展
未来离心压缩机将采用更加高效节能的技术， 降低运行成本。
拓展应用领域
未来离心压缩机将拓展应用到更多领域，如 新能源、环保等新兴产业。
离心压缩机最初起源于19世纪末期， 主要用于工业气体压缩。
全球离心压缩机市场呈现出稳步增长 的趋势，市场需求不断扩大。
离心压缩机的现状
随着科技的不断进步，离心压缩机的 性能和效率得到了显著提升，广泛应 用于石油、化工、电力等领域。
离心压缩机的发展趋势
高效化
随着能源消耗的不断增加，离心压缩 机的高效化发展成为了重要趋势，通 过优化设计、采用新型材料等方式提 高压缩机的效率和可靠性。
率的比值。
压力比
表示压缩机出口压力与进口压力的比 值。
转速
表示压缩机转子的旋转速度。
03 离心压缩机的操作和维护
离心压缩机的操作规程
启动前检查
启动操作
在启动离心压缩机前，应检查润滑系统、 冷却系统、密封系统等是否正常，确保设 备处于良好的工作状态。
按照规定的启动步骤启动离心压缩机，注 意控制转速、流量和压力等参数，确保设 备平稳启动。
运行监控
停机操作
在离心压缩机运行过程中，应密切关注各 项参数如温度、压力、振动、声音等是否 正常，发现异常应及时处理。
按照规定的停机步骤停机，注意控制转速 降和停车时间，确保设备安全停机。
离心压缩机的维护保养
定期检查
定期对离心压缩机的各个系统和零部件进 行检查，如润滑系统、密封系统、轴承、
离心式压缩机基础知识
离心式压缩机基础知识一、离心式压缩机的工作原理离心压缩机是产生压力的机械，是透平（旋转的叶轮）压缩机的一种。
离心压缩机气体的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。
为了达到缩短气体分子与分子之间的距离，提升气体压力的目标，采用气体动力学的方法，即利用机械的作功元件（高速回转的叶轮），对气体作功，使气体在离心式的作用下压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道内这部分动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理。
二、离心式压缩机的分类1、压缩机的分类2、离心式压缩机的分类（1）按轴的型式分：单轴多级式，一根轴上串联几个叶轮；双轴四级式，四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端，旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。
（2）按气缸的型式分：水平剖分式和垂直剖分式。
（3）按级间冷却形式分类：级外冷却，每段压缩后气体输出机外进入冷却器；机内冷却，冷却器和机壳铸为一体。
（4）按压缩介质分类：空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。
三、离心式压缩机的特点1、优点：由于是连续旋转式机械，可以大大地提高进入其中的工质量，提高功率。
所以，离心式压缩机的第一个特点是：功率大。
由于工质量可以提高，必然导致叶片转速的提高，所以第二个特点是高速性。
无往复运动部件，动平衡特性好，振动小，基础要求简单；易损部件少，故障少、工作可靠、寿命长；2、缺点：单机容量不能太小，否则会使气流流道太窄，影响流动效率；因依靠速度能转化成压力能，速度又受到材料强度等因素的限制，故压缩机每级的压力比不大，在压力比较高时，需采用多级压缩；特别情况下，机器会发生喘振而不能正常工作；四、离心式压缩机的性能参数1、常用性能参数名词解释：级：每一级叶轮和与之相应配合的固定元件（如扩压器等）构成一个基本的单元，叫一个级。
段：以中间冷却器隔开级的单元，叫段。
这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。
一段可以包括很多级。
也可仅有一个级。
标态：0℃，1标准大气压。
离心压缩机基础知识pptx
利用高速旋转的叶 轮将气体加速，然 后通过扩压器将速 度转化为压力
离心压缩机的特点
高效
离心压缩机的效率通常比活塞式压缩机高
维护简单
由于采用了高速旋转的叶轮，磨损较小， 维护周期较长
稳定
由于是连续工作，流量和压力波动较小， 运行稳定
噪音低
离心压缩机的噪音通常比活塞式压缩机低
离心压缩机的应用场景
01
04
离心压缩机的维护和保养
离心压缩机的日常维护
每日检查
每天需要检查离心压缩机的各项参数，如压力、温度、流量等 是否正常。
巡检
定期对离心压缩机进行巡检，检查机器是否有异常声音或振动 。
清洁
保持离心压缩机的清洁，避免灰尘和杂物进入机器内部。
离心压缩机的定期保养
润滑
定期更换离心压缩机的润滑油 ，保证机器的正常润滑。
离心压缩机安全操作规程的监督与检查
监督
01
定期对离心压缩机的安全操作规程进行检查和评估，确保其有
效性。
检查
02
对离心压缩机的安全设施、电气设备、传动装置等进行定期检
查和维护，确保其正常运转。
培训
03
对操作人员进行定期培训，提高他们的安全意识和操作技能。
THANKS
清洗
定期清洗离心压缩机的冷却系统 ，保证散热效果。
检查
定期检查离心压缩机的易损件，如 轴承、密封等是否需要更换。
离心压缩机常见故障及排除方法
压力异常
当离心压缩机的压力异常时，需要检 查压力调节阀是否正常工作，管道是
否有堵塞情况。
声音异常
当离心压缩机发出异常声音时，需 要检查机器是否有松动或损坏的部
06
离心压缩机的安全操作规程
空气压缩机选型主要计算公式
1.波义目定律：假设温度不变则某一定量气体的体积与绝对压力成反比。
V1/V2=P2/P12.查理定律：假设压力不变，则气体体积与绝对温度成正比。
V1/V2=T1/T23.博伊尔－查理定律(P1V1)/T1=(T2V2)/T2P：气体绝对压力V：气体体积T：气体绝对温度4.排气温度计算公式T2=T1×r(K-1/K)T1=进气绝对温度T2=排气绝对温度r=压缩比(P2/P)P1=进气绝对压力 P2=排气绝对压力K=Cp/Cv 值空气时K 为1.4(热容比/空气之断热指数)5.吸入状态风量的计算(即Nm3/min 换算为m3/min)Nm3/min：是在0℃，1.033kg/c ㎡ absg 状态下之干燥空气量V1=P0/(P1-Φ1·PD) (T1/T0)×V0 (Nm3/hr dry)V0=0℃，1.033kg/c ㎡ abs，标准状态之干燥机空气量(Nm3/min dry)Φa=大气相对湿度ta=大气空气温度(℃)T0=273(°K)P0=1.033(kg/c ㎡ abs)T1=吸入温度=273＋t(°K)V1=装机所在地吸入状态所需之风量(m3/hr)P1：吸入压力=大气压力Pa－吸入管道压降P1 △=1.033kg/c ㎡ abs-0.033kg/c ㎡=1.000kg/c ㎡ absφ1=吸入状态空气相对湿度=φa×(P1/P0)=0.968φaPD=吸入温度的饱和蒸气压kg/c ㎡ Gabs(查表)=查表为mmHg 换算为kg/c ㎡ abs 1kg/c ㎡=0.7355mHg例题: V0=2000Nm3/hr ta=20 φa=80% ℃则V1=1.033/(1-0.968×0.8×0.024)×﹝(273+20)/273﹞×2000=22206.理论马力计算A 单段式HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×K/(K-1)﹞×﹝(P2/P1)(K-1)/K-1﹞B 双段式以上HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×nK/(K-1)﹞×﹝(P2/P1)(K-1)/nK-1﹞P1=吸入绝对压力(kg/c ㎡ Gabs)P2=排气绝对压力(kg/c ㎡ Gabs)K =Cp/Cv 值空气时K 为1.4n =压缩段数HP=理论马力HPQ=实际排气量m3/min7.理论功率计算单段式 KW=(P1V/0.612)×K/(K-1)×﹝(P2/P1)(K-1)/K-1﹞双段式以上KW=(P1V/0.612)×nK/(K-1)×﹝(P2/P1)(K-1)/nK-1﹞P1=吸入绝对压力(kg/c ㎡ Gabs)P2=排气绝对压力(kg/c ㎡ Gabs)K =Cp/Cv 值空气时K 为1.4n =压缩段数KW=理论功率V=实际排气量m3/min8.活塞式空压机改变风量之马达皮带轮直径及马力之修正Dm=Ds×(Qm/Qs)Ds=马达皮带轮标准尺寸(mm)Qs=标准实际排气量(m3/min)Qm=拟要求之排气量(m3/min)Dm=拟修改之马达皮带轮直径(mm)例题：本公司YM-18 型空压机之马达皮带轮之标准为440mm，实际排气量为7.56m3/min，今假设客户要求提高风量至8.7m3/min，应将马达皮带轮如何修改？解：已知Ds=400mm，Qs=7.56 m3/min，Qm=8.7 m3/min。
石油化工用离心式压缩机的效率及选取
石油化工用离心式压缩机的效率及选取进行离心式压缩机的选择，是进行叶片旋转式压缩机的生产中必须要做到的环节。
离心式压缩机的高速转动，起到气体的离心力的作用，包括在扩压通道中进行气体的扩压，提高气体的压力。
一方面，随着化学工业的发展，炼油厂和大型化工厂的建立，使得离心式压缩机的使用量大大增加。
另一方面，在海上平台上，特别是气田，产出的大量气体，达十几万方每小时，甚至更大，这需要大型离心式压缩机把气体输送到终端处理厂或用户端。
作为生产中的关键设备，离心式压缩机在工业生产中占有的地位越来越重要。
标签：石油化工；离心式；压缩机；效率；选取1 离心式压缩机的工作原理离心式压缩机一般由电动机或工业汽轮机驱动。
在驱动力作用下，压缩机转轴带动叶轮高速运动，通过叶轮对叶轮流道内的工作气体做功。
工作气体在离心力作用下以较高的速度进入扩压器内。
当工作气体流经扩压器通道时，扩压器通道截面增大，使工作气体动能转化为压力能，因此起到增压作用，同时由于离心力的作用在叶轮中间形成气体稀薄的区域，使得工作气体不断由压缩机入口进入叶轮流道内，使压缩机中气体可连续运动。
若从单级叶轮得到的压比不能满足要求，可使用多级叶轮进行串联逐级提高压力的方法来实现较高的压比需求。
值得注意的是，气体在离心式压缩机中的运动状态以及运动参数是极为复杂的，故在离心式压缩机的设计过程中，各项参数的选择对其实际工作情况影响极大。
2 离心式压缩机选型的步骤进行离心式压缩机的选型，首先要确定目标，开展任务调查，对工艺要求进行分析。
工艺在设备选型采购中式必须加以重视的环节。
其要求设备选型采购要注重基础部分。
特别是针对实际工艺要求，对工艺做到充分的调查和分析，然后再进行设备的采购，这样就能够达到经济合理和安全可靠的标准。
例如在工艺研究阶段，要考虑介质的性质、组分和影响等。
毒性和腐蚀性较强的工艺介质需要在压缩机的壳体、隔板以及叶轮等的影响上加以注意。
由于石油化工气体的组分中含有的硫化物和二氧化碳具有腐蚀性，因此在压缩机的叶轮的选购上，最好要选择能够耐腐蚀的不锈钢铸材和不锈钢板材。
制冷压缩机与设备的选型计算
低压循环贮液器 低压循环贮液器是用制冷剂泵强制供液制冷系统的重要设备，起着容纳贮存制冷剂液体供给制冷剂泵，调节对蒸发器的供液和气液分离，保证压缩机安全地运行。
低压循环贮液器容积 下进上出系统 上进下出系统
低压循环贮液器直径
第三节 辅助设备的选型计算
第三节 辅助设备的选型计算
分离捕集设备的选型计算
选型计算
01
冷凝器传热面积 冷凝器的对数平均温差⊿tm
02
(K或℃)
03
第二节 换热设备的选型计算
第二节 换热设备的选型计算
(2)冷凝器的传热系数K 由冷凝器的结构型式、制冷剂种类、冷却介质的速度、温度差、传热面上的污垢系数、传热管的材质等因素所支配。
冷凝器种类
油分离器
气液分离器 气液分离器的作用是使混合的气体和液体制冷剂进行分离，按照不同的蒸发系统分别设置，并按设置位置的不同，分为机房气液分离器和库房气液分离器。
机房气液分离器
库房气液分离器
第三节 辅助设备的选型计算
节流机构
第三节 辅助设备的选型计算
节流机构的作用是为蒸发器提供适量的制冷剂液体，同时又维持系统高、低压侧的压力差，保证蒸发器中适宜的蒸发压力。 常用节流机构 手动调节的节流装置—手动膨胀阀； 用制冷剂蒸气过热度调节的节流装置—包括热力膨胀阀及电子膨胀阀等； 不能调节的节流装置—恒压膨胀阀和毛细管等； 浮球调节阀。 应用
进热交换器的制冷剂气体温度
出热交换器的制冷剂气体温度
第二节 换热设备的选型计算
第三节 辅助设备的选型计算
第三节 辅助设备的选型计算 一、液体储存设备 1.高压储液器 高压贮液器的选择主要是确定容积，保证制冷装置在运行时，最大贮液量小于容积的70%，最小贮液量大于容积的10%。
压缩机选型计算
压缩机的选型计算 ① -33℃系统冻结间,取10℃温差,蒸发温度为z t =-33℃;用立式冷凝器,312+=t t ℃、 t t t t ∆++=2211 取=∆t 6℃冷凝温度为1t =32℃,采用配组双级压缩机,取§=1/3.机械负荷j Q =.解：⑴根据z t =-33℃ 1t =32℃和§=1/3 查图2-1得中间冷却zj t =-3.5℃ ⑵根据中间冷却温度确定过冷温度g t =+4℃=0.5℃⑶根据蒸发温度z t =-33℃和中间冷却温度zj t =-3.5℃,查图2-5得低压级压缩机的输气系数 λ=⑷根据蒸发温度z t =-33℃和过冷温度g t =0.5℃,查表2-4得低压级压缩机单位容积制冷量r q =1007kj/3m⑸计算低压级压缩机的理论输气量:r jd q Q V λ6.3==39.5751007*775.049.124845*6.3m =/h. ⑹选择低级压缩机;根据计算出的低级压缩机理论输气量,从压缩机产品样本中选两台8AS10和一台4AV10型压缩机作为低压级压缩机,其理论输气量3634m V d =/h,可以满足要求;⑺选择高压级压缩机;根据选定的高、低级压缩机理论输气量之比§=1/3、39.575m V d =/h 得3d g V V ==33m /h=3m h; 从压缩的产品样本中选出两台4AV10型压缩机作为高级压缩机,其理论输气量36.253m V d =/h; 实际选配两台8AS10和一台4AV10型压缩机一台作为低压级压缩机,两台4AV10型压缩机一台作为高级压缩机,形成一组配组双级机;② -28℃系统冻结物冷藏间,取10℃温差,蒸发温度为z t =-28℃;用立式冷凝器,312+=t t ℃、 t t t t ∆++=2211 取=∆t 6℃冷凝温度为1t =32℃,采用配组双级压缩机,取§=1/3.机械负荷j Q = 47347;99w解：⑴根据z t =-28℃ 1t =32℃和§=1/3 查图2-1得中间冷却zj t =2.3℃ ⑵根据中间冷却温度确定过冷温度g t =+4℃=6.3℃⑶根据蒸发温度z t =-28℃和中间冷却温度zj t =2.3℃,查图2-5得低压级压缩机的输气系数 λ=⑷根据蒸发温度z t =-28℃和过冷温度g t =6.3℃,查表2-4得低压级压缩机单位容积制冷量r q =1039kj/3m⑸计算低压级压缩机的理论输气量:r jd q Q V λ6.3==332.2101039*78.099.47347*6.3m =/h. ⑹选择低级压缩机;根据计算出的低级压缩机理论输气量,从压缩机产品样本中选8AW10压缩机一台作为低压级压缩机,其理论输气量36.253m V d =/h,可以满足要求;⑺选择高压级压缩机;根据选定的高、低级压缩机理论输气量之比§=1/3、332.210m V d =/h 得3d g V V ==33m /h=3m h; 从压缩的产品样本中选出4AV10型压缩机一台作为高级压缩机,其理论输气量38.126m V d =/h;实际选配1台8AW10压缩机一台作为低压级压缩机,4AV10型压缩机一台作为高级压缩机,形成一组配组双级机;冷却设备的选型计算根据tK Q A s ∆=可求出冷却面积,从而选择冷却设备; 传热系数321/C C C K K =查表2-14可查的/K 值,冻结物冷藏间选用氨单排光滑蛇形墙排管,管数为6根,温差为10℃,查表可知1C =1,2C =管外径为38mm,3C =,得K=;一号库的冷却面积为㎡,冷却设备负荷为,温差都为10℃,二号库的冷却面积为㎡冷却设备负荷为,三号库的冷却面积为㎡冷却设备负荷为;由上计算出管长分别为、和 */R A L =冷藏间蒸发器38管长度-33系统计算=1t -33℃ =1h kg=2t -21℃ 查表2-19得 =2h kJ/kg=3t 27℃ 由与4点等压与2点等S 得 =3h kJ/kg=4t -3.5℃ =4h kJ/kg=5t 85℃ 由与6点等压与4点等S 得 =5h kJ/kg=6t 32℃ =6h kJ/kg=7t 0.5℃ =7h kJ/kg=8t -3.5℃ =8h kJ/kg=9t -33℃ =9h kJ/kg 制冷量：36000r d q V Q λ==1007/3600= 单位制冷量：910h h q -== kJ/kg 低压级制冷剂循环量：==3600*001q Q G L kg/h 高压级制冷剂循环量：85.3228474=--=h h h h G G LH kg/h-28系统计算=1t -32℃ =1h kg=2t -18℃ 查表2-19得 =2h kJ/kg=3t 37℃ 由与4点等压与2点等S 得 =3h kJ/kg=4t 2.3℃ =4h 1459 kJ/kg=5t 70℃ 由与6点等压与4点等S 得 =5h kJ/kg=6t 32℃ =6h kJ/kg=7t 6.3℃ =7h kJ/kg=8t 2.3℃ =8h 210 kJ/kg=9t -28℃ =9h kJ/kg 制冷量：36000r d q V Q λ==1039/3600= 单位制冷量：910h h q -== kJ/kg 低压级制冷剂循环量：==3600*001q Q G L 126kg/h 高压级制冷剂循环量：=--=8474h h h h G G LH kg/h 冷凝器的选型计算（1） 冷凝器传热面积的计算 1q 取3500W/㎡由表2-25得111q Q t K Q A d =∆===350003.158349㎡冷凝器面积 式中： A-------冷凝器传热面积,单位为㎡；1Q -------冷凝器负荷,单位为W ；K---------冷凝器传热系数,单位为W/㎡·℃；1q --------冷凝器热流密度,单位为W/㎡；d t ∆-------对数平均温度差,单位为℃;（2） 双级压缩机系统冷凝器热负荷-33系统冷凝负荷()6.3/651h h q Q mg -==/=-28系统冷凝负荷()6.3/651h h q Q mg -==/=总冷凝负荷为+=1Q ------双级压缩机系统冷凝器热负荷,单位为W ；mg q -----高压级机制冷剂循环量,单位为kg/h ；5h 、6h ------制冷剂进、出冷凝器的比焓,单位为KJ/kg冷凝器进、出水温度分别为22℃、24℃;由上计算得总的冷凝面积为㎡,可从产品样本选型得LNA-54的立式冷凝器,其冷冻面积为54㎡可满足条件;辅助设备的选型计算1 中间冷却器的选型计算：其作用是冷却低压级压缩机排出的过热蒸气,同时对来自贮液器的饱和液体冷却到设定的过冷温度,还起着分离低压级压缩机排气所夹带的润滑油及液滴的作用;1中间冷却器桶径计算-33系统 λ取 ω取 m/sωλV d zj 0188.0==5.097.191*45.00188.0=-28系统 λ取 ω取 m/sωλVd zj 0188.0==5.01.70*54.00188.0= 式中 zj d -------中间冷却器内径,单位为m ；λ--------高压机输气系数；V---------高压级压缩机理论输气量,单位为h m /3ω--------中间冷却器内的气体流速,一般不大于0.5m/s;（3） 蛇形盘管传热面积的计算-33系统d zj t K Q A ∆==27.6*50034.13573=2m -28系统d zjt K Q A ∆==59.5*50056.4326=2m 式中 A------蛇形盘管所需的传热面积,单位为2m ；zj Q ------蛇形盘管的热流量,单位为W ；d t ∆------蛇形盘管的对数平均温度差,单位为℃；K-------蛇形盘管的传热系数,单位为W/•2m ℃,按产品规定取值,无规定时,宜采用465---580W/•2m ℃;蛇形盘管的热流量6.3/)(76h h q Q mq zj -=-33系统6.3/)(76h h q Q mq zj -==/=h-28系统6.3/)(76h h q Q mq zj -==126/= Kg/h式中： mg q -------低压机制冷剂循环量,单位为Kg/h6h 、7h ----冷凝温度、过冷温度对应的制冷剂的比焓,单位为KJ/kg;蛇形盘管的对数平均温差-33系统 zjg zj g d t t t t t t t ---=∆11lg 3.2=27.65.35.05.332lg 3.25.032=++-℃ -28系统 zjg zj g d t t t t t t t ---=∆11lg 3.2=59.53.23.63.232lg 3.23.632=-+-℃ 由以上计算可从产品样本选型得：-33系统选ZZQ-600型中冷器,冷面积为52m 外径为-28系统选ZLA-2型中冷器,冷面积为,22m 外径为可满足条件.2 贮液器的选型计算 ∑=m q v V βϕ=57.5*6888.1*7.01=3m ν查附表1得kg m /3-33系统中机械负荷为 单位制冷量为kg,一批货工作20小时,所以有制冷剂循环量20=h;-28系统中机械负荷为 单位制冷量为kg,一批货工作24小时,所以有制冷剂循环量24= kg/h所以∑m q 制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量为h + kg/h= kg/h式中： V------贮液器体积,单位为3m ；∑m q ------制冷装置中每小时制冷剂液体的总循环量,单位为kg ；v------冷凝温度下液体的比体积,单位为kg m /3；ϕ------贮液器的体积系数;当冷库公称体积小于或等于20003m 时,2.1=ϕ；公称体积为2001－100003m 时,0.1=ϕ；公称体积为10001－20000时,80.0=ϕ；公称体积大于200003m 时,50.0=ϕ；β------贮液器的液体充满度,一般宜取70％.由以上计算可从产品样本选型得：选用ZA-5三台,总容量153m 可满足条件.3 油分离器的选型计算 -33系统选用填料式油分离器λ取 ,V 取h m /3-28系统选用填料式油分离器λ取 ,V 取h m /3总λ=,V=h m /3 ,ω取 m/s===5.007.262*99.00188.00188.0ωλV d y 式中 y d ------油分离器的直径,单位为m ；λ-------压缩机输气系数,双级压缩时为高压级压缩机的输气系数；V-----压缩机理论输气量,单位为h m /3,双级压缩时为高压级压缩机的；ω-----油分离器内气体流速,单位为m/s,填料式分离器宜用—0.5m/s,其他型式的油分离器宜采用不大于0.8m/s;由以上计算可从产品样本选型得：选用YFA-65一台,外径可满足条件.4 氨液分离器的选型计算1 机房氨液分离器的直径由下式计算-33系统根据前面所求得775.0=λ,V=h m /3,s m /5.0=ωωλV d 0188.0==5.09.575*775.0= -28系统根据前面所求得78.0=λ,V=h m /3,s m /5.0=ωωλV d 0188.0==5.032.210*78.0= 式中 d----机房氨液分离器的直径,单位为m ；λ----压缩机输气系数,双级压缩时为低压级压缩机；V-----压缩机理论输气量,单位为h m /3,双级压缩时为低压级压缩机；ω----氨液分离器内气体流速,单位为m/s,一般采用0.5m/s; 由以上计算可从产品样本选型得：-33系统和-28系统各选用AFA-65一台,外径可满足条件.2 库房氨液分离器-33系统根据前面所求得m q =h,v =kg m /3,s m /5.0=ωωvq d m 0188.0==5.084.1111*73.10188.0= -28系统根据前面所求得m q =h,v =kg m /3,s m /5.0=ωωvq d m 0188.0==5.01.878*84.30188.0= 式中 d------库房氨液分离器直径,单位为m ；v------蒸发温度相对应的饱和蒸气比体积,单位为kg m /3； m q -----通过氨液分离器的氨液量,单位为kg/h ；ω------氨液分离器内气体流速,单位为m/s,一般采用0.5m/s; -33系统和-28系统各选用AFA-65一台,外径可满足条件5 低压循环桶的选型计算 1 低压循环桶直径的计算-33系统根据前面所求得775.0=λ,V=h m /3,s m /5.0=ω=ξ,n=1nV d d ωξλ0188.0==1*1*5.0775.0*9.5750188.0= -28系统根据前面所求得78.0=λ,V=h m /3,s m /5.0=ω=ξ,n=1nV d d ωξλ0188.0==1*1*5.078.0*32.2100188.0= 式中： d d -----低压循环桶的直径,单位为m ；V----压缩机理论输气量,单位为h m /3,双级压缩时为低压级压缩机；λ----压缩机输气系数,双级压缩时为低压级压缩机； ω-----低压循环桶内气流流速,单位为m/s,立式低压循环桶不大于0.5m/s ；卧式低压循环桶不大于0.8m/s ；ξ----截面积系数,立式低压循环桶0.1=ξ,卧式低压循环桶3.0=ξ；n----低压循环桶气体进气口的个数,立式低压循环桶为1,卧式为2;2 低压循环桶体积计算该循环桶为上进下出式-33系统根据前面所求得：由Q4计算得最大库房管道冷面积为4002m ,由此计算得 冷却设备体积q V 为3m 回气管h V 为3m ,q θ取 所以()h q q V V V 6.05.01+=θ=3m -28系统根据前面所求得：冷却设备体积q V 为3m 回气管h V 为3m ,q θ取 所以()h q q V V V 6.05.01+=θ=3m 所以-33系统选用一个的立式低压桶-28系统就选用一个ZDX-2L 的立式低压桶式中： V----低压循环桶体积,单位为3m ；q θ----冷却设备设计注氨量体积的百分比,％,见表2—26q V ----冷却设备的体积,单位为3m ；h V -----回气管体积,单位为3m ;6 排液桶的选型计算 排液桶体积 βφ/1V V = 由Q4计算得最大库房管道冷面积为4002m ,由此计算得 冷却设备体积1V 为3m ,φ取60％,;所以βφ/1V V ==3m选用PYA-3一个,体积为33m式中： V----排液桶体积,单位为3m ；1V 冷却设备制冷剂容量最大一间的冷却设备的总体积,单位为3mφ----冷却设备灌氨量得百分比％,见表2—26；β-----排液桶液体充满度,一般取;7 集油器的选型集油器一般以制冷系统制冷量的大小来选型,但标准不一;实践证明,实际使用中规格大一些较好;﹝新编制冷技术回答﹞介绍按以下标准选用：标准工况总制冷量在200KW以下时,选用D219集油器1台；总制冷剂大于200KW时,宜选用D219集油器2台,使系统中的高、低压容器分开放油; 所以选用D219集油器1台8 空气分离器的选型空气分离器的选型不需要计算,可根据冷库规模和使用要求进行选型;每个机房不论压缩机台数有多少,一般只需要设一台空气分离器;空气分离器宜选立式自动型,如选用四重管式空气分离器,总制冷量大于1100KW,可选用KFA—50型；总制冷量小于1100KW时,可选用KFA—32型;所以选用KFA—32型9节流阀的选型-28系统制冷量小于80kw, 所以选用FQ1-10浮球阀一个-33系统制冷量小于160kw, 所以选用FQ1-20浮球阀一个。
离心机知识详解
离心机知识详解摘要：离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质别离开。
所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克制扩散产生沉降运动。
概括离心机是利用离心力，别离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。
离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中别离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式别离机还可别离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进展分级。
离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
选择离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性。
价格国产的离心机和进口的离心机差异不是很大，国内已撑握离心机的核心技术。
同等档次的离心机相互之间的价格差异不是很大，主要区分在性能和配置方面。
主机的差异是在性能方面，带冷冻的离心机要比普通的贵很多，有的离心机还有加热功能，控制程序越多的离心机价格越高。
差异较大是配置方面，有时候往往附件的价格会比主机的价格还高。
选购时要注意，除主机外，选择的转子(数量和种类)，再加上必要的离心管、管套，特殊的离心瓶或者血袋，所有这些加起来才是一个完整的离心机的价格。
离心原理当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。
粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。
微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。
象红血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。
此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。
扩散是无条件的绝对的。
离心压缩机热力计算 (3)
离心压缩机热力计算一、叶轮基本参数的计算二、子午面形状的调整图1 叶轮子午面流道叶轮基本参数计算完毕后，会形成一个子午面流道，如上图所示，通过贝塞尔曲线来控制流道的形状，调整贝塞尔曲线控制点的位置可以调整叶轮子午面流道的形状。
(a) (b)图2从叶轮入口到出口(a)通流面积变化曲线与(b)轮毂轮盖曲率的变化曲线在调整子午面流道的轮廓时应保证图2(a)通流面积的变化曲线避免出现局部最大、最小值及图2(b)轮毂、轮盖的曲率变化曲线尽可能平缓。
三、叶片特性设定叶片数、叶片形状、叶片前缘后缘的厚度（用于计算阻塞系数），设定叶片冲角和落后角。
叶片数的设定依据叶片出口角：Z=12 β2≈30°Z=16 β2≈45°~60°Z=20 β2≈70°~90°也可用推荐的公式进行计算：Z=k Z d2+d1d2−d1sinβ1+β22k Z=6.5~8.0叶片形状的选择：图3 6种叶片形状CFturbo提供了6种形状的叶片，对于压缩机而言，主要使用直纹曲面（Ruled surface 3D）叶片和径向元素曲面（Radial element 3D）叶片两种。
设定叶片前缘后缘的厚度和冲角，落后角：对于冲角i的选择，这里建议对于后弯型叶轮，当考虑阻塞后，一般取−2°~+1°（徐忠书，75页）。
落后角可以直接输入，也可以选择不同的经验模型。
落后角不应超过10°~14°。
叶片前缘、后缘的厚度的初始值是根据经验公式给定的。
四、调整叶片包角与等分线（a）（b）图4 叶片包角随等分线的变化曲线（a），（b）为横纵坐标的示意图上图表主要用于调节叶片包角与叶片等分线的扭曲度，调整该图很可能会形成不合理的叶片形状，要特别注意，设计过程要求第一排和第二。
初始设计一般0-3点等分横坐标的距离。
排的点必须在一条直线上，这样才能满足β=dmdt五、叶片厚度及叶片前缘的调整图5 叶片厚度的调整叶片厚度的调整，前缘与后缘厚度的调整在叶片特性选项栏中设置，叶片被三等分，图中箭头所指为1/3和2/3等分点。
离心压缩机
设计中应注意： •减小齿逢间隙； •增加密封齿数；
•加大齿片间的空 腔和流道的曲折 程度。
漏气量计算：漏气量大小取决于装置前后压力差、密封结构型 式、齿数和齿缝间隙截面积。分两种情况计算： 1）轴封处向机外泄漏的外泄漏，其大小取决于装置前后压力 差。 •如果密封装置前后压力差小，气体流过齿缝的速度低于音速， 这时利用不可压缩流体计算漏气量。 由连续方程和伯努利方程可知通过齿顶间隙的漏气量，
3.1.2.3
能量方程
2 2 2 2 c0 c c c Lth q c p T0 T0 0 h0 h0 0 0 2 2
能量方程用来计算气流温度（或焓）的增加和速度的变化。
根据热力学的能量转换与守恒定律，当气体在 级中作稳定流动时，取级中任意两截面a、b间 的系统作为考察对象，则对单位质量气体有：
其中进气冲角 i 1A 1
大小：采用冲击速度来表示，正冲角损失是负冲角损失的 10～15倍。 减少措施：控制在设计工况点附近运行；在叶轮前安装可转 动导向叶片。
（4）二次流损失 产生原因：叶道同一 截面上气流速度与压 力分布不均匀，存在 压差，产生流动，干 扰主气流的流动，产 生能量损失 。
得到有限多叶片的理论能头的计算公式：
2 H th c2 u u2 2 u u 1 2 r ctg 2 A sin 2 A u2 Z
2 2
2u 称为理论能量头系数或周速系数。 式中：
此方程为离心压缩机计算能量与功率的基本方程式。 说明：H th主要与叶轮圆周速度有关、流量系数、叶片 出口角和叶片数有关。
减少措施：控制通道的当量扩张角 控制进出口的相对速度比
6 ~ 8
；
离心机知识和压缩级选型计算
离心式压缩机离心式压缩机第三章离心式压缩机3.1 离心式压缩机概述3.2 基本方程式3.3 级内的各种流量损失3.4 多级压缩3.5 功率与效率3.6 性能与调节3.7 相似理论的应用3.8 主要零部件及辅助系统3.9 安全可靠性3.10 选型3.1 离心式压缩机概述3.1.1 发展概况3.1.2 工作原理3.1.3 工作过程与典型结构3.1.4 级的结构与关键截面3.1.5 离心压缩机特点3.1.6 适用范围3.1.1 发展概况离心式压缩机是透平式压缩机的一种.早期只用于压缩空气,并且只用于低,中压力及气量很大的场合.目前离心式压缩机可用来压缩和输送化工生产中的多种气体.它具有:处理量大,体积小,结构简单,运转平稳,维修方便以及气体不受污染等特点. 随着气体动力学的研究,使得离心式压缩机的效率不断提高;又由于高压密封,小流量窄叶轮的加工和多油楔轴承等技术关键的研制成功,解决了离心压缩机向高压力,宽流量范围发展的一系列问题,使离心压缩机的应用范围大为扩展,以致在许多场合可以取代往复活塞式压缩机.3.1.2 工作原理一般说来,提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量,也就是缩短气体分子与分子间的距离.达到这个目标可采用的方法有:1,用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法(如活塞式);2,用气体动力学的方法,即利用机器的作功元件(高速回转的叶轮)对气体作功,使气体在离心力场中压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理.3.1.3 工作过程与典型结构1-吸入室;2-轴;3-叶轮;4-固定部件;5-机壳;6-轴端密封;7-轴承;8-排气蜗室;离心压缩机转子:转轴,固定在轴上的叶轮,轴套,联轴节及平衡盘等.定子:气缸,其上的各种隔板以及轴承等零部件,如扩压器,弯道,回流器,蜗壳,吸气室.驱动机转子高速回转叶轮入口产生负压(吸气)气体在流道中扩压气体连续从排气口排出气体的流动过程是:组成离心式压缩机常用术语: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,如前所述,气流在第三级后被引出冷却,故它为二段压缩.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)列: 指压缩机缸的排列方式,一列可由一至几个缸组成叶轮,扩压器,弯道,回流器,蜗壳,吸气室主要部件的功用:3.1.4 级的典型结构与关键截面一,级的典型结构二,关键截面在逐级的分析和计算中,只着重分析,计算级内几个关键截面上的参数"级"是离心式压缩机的基本单元,从级的类型来看,一般可分为中间级(图a): 由叶轮,扩压器,弯道,回流器组成;首级(图b): 由吸气管和中间级组成;末级(图c): 由叶轮,扩压器,排气蜗壳组成三,叶轮的典型结构1,离心式叶轮闭式叶轮半开式叶轮双面进气叶轮2,按叶片弯曲形式后弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相反,级效率高,β2A90,效率低,稳定工作范围较窄,多用于一部分通风机.3,叶轮的速度三角形在讨论其工作原理时,常常会用到叶轮进,出口处的三角形优点:(1)排气量大,气体流经离心压缩机是连续的,其流通截面积较大,且叶轮转速很高,故气流速度很大,因而流量很大.(2)结构紧凑,尺寸小.它比同气量的活塞式小得多;(3)运转平稳可靠,连续运转时间长,维护费用省,操作人员少;(4)不污染被压缩的气体,这对化工生产是很重要的;(5)转速较高,适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动.缺点:(1)单级压力比不高,不适用于较小的流量;(2)稳定工况区较窄,尽管气量调节较方便,但经济性较差3.1.5 离心式压缩机的特点3.1.6 适用范围1.化工及石油化工工艺用2.动力工程用3.制冷工程和气体分离用4.气体输送用3.2 基本方程式3.2.1 连续方程3.2.2 欧拉方程3.2.3 能量方程3.2.4 伯努利方程3.2.5 压缩过程于压缩功3.2.6 总结连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式,在气体作定常一元流动的情况下,流经机器任意截面的质量流量相等,其连续方程表示为:3.2.1 连续方程为了反映流量与叶轮几何尺寸及气流速度的相互关系,常应用连续方程在叶轮出口的表达式为:3.2.2 欧拉方程欧拉方程式用来计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量的.离心叶轮的欧拉方程为:也可表示为:欧拉方程的物理意义为:①欧拉方程指出的是叶轮与流体之间的能量转换关系,它遵循能量转换与守恒定律;②只要知道叶轮进出口的流体速度,即可计算出一千克流体与叶轮之间机械能转换的大小,而不管叶轮内部的流动情况;③适用于任何气体或液体,既适用于叶轮式的压缩机也适用与叶轮式的泵;④推而广之只需将等式右边各项的进出口符号调换一下,亦适用于叶轮式的原动机.3.2.3 能量方程能量方程用来计算气流温度(或焓)的增加和速度的变化.根据能量转换与守恒定律,外界对级内气体所做的机械功和输入的能量应转化为级内气体热焓和能量的增加,对级内1千克气体而言,其能量方程可表示为:能量方程的物理意义为:① 表示由叶轮所做的机械功,转化为级内气体温度(或焓)的升高和动能的增加;② 对有粘无粘的气体都适用,因为对有粘气体所引起的能量损失也以热量形式传递给气体,从而式气体温度(焓)升高;③ 可认为气体在机器内做绝热运动,q=0;④ 该方程适用于一级,也适用于多级整机或其中任一通流部件,这由所取的进出口截面决定.应用伯努力方程将流体所获得的能量区分为有用能量和能量损失,并引用压缩机中所最关注的压力参数,以显示出压力的增加.叶轮所做的机械功还可与级内表征流体压力升高的静压能联系起来,表达成通用的伯努力方程,对级内流体而言有3.2.4 伯努利方程伯努利方程的物理意义为:① 表示叶轮所做机械功转换为级中流体的有用能量(静压能和动能增加)的同时,还需付出一部分能量克服流动损失或级中的所有损失;② 它建立了机械能与气体压力p,流速c和能量损失之间的相互关系;③ 该方程适用一级,亦适用于多级整机或其中任一通流通部件,这由所取的进出口截面而定;④ 对于不可压缩流体来说应用伯努利方程计算压力的升高是方便的.而对于可压缩流体,尚需获知压力和密度的函数关系才能求解静压能头积分,这还要联系热力学的基础知识加以解决.3.2.5 压缩过程与压缩功应用特定的热力过程方程可求解上述静压能量头增量的积分,从而计算出压缩功或压力升高的多少.每千克气体所获得的压缩功也称为有效能量头,如对多变压缩功而言,则有:将连续方程,欧拉方程,能量方程,伯努利方程,热力过程方程和压缩功的表达式相关联,就可知流量和流体速度在机器中的变化,而通常无论是级的进出口,还是整个压缩机的进出口,其流速几乎相同,故这部分进出口的动能增量可略而不计.同时还可获知由原动机通过轴和叶轮传递给流体的机械能,而其中一部分有用能量即静压能头的增加,使流体的压力得以提高,而另一部分是损失的能量,它是必须付出的代价.还可获知上述静压能头增量和能量损失两者造成流体温度(或焓)的增加,于是流体在机器内的速度,压力,温度等诸参数的变化规律也就都知道了.3.2.6 总结3.3 级内的各种流体损失3.3.1 级内的流体损失3.3.2 漏气损失3.3.3 轮阻损失式中l为沿程长度,dhm 为水平直径, cm 为气流平均速度, 为磨阻系数,通常级中的Re>Recr,故在一定的相对粗糙度下,λ为常数.由该式可知 ,从而 .3.3.1 级内的流体损失流体的粘性是产生能量损失的根本原因.通常把级的通道部件看成依次连续的管道.利用流体热力学管道的实验数据,可计算出沿程磨阻损失为:3.3.2 漏气损失(1) 产生漏气损失原因(2) 密封件的结构形式及漏气量的计算(3) 轮盖密封的漏气量及漏气损失系数(1) 产生漏气损失的原因从右图中可以看出,由于叶轮出口压力大于进口压力,级出口压力大于叶轮出口压力,在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏气,而所漏气体又随主流流动,造成膨胀与压缩的循环,每次循环都会有能量损失.该能量损失不可逆的转化为热能为主流气体所吸收.(2) 密封件的结构形式及漏气量的计算(3) 轮盖密封的漏气量及漏气损失系数轮盖密封处的漏气能量损失使叶轮多消耗机械功.通常隔板与轴套之间的密封漏气损失不单独计算,只高考虑在固定部件的流动损失之中.轮盖密封处的漏气量为:若通过叶轮出口流出的流量为则可求得轮盖处的漏气损失系数为:3.3.3 轮阻损失叶轮旋转时,轮盘,轮盖的外侧和轮缘要与它周围的气体发生摩擦,从而产生轮阻损失.其轮阻损失为对于离心叶轮而言,上式可简化为进而可得轮阻损失系数为3.4 多级压缩(1) 采用多级串联和多缸串联的必要性(2) 分段与中间冷却以减少耗功(3) 级数与叶轮圆周速度和气体分子量的关系(1)采用多级串联和多缸串联的必要性离心压缩机的压力比一般都在3以上,有的高达150,甚至更高.离心压缩机的单级压力比,较活塞式的低,所以一般离心压缩机多为多级串联式的结构.考虑到结构的紧凑性与机器的安全可靠性,一般主轴不能过长.对于要求高增压比或输送轻气体的机器需要两缸或多缸离心压缩机串联起来形成机组.(2)分段与中间冷却以减少耗功为了降低气体温度,节省功率,在离心压缩机中往往采用分段中间冷却的结构,而不采用汽缸套冷却.各段由一级或若干级组成,段与段之间在机器之外由管道连接中间冷却器.应当指出,分段与中间冷却不能仅考虑省功,还要考虑下列因素:1)被压缩介质的特性属于易燃,易爆则段出口的温度低一些,对于某些化工气体,因在高温下气体发生不必要的分解或化合变化,或会产生并加速对机器材料的腐蚀,这样的压缩机冷却次数必需多一些.2)用户要求排出的气体温度高,以利于化学反应(由氮,氢化合为氮)或燃烧,则不必采用中间冷却,或尽量减少冷却次数.3)考虑压缩机的具体结构,冷却器的布置,输送冷却水的泵耗功,设备成本与环境条件等综合因素.4) 段数确定后,每一段的最佳压力比,可根据总耗功最小的原则来确定.(3) 级数与叶轮圆周速度和气体分子量的关系a.减少级数与叶轮圆周速度的关系:为使机器结构紧凑,减少零部件,降低制造成本,在达到所需压力比条件下要求尽可能减少级数.有下式可知,叶轮对气体做功的大小与圆周速度的平方成正比,如能尽量提高u2就可减少级数.但是提高叶轮圆周速度u2 ,却受到以下几种因素的限制.叶轮材料强度的限制;气流马赫数的限制;叶轮相对宽度的限制.b.级数与气体分子量的关系:气体分子量对马赫数的影响;气体分子量对所需压缩功的影响.322801319.450.0901.412氢气17280701.420.1781.664氦气5280215.820.5251.3611.78焦炉煤气228092.2141.2931.4028.97空气118616.976.151.10136.3氟里昂-11级数j圆周速度u2/(m/s)多方压缩功Hpol(kJ/kg)密度ρ/(kg/m3)绝热指数k分子量μ/[J/(kg·K)]气体压缩不同气体时所需压缩功和级数的比较表3.5 功率与效率3.5.1 单级总耗功,功率和效率3.5.2 多级离心机的功率和效率3.5.1 单级总耗功,功率和效率3.5.1.1 级总耗功,总功率3.5.1.2 级效率3.5.1.3 多变的能量头系数3.5.1.1 级总耗功,总功率叶轮对1kg气体的总耗功:流量qm的总功率:3.5.1.2 级效率多变效率是级中气体压力升高所需的多变压缩功与实际总耗功之比,表示为:通常c0''≈c0 ,因而有:3.5.1.3 多变的能量头系数该式表明,多变能量头系数与叶轮的周速系数,多变系数,漏气损失系数和轮阻损失系数的相互关系.若要充分利用叶轮的圆周速度,就要尽可能的提高周速系数和级效率.注意:若要比较效率的高低,应当注意以下几点:与所指的通流部件的进出口有关.与特定的气体压缩热力过程有关.与运行工况有关.只有在以上三点相同的条件下,比较谁的效率高还是低才是有意义的.3.5.2 多级离心压缩机的功率和效率(2)多级离心压缩机的效率多级离心压缩机所需的内功率可表示为诸级总功率之和(1)多级离心压缩机的内功率多级离心压缩机的效率通常指的内效率,而内效率是各级效率的平均值(4)原动机的输出功率(3)机械损失,机械效率和轴功率原动机的额定功率一般为3.6 性能与调节3.6.1 离心压缩机的性能3.6.2 压缩机与管网联合工作3.6.3 压缩机的串联与并联3.6.4 压缩机的调节方法及特点3.6.1 离心压缩机的性能3.6.1.1 性能曲线3.6.1.2 喘振工况3.6.1.3 堵塞工况3.6.1.4 性能曲线的变化规律3.6.1.1 性能曲线(1)性能曲线的形成(2) 性能曲线的特点(3)性能曲线的特点(4)最佳工况(5)稳定工作范围(1)性能曲线的形成(2) 性能曲线的特点(3)性能曲线的特点随着流量的减小,压缩机能提供的压力比将增大.在最小流量时,压力比达到最大. 离心压缩机有最大流量和最小流量两种极限流量;排除压力也有最大值和最小值. 效率曲线有最高效率点,离开该点的工况效率下降的较快.功率N与Qj .大致成正比,所以功率曲线一般随Qj增加而向上倾斜,但当ε-Qj曲线向下倾斜很快时,功率曲线也可能先向上倾斜而后逐渐向下倾斜.(4)最佳工况工况的定义:性能曲线上的某一点即为压缩机的某一运行工作状态(简称工况).最佳工况点:通常将曲线上效率最高点称为最佳工况点,一般应是该机器设计计算的工况点.如图所示,在最佳工况点左右两边的各工况点,其效率均有所降低.(5)稳定工作范围压缩机性能曲线的左边受到喘振工况的限制,右边受到堵塞工况限制,在这两个工况之间的区域称为压缩机的稳定工作范围.压缩机变工况的稳定工作范围越宽越好.3.6.1.2 喘振工况(1)压缩机喘振的机理(2)喘振的危害(3)防喘振的措施(1)压缩机喘振的机理旋转脱离压缩机的喘振(2)喘振的危害喘振造成的后果是很严重的,它不仅使压缩机的性能恶化,压力和效率显著降低,机器出现异常的噪声,吼叫和爆音,而且使机器出现强烈的振动,致使压缩机的轴承,密封遭到损坏,甚至发生转子和固定部件的碰撞,造成机器的严重破坏.(3)防喘振的措施操作者应具备标注喘振线的压缩机性能曲线,随时了解压缩机工况点处在性能曲线图上的位置.为偏于运行安全,可在比喘振线的流量大出5%~10%的地方加注一条防喘振线,以提醒操作者注意.降低运行转速,可使流量减少而不致进人喘振状态,但出口压力随之降低.在首级或各级设置导叶转动机构以调节导叶角度,使流量减少时的进气冲角不致太大,从而避免发生喘振.在压缩机出口设置旁通管道,如生产中必须减少压缩机的输送流量时,让多余的气体放空,或经降压后仍回进气管,宁肯多消耗流量与功率,也要让压缩机通过足够的流量,以防进入喘振状态.(3)防喘振的措施(续)在压缩机进口安置温度,流量监视仪表,出口安置压力监视仪表,一旦出现异常或端振及时报警,最好还能与防喘振控制操作联功d4与紧急停车联动.运行操作人员应了解压缩机的工作原理,随时注意机器所在的工况位置,熟悉各种监测系统和调节控制系统的操作,尽量使机器不致迅人喘损状态.一日进人喘振应立即加大流量退出喘振或市即停机.停机后,应经开缸检查确无隐患,方可再开动机器.3.6.1.3 堵塞工况流量达到最大时的工况即为最大流量工况.造成这种工况有两种可能:一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态,这时气体的容积流量已是最大值,任凭压缩机背压再降低,流量也不可能再增加,这种情况称为"阻塞"工况.另一种情况是流道内并未达到临界状态,即未出现"阻塞"工况,但压缩机在偌大的流量下,机内流动损失很大,所能提供的排气压力已很小,几乎接近零能头,仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量,这也是压缩机的最大流量工况.由制造厂商提供的离心式压缩机的性能曲线图上一般都注明该压缩机的设计条件,例如气体介质名称,密度(或分子量),进气压力及进气温度等.因为如果运转时的气体介质,进气条件与设计条件不符,那么压缩机的运转性能就有别于所提供的性能曲线图.以如图形式表示的性能曲线与气体的性质和进气状态密切相关.如图所示,如果进气温度Ti不变,在相同容积流量Qi下,压缩重的气体所得到的压力比较大;反之,压缩轻的气体,所得的压力比较小.同样,假设压缩的是同一种气体介质,但进气温度Ti不同,进气温度较高的气体,共性能曲线在下方,进气温度较低的气体的性能曲线在上方.3.6.1.4 性能曲线的变化规律3.6.2 压缩机与管网联合3.6.2.1 管网特性曲线3.6.2.2 压缩机与管网联合工作3.6.2.3 平衡工况的稳定性所谓管网,一般是指与压缩机连接的进气管路,排气管路以及这些管路上的附件及设备的总称.但对于离心式压缩机来说,管网只是指压缩机后面的管路及全部装置.管网终端的压力应为:式中△P包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失,A为总阻力损失的计算系数.3.6.2.1 管网特性曲线3.6.2.2 压缩机与管网联合工作某压缩机原来进气温度为30度,工作点在A点(见图),因生产中冷却器出了故障,使气温剧增到70度,这时压缩机突然出现了喘振,究其原因,就是因为进气温度升高,使压缩机的性能曲线下降,由线1下降为l'',而管网性能曲线未变,压缩机的工作点变到A'',此点如果落在喘振限上,就会出现喘振.例1 性能变化造成的喘振情况例2 性能变化造成的喘振情况某压缩机原在上图所示的A点正常运转,后来由于某种原因,进气管被异物堵塞而出现了喘振.分析其原因就是因为进气管被堵,压缩机进气压力从pi一下降为pi''.使机器性能曲线下降到l''线,管网性能曲线无变化,于是工作点变到A'',落入喘振限所致.例3 性能变化造成的喘振情况某压缩机原在转速为n下正常运转,工况点为A点(见上图).后因生产中高压蒸汽供应不足,作为驱动机的蒸汽轮机的转速下降到n2,这时压缩机的工作点A''落到喘振区,因此产生了喘振.压缩机串联工作可增大气流的排出压力,压缩机并联工作可增大气流的输送流量.但在两台压缩机串联或并联工作时,两台压缩机的特性和管网特性在相互匹配中有可能出现不能很好协调工作的情况,例如使总的性能曲线变陡,变工况时某台压缩机实际上没起作用,却自自耗功,或者某台压缩机发生喘振等.3.6.3 压缩机的串联与并联3.6.4 压缩机的调节方法及特点压缩机与管网联合工作时,应尽量运行在最高效率工况点附近.在实际运行中,为满足用户对输送气流的流量或压力增减的需要,就必需设法改变压缩机的运行工况点.实施改变压缩机运行工况点的操作称为调节.下面讨论几种压缩机的调节方法. 3.6.4.1 压缩机出口节流调节3.6.4.2 压缩机进口节流调节3.6.4.3 采用可转动的进口导叶调节(又称进气预旋调节)3.6.4.4 采用可转动的扩压器叶片调节3.6.4.5 改变压缩机转速的调节3.6.4.6 三种调节方法的经济性比较及联合采用两种调节3.6.4.1 压缩机出口节流调节3.6.4.2 压缩机进口节流调节调节压缩机进口管道中阀门开度是又一种简便且可节省功率的调节方法.如图所示,改变进气管道中的阀门开度,可以改变压缩机性能曲线的位置,从而达到改变输送气流的流量或压力.3.6.4.3 采用可转动的进口导叶调节3.6.4.4 采用可转动的扩压器叶片调节3.6.4.5 改变压缩机转速的调节图为用户要求压力p,不变而流量增大为qms''或减小为qms'',调节转速到n''或n",使性能曲线移动即可满足要求.3.6.4.6 三种调节方法的经济性比较及联合采用两种调节左图表示了进口节流,进气预旋和改变转速的经济性对比.其中以进口节流为标准.曲线1表示进口预旋比进口节流所节省的功率. 曲线2表示改变转速比进口节流所节省的功率.显然改变转速的经济性最佳.3.7 相似理论的应用3.7.1 相似理论的应用价值3.7.2 离心压缩机相似应具备的条件3.7.3 符合相似条件的性能换算3.7.4 通用性能曲线3.7.1 相似理论的应用价值相似理论在许多流体机械中均有重要的应用价值.应用相似理论进行性能换算可解决以下问题:按照性能良好的模型级或机器,可快速地设计出性能良好的新机器;将模化试验(如缩小机器尺寸,改变工质和进口条件等)的结果,换算成在设计条件或使用条件下的机器性能;相似的机器可用通用的性能曲线表示它们的性能;可使产品系列化,通用化,标准化,不仅有利于产品的设计制造,也有利于产品的选型使用.3.7.2 离心压缩机相似应具备的条件在流体力学和流体机器中,所谓流动相似,就是指流体流经几何相似的通道或机器时,其任意对应点上同名物理量(如压力,速度等)比值相等.由此就可获得机器的流动性能(如压力比,流量,效率等)相似.流动相似的相似条件有模型与实物或两机器之间几何相似,运动相似,动力相似和热力相似.对于离心压缩机而言,其流动相似应具备的条件可归结为几何相似,叶轮进口速度三角形相似,特征马赫数相等.而符合流动相似的机器其相似工况的效率相等.当两台机器符合相似条件时,只要知道一台机器的性能参数,则可通过相似换算得到另一台机器的性能参数.3.7.3 符合相似条件的性能换算右图为压缩机的通用性能曲线.它对于符合相似条件的机器,以及按相似条件组成系列化的所有机器均带来使用上的许多方便,故得到广泛的应用.3.7.4 通用性能曲线3.8 主要零部件及辅助系统3.8.1 叶轮3.8.2 密封结构3.8.1 叶轮。
离心压缩机计算
• 能量头公式
sin 2 A 2 H th Lth 1 2 r ctg 2 A u2 Z
2 2u u2
J
kg
周向分速度系数： 2u 1 2 r ctg 2 A
sin 2 A
Z
4.2.2 能量方程
研究一个稳定流量系统，为开口体系，流量平稳，质量流量相等， 任一点处物质状态参数不随时间变化。 基本能量形式： 2 C 内能(u)，动能( ) , 位能(g△Z)，机械能(Lth)，热能(q) ， 2 压能pv。 体系中，总能量守恒，即全部吸收的能量等于全部排除的能量。 每一千克质量流量的能量方程为：
h u pv c p T
J
kg h2 u2 p2v2 c pT2
J
式中： c p 等压比热。 进、出口： h1 u1 p1v1 c pT1
能量方程：
2 c2 c12 Lth q h2 h1 g ( z 2 z1 ) 2 2 c2 c12 c p (T2 T1 ) g ( z 2 z1 ) 2
△w2u
△C2u C2
C2
w2
C2U C2u∞
△C2u
实际气流周向分速度：C2U = C2 u∞ -△C2U
• 根据斯陀道拉理论：
• 实际叶轮理论能量头： （也称：斯陀道拉公式）
H th u 2 c2u u 2 c2u
sin 2 A 2 c2u 1 2 r ctg 2 A u 2 Z
30
气体质点运动： 移动w+转动u= 绝对速度c
即：
c wu
u r r
n
30
离心机的选型
本节结束 谢谢大家
4分级过程随着科学技术的发展超细颗粒在工业上具有很多用途但是超细颗粒的筛分方法很难分离而需要采用湿式离心的方法加以分离即把固相颗粒配成一定浓度的溶液并加入适量的分散剂在一定的分离因数下可得到粒径不同的两组颗粒
过程流体机械
过控071班 李丽红 07405500116
ห้องสมุดไป่ตู้
5.3 离心机的选型
5.3.1 选型的原则
（3）浓缩过程 浓缩过程是使悬浮液中含有少量固相的浓度 增大的过程。常见的分离设备有蝶式外喷嘴排 渣分离机、卧式螺旋卸料离心机和旋液分离机 等。 （4）分级过程 随着科学技术的发展，超细颗粒在工业上具 有很多用途，但是超细颗粒（ d 2um ）用常规 的筛分方法很难分离，而需要采用湿式离心的 方法加以分离，即把固相颗粒配成一定浓度的 溶液（并加入适量的分散剂），在一定的分离 因数下，可得到粒径不同的两组颗粒。分级过 程最常用的机型是卧式螺旋卸料离心机。
（5）液-液、液-液-固分离过程 分离是指两种或三种不相溶相的分离，分离 的原理是利用相的密度差。液-液分离时，应确 保其中一相纯度较高，而另一相纯度可稍低一 些。液-液-固分离时，需按固体含量多少考虑 选用人工排渣还是自动排渣的机型。
总之，想对分离机械做出明智的选择，必须 依据下述几个原则:
◆
a. 对固—液分离流程系统有比较全面的分析 和了解。
5.3.2 选型的依据 5.3.3 选型的基本方法
5.3.1 选型的原则
中国离心机生产已经系列化、标准化，并制 定了离心机型号的表示方法，如下图。
在生产过程中，有脱水、澄清、浓缩、分 级、分离等不同的工艺要求，选型首先要根 据生产过程不同进行特殊考虑。
（1）脱水过程 脱水过程是使悬浮液中的固相从液相中分离 出来，且要求含的液相越少越好。 （2）澄清过程 澄清是指大量的液相中含有少量的固相，希 望把少量的固相从液相中除去，使液相得到澄 清。
风机、离心风机的常识与选型（各种压、效率概念、计算等）
风机、离心风机的常识与选型（各种压、效率概念、计算等）风机类型离心风机分类与结构离心风机（后简称风机）是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；风洞风源和气垫船的充气和推进等。
离心风机分类主要结构部件一些常识1、压力：离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。
它有全压、动压、静压之分。
性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、kPa、mH2O、mmH2O等。
2、流量：单位时间内流过风机的气体容积的量,又称风量。
常用Q来表示，常用单位是；m3/s、m3/min、m3/h。
3、转速：风机转子旋转速度。
常以n来表示，其单位用r/min。
4、功率：驱动风机所需要的功率。
常以N来表示，其单位用KW。
关于全压、动压、静压1、气流在某一点或某一截面上的总压等于该点截面上的静压与动压之和。
而风机的全压，则定义为风机出口截面上的全压与进口截面上的全压之差，即：P t=（P st2+ρ2V22/ 2）-( P st1+ρ1 V12/2)P st2为风机出口静压，ρ2为风机出口密度，V2为风机出口速度P st1为风机进口静压，ρ1为风机进口密度，V1为风机进口速度2、气体的动能所表征的压力称为动压，即：P d=ρV2/23、气体的压力能所表征的压力称为静压，静压定义为全压与动压之差，即：P st = P t–P d 注：我们常说的机外余压指的是机组出风口处的静压和动压之和。
如下图所表示管道内全压、静压和动压：静压(Pj)由于流体分子不规则运动而撞击于器壁，垂直作用在器壁上的压力叫静压，用Pj表示，单位用毫米水柱。
计算时，以绝对真空为计算零点的静压称为绝对静压。
离心式压缩机
§5-0 离心压缩机的选型
三、选用性能调节方式 过程生产所提供的原料品质、成分、数量的改变以及物
理过程、化学反应等生产工艺的改变，改变工况。 1 变转速调节 2 进气导叶调节
§5-0 离心压缩机的选型
pin,k 1 pout ,k
0.96 0.995 p 1.5 10kPa
§5-1 中间Leabharlann 却与分段 Tin,k 1 pol,k
Y k
Tin,k pol,k 1
pol,k
Tin , k
各段进气温度
Tin,k 273 tw,in,k (10 15)(K)
§5-2 热力设计概述
2 流量 流量换算 考虑外漏气
qVin qV in qVin,cal (1.01 1.03)qVin
大流量，低压比，取小值；小流量，高压比，取大值（3％－5％）
3 进出口压比 进出口压力应换算成绝对压力，计算压比
pout
pin
pcal (1.02 1.05)p
qVin,I
p T in,I in,k p T in,k in,I
1
Wpol,k k RTin,k k k 1
k
mk mk 1
k
k
1
pol
,k
§5-2 热力设计概述
2 各段各级主要参数的选取与计算
（1）各段各级叶轮叶片出口角 2 A ，叶片数 Z 及流量系数 2r
W 0 k 1－N
k
I
离心压缩机的选型
离心压缩机的选型亢天明;孙家姝【摘要】主要介绍了水平剖分型离心压缩机选型需要考虑的各种因素,如压缩机技术参数、压缩机主机及外配件辅机的设备构成、机组调节方式、压缩机的内泄露、外泄露、设备级间和管道压力损失等,并从多方面因素考虑,制做了一套适合用户需求的离心压缩机组.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】2页(P174,181)【关键词】离心;压缩机;选型【作者】亢天明;孙家姝【作者单位】沈阳鼓风机集团股份有限公司,沈阳 110869;沈阳鼓风机集团股份有限公司,沈阳 110869【正文语种】中文离心压缩机作为一种重要的回转机械，广泛应用于石油、化工等重要领域，流程复杂、多变；而作为流程中的核心动设备离心压缩机尤为重要,在采购、设计成套适合离心压缩机，要经过诸多专家论证。
本文从如何选择一套适合的离心压缩机角度出发，对影响离心压缩机选型的注意事项、机组配置以及机组性能等加以论述。
1 离心压缩机方案计算1.1 压缩机选型需要的技术参数进行离心压缩机选型时，先要明确离心压缩机技术条件，主要包括压缩机进口压力、温度、流量、介质组分、出口压力以及温度等。
另外，还要明确工作介质的物理、化学特性，在压缩过程中是否有抽气、是否有加气及加气的条件、防喘振的方式、段间参数变化、气路系统以及装置整体布置情况等相关要求。
1.1.1 明确压缩机机组主机部分的设备构成压缩机设备构成常见以下几种形式：第一，电机+变速箱+压缩机，采用进口节流、出口节流以及导叶调节等方式对压缩机的进行调节；第二，电机+调速变速箱+压缩机，可采用变转速的方式对压缩机进行调节；第三，变频电机+变速箱+压缩机+变频器调速，通过改变频率来改变电机转速，实现对压缩机的变转速调节；第四，汽轮机+压缩机，由于汽轮机可以实现不同转速输出，因此可实现对压缩机的变转速调节。
另外，还要确离心压缩机供货界区范围内的系统图，因为系统流程图能体现各专业设计分工以及工艺流程。
与离心机相关的知识(很实用)
与离心机相关的知识第一节离心技术及其基本原理离心技术是将含有微小颗粒的悬浮液置于离心转子中，利用转子绕轴旋转产生的离心力将微小颗粒按密度或质量的差异将其分离的方法。
一、基本原理1、重力场中的沉降将含有微粒的悬浮液静置一段时间，液体中的微粒受重力作用，使得较重的微粒下沉与液体分开，即为”重力沉降”。
微粒在介质中的沉降受到介质的浮力、介质阻力和扩散现象的影响。
2、相对离心力离心技术是根据微小颗粒在离心力场中的行为建立并发展起来的。
离心机转子能够以稳定的角速度作圆周运动，从而产生一个强大的辐射向外的离心力场，它赋予处于其中的任何物体一个离心加速度。
使之受到一个向外的离心力。
离心机所产生的离心力场G，可由下公式计算G=ω2r ω—转子的角速度 r—旋转半径（物质质点所处位置与旋转中心的距离）离心力场常用相对离心力RCF（Relative Centrifugal Force,RCF）来表示。
相对离心力的大小用相当于地心引力（重力加速度，g）的倍数来表示，即：RCF=ω2r/g×g=(2πn)2r/602g×g=1.119×10-5×n2r×gN—转子转速，rpm/min g—重力加速度，980.6cm/s23、沉降速度沉降速度是指在强大的离心力作用下，单位时间内物质颗粒沿半径方向运动的距离。
被分离物质颗粒（或大分子）在离心管中与转子一同旋转时承受着沿半径方向的直接离心力Fc作用。
Fc=Mω2r，M—被分离物质颗粒的质量。
其沉降速度v为；v=6.092×10-4×D2（ρ-ρm）n2r/ηmD—颗粒直径，cm；ρ和ρm分别为颗粒和介质的密度，g/cm3；ηm—介质粘度，单位帕•秒Pa•s由此看出，颗粒沉降速度与三个方面因素有关：a、颗粒本身性质：沉降速度与颗粒直径和密度成正比。
密度相同时大颗粒比小颗粒沉降快；大小相同时，密度大的比密度小的沉降快。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离心式压缩机离心式压缩机第三章离心式压缩机3.1 离心式压缩机概述3.2 基本方程式3.3 级内的各种流量损失3.4 多级压缩3.5 功率与效率3.6 性能与调节3.7 相似理论的应用3.8 主要零部件及辅助系统3.9 安全可靠性3.10 选型3.1 离心式压缩机概述3.1.1 发展概况3.1.2 工作原理3.1.3 工作过程与典型结构3.1.4 级的结构与关键截面3.1.5 离心压缩机特点3.1.6 适用范围3.1.1 发展概况离心式压缩机是透平式压缩机的一种.早期只用于压缩空气,并且只用于低,中压力及气量很大的场合.目前离心式压缩机可用来压缩和输送化工生产中的多种气体.它具有:处理量大,体积小,结构简单,运转平稳,维修方便以及气体不受污染等特点. 随着气体动力学的研究,使得离心式压缩机的效率不断提高;又由于高压密封,小流量窄叶轮的加工和多油楔轴承等技术关键的研制成功,解决了离心压缩机向高压力,宽流量范围发展的一系列问题,使离心压缩机的应用范围大为扩展,以致在许多场合可以取代往复活塞式压缩机.3.1.2 工作原理一般说来,提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量,也就是缩短气体分子与分子间的距离.达到这个目标可采用的方法有:1,用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法(如活塞式);2,用气体动力学的方法,即利用机器的作功元件(高速回转的叶轮)对气体作功,使气体在离心力场中压力得到提高,同时动能也大为增加,随后在扩压流道中流动时这部分动能又转变成静压能,而使气体压力进一步提高,这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理.3.1.3 工作过程与典型结构1-吸入室;2-轴;3-叶轮;4-固定部件;5-机壳;6-轴端密封;7-轴承;8-排气蜗室;离心压缩机转子:转轴,固定在轴上的叶轮,轴套,联轴节及平衡盘等.定子:气缸,其上的各种隔板以及轴承等零部件,如扩压器,弯道,回流器,蜗壳,吸气室.驱动机转子高速回转叶轮入口产生负压(吸气)气体在流道中扩压气体连续从排气口排出气体的流动过程是:组成离心式压缩机常用术语: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,如前所述,气流在第三级后被引出冷却,故它为二段压缩.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)列: 指压缩机缸的排列方式,一列可由一至几个缸组成叶轮,扩压器,弯道,回流器,蜗壳,吸气室主要部件的功用:3.1.4 级的典型结构与关键截面一,级的典型结构二,关键截面在逐级的分析和计算中,只着重分析,计算级内几个关键截面上的参数"级"是离心式压缩机的基本单元,从级的类型来看,一般可分为中间级(图a): 由叶轮,扩压器,弯道,回流器组成;首级(图b): 由吸气管和中间级组成;末级(图c): 由叶轮,扩压器,排气蜗壳组成三,叶轮的典型结构1,离心式叶轮闭式叶轮半开式叶轮双面进气叶轮2,按叶片弯曲形式后弯叶片:弯曲方向与叶轮旋转方向相反,级效率高,β2A90,效率低,稳定工作范围较窄,多用于一部分通风机.3,叶轮的速度三角形在讨论其工作原理时,常常会用到叶轮进,出口处的三角形优点:(1)排气量大,气体流经离心压缩机是连续的,其流通截面积较大,且叶轮转速很高,故气流速度很大,因而流量很大.(2)结构紧凑,尺寸小.它比同气量的活塞式小得多;(3)运转平稳可靠,连续运转时间长,维护费用省,操作人员少;(4)不污染被压缩的气体,这对化工生产是很重要的;(5)转速较高,适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动.缺点:(1)单级压力比不高,不适用于较小的流量;(2)稳定工况区较窄,尽管气量调节较方便,但经济性较差3.1.5 离心式压缩机的特点3.1.6 适用范围1.化工及石油化工工艺用2.动力工程用3.制冷工程和气体分离用4.气体输送用3.2 基本方程式3.2.1 连续方程3.2.2 欧拉方程3.2.3 能量方程3.2.4 伯努利方程3.2.5 压缩过程于压缩功3.2.6 总结连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式,在气体作定常一元流动的情况下,流经机器任意截面的质量流量相等,其连续方程表示为:3.2.1 连续方程为了反映流量与叶轮几何尺寸及气流速度的相互关系,常应用连续方程在叶轮出口的表达式为:3.2.2 欧拉方程欧拉方程式用来计算原动机通过轴和叶轮将机械能转换给流体的能量的.离心叶轮的欧拉方程为:也可表示为:欧拉方程的物理意义为:①欧拉方程指出的是叶轮与流体之间的能量转换关系,它遵循能量转换与守恒定律;②只要知道叶轮进出口的流体速度,即可计算出一千克流体与叶轮之间机械能转换的大小,而不管叶轮内部的流动情况;③适用于任何气体或液体,既适用于叶轮式的压缩机也适用与叶轮式的泵;④推而广之只需将等式右边各项的进出口符号调换一下,亦适用于叶轮式的原动机.3.2.3 能量方程能量方程用来计算气流温度(或焓)的增加和速度的变化.根据能量转换与守恒定律,外界对级内气体所做的机械功和输入的能量应转化为级内气体热焓和能量的增加,对级内1千克气体而言,其能量方程可表示为:能量方程的物理意义为:① 表示由叶轮所做的机械功,转化为级内气体温度(或焓)的升高和动能的增加;② 对有粘无粘的气体都适用,因为对有粘气体所引起的能量损失也以热量形式传递给气体,从而式气体温度(焓)升高;③ 可认为气体在机器内做绝热运动,q=0;④ 该方程适用于一级,也适用于多级整机或其中任一通流部件,这由所取的进出口截面决定.应用伯努力方程将流体所获得的能量区分为有用能量和能量损失,并引用压缩机中所最关注的压力参数,以显示出压力的增加.叶轮所做的机械功还可与级内表征流体压力升高的静压能联系起来,表达成通用的伯努力方程,对级内流体而言有3.2.4 伯努利方程伯努利方程的物理意义为:① 表示叶轮所做机械功转换为级中流体的有用能量(静压能和动能增加)的同时,还需付出一部分能量克服流动损失或级中的所有损失;② 它建立了机械能与气体压力p,流速c和能量损失之间的相互关系;③ 该方程适用一级,亦适用于多级整机或其中任一通流通部件,这由所取的进出口截面而定;④ 对于不可压缩流体来说应用伯努利方程计算压力的升高是方便的.而对于可压缩流体,尚需获知压力和密度的函数关系才能求解静压能头积分,这还要联系热力学的基础知识加以解决.3.2.5 压缩过程与压缩功应用特定的热力过程方程可求解上述静压能量头增量的积分,从而计算出压缩功或压力升高的多少.每千克气体所获得的压缩功也称为有效能量头,如对多变压缩功而言,则有:将连续方程,欧拉方程,能量方程,伯努利方程,热力过程方程和压缩功的表达式相关联,就可知流量和流体速度在机器中的变化,而通常无论是级的进出口,还是整个压缩机的进出口,其流速几乎相同,故这部分进出口的动能增量可略而不计.同时还可获知由原动机通过轴和叶轮传递给流体的机械能,而其中一部分有用能量即静压能头的增加,使流体的压力得以提高,而另一部分是损失的能量,它是必须付出的代价.还可获知上述静压能头增量和能量损失两者造成流体温度(或焓)的增加,于是流体在机器内的速度,压力,温度等诸参数的变化规律也就都知道了.3.2.6 总结3.3 级内的各种流体损失3.3.1 级内的流体损失3.3.2 漏气损失3.3.3 轮阻损失式中l为沿程长度,dhm 为水平直径, cm 为气流平均速度, 为磨阻系数,通常级中的Re>Recr,故在一定的相对粗糙度下,λ为常数.由该式可知 ,从而 .3.3.1 级内的流体损失流体的粘性是产生能量损失的根本原因.通常把级的通道部件看成依次连续的管道.利用流体热力学管道的实验数据,可计算出沿程磨阻损失为:3.3.2 漏气损失(1) 产生漏气损失原因(2) 密封件的结构形式及漏气量的计算(3) 轮盖密封的漏气量及漏气损失系数(1) 产生漏气损失的原因从右图中可以看出,由于叶轮出口压力大于进口压力,级出口压力大于叶轮出口压力,在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏气,而所漏气体又随主流流动,造成膨胀与压缩的循环,每次循环都会有能量损失.该能量损失不可逆的转化为热能为主流气体所吸收.(2) 密封件的结构形式及漏气量的计算(3) 轮盖密封的漏气量及漏气损失系数轮盖密封处的漏气能量损失使叶轮多消耗机械功.通常隔板与轴套之间的密封漏气损失不单独计算,只高考虑在固定部件的流动损失之中.轮盖密封处的漏气量为:若通过叶轮出口流出的流量为则可求得轮盖处的漏气损失系数为:3.3.3 轮阻损失叶轮旋转时,轮盘,轮盖的外侧和轮缘要与它周围的气体发生摩擦,从而产生轮阻损失.其轮阻损失为对于离心叶轮而言,上式可简化为进而可得轮阻损失系数为3.4 多级压缩(1) 采用多级串联和多缸串联的必要性(2) 分段与中间冷却以减少耗功(3) 级数与叶轮圆周速度和气体分子量的关系(1)采用多级串联和多缸串联的必要性离心压缩机的压力比一般都在3以上,有的高达150,甚至更高.离心压缩机的单级压力比,较活塞式的低,所以一般离心压缩机多为多级串联式的结构.考虑到结构的紧凑性与机器的安全可靠性,一般主轴不能过长.对于要求高增压比或输送轻气体的机器需要两缸或多缸离心压缩机串联起来形成机组.(2)分段与中间冷却以减少耗功为了降低气体温度,节省功率,在离心压缩机中往往采用分段中间冷却的结构,而不采用汽缸套冷却.各段由一级或若干级组成,段与段之间在机器之外由管道连接中间冷却器.应当指出,分段与中间冷却不能仅考虑省功,还要考虑下列因素:1)被压缩介质的特性属于易燃,易爆则段出口的温度低一些,对于某些化工气体,因在高温下气体发生不必要的分解或化合变化,或会产生并加速对机器材料的腐蚀,这样的压缩机冷却次数必需多一些.2)用户要求排出的气体温度高,以利于化学反应(由氮,氢化合为氮)或燃烧,则不必采用中间冷却,或尽量减少冷却次数.3)考虑压缩机的具体结构,冷却器的布置,输送冷却水的泵耗功,设备成本与环境条件等综合因素.4) 段数确定后,每一段的最佳压力比,可根据总耗功最小的原则来确定.(3) 级数与叶轮圆周速度和气体分子量的关系a.减少级数与叶轮圆周速度的关系:为使机器结构紧凑,减少零部件,降低制造成本,在达到所需压力比条件下要求尽可能减少级数.有下式可知,叶轮对气体做功的大小与圆周速度的平方成正比,如能尽量提高u2就可减少级数.但是提高叶轮圆周速度u2 ,却受到以下几种因素的限制.叶轮材料强度的限制;气流马赫数的限制;叶轮相对宽度的限制.b.级数与气体分子量的关系:气体分子量对马赫数的影响;气体分子量对所需压缩功的影响.322801319.450.0901.412氢气17280701.420.1781.664氦气5280215.820.5251.3611.78焦炉煤气228092.2141.2931.4028.97空气118616.976.151.10136.3氟里昂-11级数j圆周速度u2/(m/s)多方压缩功Hpol(kJ/kg)密度ρ/(kg/m3)绝热指数k分子量μ/[J/(kg·K)]气体压缩不同气体时所需压缩功和级数的比较表3.5 功率与效率3.5.1 单级总耗功,功率和效率3.5.2 多级离心机的功率和效率3.5.1 单级总耗功,功率和效率3.5.1.1 级总耗功,总功率3.5.1.2 级效率3.5.1.3 多变的能量头系数3.5.1.1 级总耗功,总功率叶轮对1kg气体的总耗功:流量qm的总功率:3.5.1.2 级效率多变效率是级中气体压力升高所需的多变压缩功与实际总耗功之比,表示为:通常c0''≈c0 ,因而有:3.5.1.3 多变的能量头系数该式表明,多变能量头系数与叶轮的周速系数,多变系数,漏气损失系数和轮阻损失系数的相互关系.若要充分利用叶轮的圆周速度,就要尽可能的提高周速系数和级效率.注意:若要比较效率的高低,应当注意以下几点:与所指的通流部件的进出口有关.与特定的气体压缩热力过程有关.与运行工况有关.只有在以上三点相同的条件下,比较谁的效率高还是低才是有意义的.3.5.2 多级离心压缩机的功率和效率(2)多级离心压缩机的效率多级离心压缩机所需的内功率可表示为诸级总功率之和(1)多级离心压缩机的内功率多级离心压缩机的效率通常指的内效率,而内效率是各级效率的平均值(4)原动机的输出功率(3)机械损失,机械效率和轴功率原动机的额定功率一般为3.6 性能与调节3.6.1 离心压缩机的性能3.6.2 压缩机与管网联合工作3.6.3 压缩机的串联与并联3.6.4 压缩机的调节方法及特点3.6.1 离心压缩机的性能3.6.1.1 性能曲线3.6.1.2 喘振工况3.6.1.3 堵塞工况3.6.1.4 性能曲线的变化规律3.6.1.1 性能曲线(1)性能曲线的形成(2) 性能曲线的特点(3)性能曲线的特点(4)最佳工况(5)稳定工作范围(1)性能曲线的形成(2) 性能曲线的特点(3)性能曲线的特点随着流量的减小,压缩机能提供的压力比将增大.在最小流量时,压力比达到最大. 离心压缩机有最大流量和最小流量两种极限流量;排除压力也有最大值和最小值. 效率曲线有最高效率点,离开该点的工况效率下降的较快.功率N与Qj .大致成正比,所以功率曲线一般随Qj增加而向上倾斜,但当ε-Qj曲线向下倾斜很快时,功率曲线也可能先向上倾斜而后逐渐向下倾斜.(4)最佳工况工况的定义:性能曲线上的某一点即为压缩机的某一运行工作状态(简称工况).最佳工况点:通常将曲线上效率最高点称为最佳工况点,一般应是该机器设计计算的工况点.如图所示,在最佳工况点左右两边的各工况点,其效率均有所降低.(5)稳定工作范围压缩机性能曲线的左边受到喘振工况的限制,右边受到堵塞工况限制,在这两个工况之间的区域称为压缩机的稳定工作范围.压缩机变工况的稳定工作范围越宽越好.3.6.1.2 喘振工况(1)压缩机喘振的机理(2)喘振的危害(3)防喘振的措施(1)压缩机喘振的机理旋转脱离压缩机的喘振(2)喘振的危害喘振造成的后果是很严重的,它不仅使压缩机的性能恶化,压力和效率显著降低,机器出现异常的噪声,吼叫和爆音,而且使机器出现强烈的振动,致使压缩机的轴承,密封遭到损坏,甚至发生转子和固定部件的碰撞,造成机器的严重破坏.(3)防喘振的措施操作者应具备标注喘振线的压缩机性能曲线,随时了解压缩机工况点处在性能曲线图上的位置.为偏于运行安全,可在比喘振线的流量大出5%~10%的地方加注一条防喘振线,以提醒操作者注意.降低运行转速,可使流量减少而不致进人喘振状态,但出口压力随之降低.在首级或各级设置导叶转动机构以调节导叶角度,使流量减少时的进气冲角不致太大,从而避免发生喘振.在压缩机出口设置旁通管道,如生产中必须减少压缩机的输送流量时,让多余的气体放空,或经降压后仍回进气管,宁肯多消耗流量与功率,也要让压缩机通过足够的流量,以防进入喘振状态.(3)防喘振的措施(续)在压缩机进口安置温度,流量监视仪表,出口安置压力监视仪表,一旦出现异常或端振及时报警,最好还能与防喘振控制操作联功d4与紧急停车联动.运行操作人员应了解压缩机的工作原理,随时注意机器所在的工况位置,熟悉各种监测系统和调节控制系统的操作,尽量使机器不致迅人喘损状态.一日进人喘振应立即加大流量退出喘振或市即停机.停机后,应经开缸检查确无隐患,方可再开动机器.3.6.1.3 堵塞工况流量达到最大时的工况即为最大流量工况.造成这种工况有两种可能:一是级中流道中某喉部处气流达到临界状态,这时气体的容积流量已是最大值,任凭压缩机背压再降低,流量也不可能再增加,这种情况称为"阻塞"工况.另一种情况是流道内并未达到临界状态,即未出现"阻塞"工况,但压缩机在偌大的流量下,机内流动损失很大,所能提供的排气压力已很小,几乎接近零能头,仅够用来克服排气管的流动阻力以维持这样大的流量,这也是压缩机的最大流量工况.由制造厂商提供的离心式压缩机的性能曲线图上一般都注明该压缩机的设计条件,例如气体介质名称,密度(或分子量),进气压力及进气温度等.因为如果运转时的气体介质,进气条件与设计条件不符,那么压缩机的运转性能就有别于所提供的性能曲线图.以如图形式表示的性能曲线与气体的性质和进气状态密切相关.如图所示,如果进气温度Ti不变,在相同容积流量Qi下,压缩重的气体所得到的压力比较大;反之,压缩轻的气体,所得的压力比较小.同样,假设压缩的是同一种气体介质,但进气温度Ti不同,进气温度较高的气体,共性能曲线在下方,进气温度较低的气体的性能曲线在上方.3.6.1.4 性能曲线的变化规律3.6.2 压缩机与管网联合3.6.2.1 管网特性曲线3.6.2.2 压缩机与管网联合工作3.6.2.3 平衡工况的稳定性所谓管网,一般是指与压缩机连接的进气管路,排气管路以及这些管路上的附件及设备的总称.但对于离心式压缩机来说,管网只是指压缩机后面的管路及全部装置.管网终端的压力应为:式中△P包括管网中的摩擦损失和局部阻力损失,A为总阻力损失的计算系数.3.6.2.1 管网特性曲线3.6.2.2 压缩机与管网联合工作某压缩机原来进气温度为30度,工作点在A点(见图),因生产中冷却器出了故障,使气温剧增到70度,这时压缩机突然出现了喘振,究其原因,就是因为进气温度升高,使压缩机的性能曲线下降,由线1下降为l'',而管网性能曲线未变,压缩机的工作点变到A'',此点如果落在喘振限上,就会出现喘振.例1 性能变化造成的喘振情况例2 性能变化造成的喘振情况某压缩机原在上图所示的A点正常运转,后来由于某种原因,进气管被异物堵塞而出现了喘振.分析其原因就是因为进气管被堵,压缩机进气压力从pi一下降为pi''.使机器性能曲线下降到l''线,管网性能曲线无变化,于是工作点变到A'',落入喘振限所致.例3 性能变化造成的喘振情况某压缩机原在转速为n下正常运转,工况点为A点(见上图).后因生产中高压蒸汽供应不足,作为驱动机的蒸汽轮机的转速下降到n2,这时压缩机的工作点A''落到喘振区,因此产生了喘振.压缩机串联工作可增大气流的排出压力,压缩机并联工作可增大气流的输送流量.但在两台压缩机串联或并联工作时,两台压缩机的特性和管网特性在相互匹配中有可能出现不能很好协调工作的情况,例如使总的性能曲线变陡,变工况时某台压缩机实际上没起作用,却自自耗功,或者某台压缩机发生喘振等.3.6.3 压缩机的串联与并联3.6.4 压缩机的调节方法及特点压缩机与管网联合工作时,应尽量运行在最高效率工况点附近.在实际运行中,为满足用户对输送气流的流量或压力增减的需要,就必需设法改变压缩机的运行工况点.实施改变压缩机运行工况点的操作称为调节.下面讨论几种压缩机的调节方法. 3.6.4.1 压缩机出口节流调节3.6.4.2 压缩机进口节流调节3.6.4.3 采用可转动的进口导叶调节(又称进气预旋调节)3.6.4.4 采用可转动的扩压器叶片调节3.6.4.5 改变压缩机转速的调节3.6.4.6 三种调节方法的经济性比较及联合采用两种调节3.6.4.1 压缩机出口节流调节3.6.4.2 压缩机进口节流调节调节压缩机进口管道中阀门开度是又一种简便且可节省功率的调节方法.如图所示,改变进气管道中的阀门开度,可以改变压缩机性能曲线的位置,从而达到改变输送气流的流量或压力.3.6.4.3 采用可转动的进口导叶调节3.6.4.4 采用可转动的扩压器叶片调节3.6.4.5 改变压缩机转速的调节图为用户要求压力p,不变而流量增大为qms''或减小为qms'',调节转速到n''或n",使性能曲线移动即可满足要求.3.6.4.6 三种调节方法的经济性比较及联合采用两种调节左图表示了进口节流,进气预旋和改变转速的经济性对比.其中以进口节流为标准.曲线1表示进口预旋比进口节流所节省的功率. 曲线2表示改变转速比进口节流所节省的功率.显然改变转速的经济性最佳.3.7 相似理论的应用3.7.1 相似理论的应用价值3.7.2 离心压缩机相似应具备的条件3.7.3 符合相似条件的性能换算3.7.4 通用性能曲线3.7.1 相似理论的应用价值相似理论在许多流体机械中均有重要的应用价值.应用相似理论进行性能换算可解决以下问题:按照性能良好的模型级或机器,可快速地设计出性能良好的新机器;将模化试验(如缩小机器尺寸,改变工质和进口条件等)的结果,换算成在设计条件或使用条件下的机器性能;相似的机器可用通用的性能曲线表示它们的性能;可使产品系列化,通用化,标准化,不仅有利于产品的设计制造,也有利于产品的选型使用.3.7.2 离心压缩机相似应具备的条件在流体力学和流体机器中,所谓流动相似,就是指流体流经几何相似的通道或机器时,其任意对应点上同名物理量(如压力,速度等)比值相等.由此就可获得机器的流动性能(如压力比,流量,效率等)相似.流动相似的相似条件有模型与实物或两机器之间几何相似,运动相似,动力相似和热力相似.对于离心压缩机而言,其流动相似应具备的条件可归结为几何相似,叶轮进口速度三角形相似,特征马赫数相等.而符合流动相似的机器其相似工况的效率相等.当两台机器符合相似条件时,只要知道一台机器的性能参数,则可通过相似换算得到另一台机器的性能参数.3.7.3 符合相似条件的性能换算右图为压缩机的通用性能曲线.它对于符合相似条件的机器,以及按相似条件组成系列化的所有机器均带来使用上的许多方便,故得到广泛的应用.3.7.4 通用性能曲线3.8 主要零部件及辅助系统3.8.1 叶轮3.8.2 密封结构3.8.1 叶轮。