第10次课 压气机 (3)
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压气机的热力过程概述和工作原理
二、余隙容积VC对理论耗功的影响
功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564
p 5
VC
3
2
设12和3 4两过程n相同
6
Wt
n n 1
p1V1
1
p2 p1
n1 n
4 V3
1 V
V1 V
n n 1
p14V4
1
p23 pp14
n1
n
p2 p3 p1 p4
Wt
n n 1
理想气体热力过程的p-v,T-s图
pT s v
T
sv
n0
p
n0 T
n 1
n 1
1 n k
p
nk
n
nvBiblioteka nk s可能的压气过程
(1)特别快，来不及换热 s n k
(2)特别慢，热全散走 T n 1 (3)实际压气过程 n 1 n k
p
p2
2T
2n
2s
p1
T
2n 2T
1 v
2s p2
p1
1 s
二、 理论耗功
以p1=0.1MPa，p2=2.5MPa， =0.04 计算。
单级压缩 二级压缩
1
1
V 1 n 1 1 0.04 251 1 0.04
l h
p2 5 p1
1 2
V V ,l V ,h 1 0.04 51 1 0.706
例题1
活塞式压气机把0.1MPa，298K的空气加压到2.5MPa。 试
1
0.525
二级压缩，中间冷却
若取 pa 0.2MPa
l
pa p1
0.2 0.1
第10次课 压气机 (3)
12
喘振机理 当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一
步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使 气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时 堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机 堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下， 于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄 的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积”起来，反压 又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。
32
4、双转子或三转子压气机
第五节 压气机气流控制系统
➢ 压气机容易发生喘振的工作状态和外部条件 起动及低功率状态 发动机转速（推力）下降过程 民用飞机打开反推 军机打开加力 歼击机作大过载机动飞行 使用操作不当
➢ 措施：中间级放气，双转子，进口可调导流叶片和多级 可调整流叶片并用——气流控制系统
29
4、双转子或三转子压气机
为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很 自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发 动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机 和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。 因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、 风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不 再受风扇的掣肘。
➢ 将压气机分成两个或三个转子，分别由各自的涡轮来带动，使
得一台高增压比的压气机成为两个或三个低增压比的压气机。
4、双转子或三转子压气机
为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度， 人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气 机和高压压气机工作在不同的转速之下，这样低压压气机 与低压涡轮联动形成低压转子，高压压气机与高压涡轮联 动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在 两个同心的传动轴上，当压气机的空气流量和转速前后矛 盾时，它们就可以自动调节，推迟了前面各级叶片上的气 流分离，从而增加了喘振裕度。
第5讲 压气机 ppt课件
•在静子叶片中的增压原理：减速增压
•在转子叶片中的增压原理：加功气机压缩功
根据能量方程，在绝热的条件下，外界加入气体的 功等于气体静焓增量及动能增量之和：
气体静焓增加是由于相对运动速度减小以及在旋转 坐标系中气流所处半径变化所致
压气机基元级对空气所作的功
3.1 压气机 (1)离心式压气机
图为早期涡轮喷气发 动机上的一个双面进 气离心式压气机。它 由进气系统、叶轮、 扩压器和集气管等四 部分组成。压气机通 过中间轴与涡轮相连 接。为了增加进气量 ，采用双面进气的叶 轮，这对于平衡作用 在轴承上的轴向力也 有好处。
叶轮的进口部分，为迎合气流相对运动的速度方向，做成向旋转 方向前弯。工作轮叶片之间呈径向辐射状的通道，气流通过工作 轮增加速度和压力。
流动损失
③端面损失：在叶型通道内壁和外壁形成附面层而引 起的摩擦损失称为端面损失。
④二次流动损失：由于叶栅通道中叶型凹部的压力高 于叶背部的压力，使一部分气体通过外壁和内壁附面 层从叶凹部流向叶背部，这种在附面层内发生气体潜 流而引起的损失称为二次流动损失。
⑤径向间隙损失：由于工作轮叶片和外壁之间有径向 间隙，一小部分气体通过径向间隙泄漏，使压气机效 率降低。
③通过测量压气机轴的扭矩和转速来计算压气机功 ④测量压气机进、出口气流的总温，然后用下式计算
用此式计算，无论压气机效率高低，其结果 总是正确的
为了降低燃气轮机的耗油率，压气机的增压比需要不 断提高；为了减轻燃气轮机的重量，希望尽量减少压气机 的级数。于是提高压气机各级增压比就显得十分重要。
只有增加压气机基元级对单位质量气体所作的功，才 能提高压气机基元级的增压比。
•③采用双轴或三轴结构。将压气机分成二个或三个转子 ，分别由各自的涡轮来带动，于是一台高增压比的压气机 就成为二个或三个低增压比的压气机。
•在转子叶片中的增压原理：加功气机压缩功
根据能量方程，在绝热的条件下，外界加入气体的 功等于气体静焓增量及动能增量之和：
气体静焓增加是由于相对运动速度减小以及在旋转 坐标系中气流所处半径变化所致
压气机基元级对空气所作的功
3.1 压气机 (1)离心式压气机
图为早期涡轮喷气发 动机上的一个双面进 气离心式压气机。它 由进气系统、叶轮、 扩压器和集气管等四 部分组成。压气机通 过中间轴与涡轮相连 接。为了增加进气量 ，采用双面进气的叶 轮，这对于平衡作用 在轴承上的轴向力也 有好处。
叶轮的进口部分，为迎合气流相对运动的速度方向，做成向旋转 方向前弯。工作轮叶片之间呈径向辐射状的通道，气流通过工作 轮增加速度和压力。
流动损失
③端面损失：在叶型通道内壁和外壁形成附面层而引 起的摩擦损失称为端面损失。
④二次流动损失：由于叶栅通道中叶型凹部的压力高 于叶背部的压力，使一部分气体通过外壁和内壁附面 层从叶凹部流向叶背部，这种在附面层内发生气体潜 流而引起的损失称为二次流动损失。
⑤径向间隙损失：由于工作轮叶片和外壁之间有径向 间隙，一小部分气体通过径向间隙泄漏，使压气机效 率降低。
③通过测量压气机轴的扭矩和转速来计算压气机功 ④测量压气机进、出口气流的总温，然后用下式计算
用此式计算，无论压气机效率高低，其结果 总是正确的
为了降低燃气轮机的耗油率，压气机的增压比需要不 断提高；为了减轻燃气轮机的重量，希望尽量减少压气机 的级数。于是提高压气机各级增压比就显得十分重要。
只有增加压气机基元级对单位质量气体所作的功，才 能提高压气机基元级的增压比。
•③采用双轴或三轴结构。将压气机分成二个或三个转子 ，分别由各自的涡轮来带动，于是一台高增压比的压气机 就成为二个或三个低增压比的压气机。
工程传热学-压气机的压气过程培训课件(ppt 31页)
12 pdv43pdv
( W s ) c ( m 1 m 3 )1 2 ( p d p 1 v 1 v p 2 v 2 ) (w s)c1 2pd (v p2v2p1v1)1 2pd 1 v 2d(p)v 1 2pd 1 v 2pd 1 v 2vd p1 2vdp
余隙容积对压气功的影响
设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同：
1 2pd p V 2(V 3 V 2)3 4pd p V 1(V 1 V 4)
p 1 p 4p 2 p 3 v 2 v 3 v 1 v 4
m 1 m 2 m 3 m 4
(Ws)cm1(12pdvp1v1p2v2) m3(43pdvp1v1p2v2)
设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同。
nn1RgT11
p2 p1
nn1
结论：将相同数量的气体压缩到同一压力，压 气机消耗的功量与无余隙时相同。或者说压 气机压气功量在有无余隙时都相同。
(ws)c nn1RgT11pp12nn1
余隙容积对排气量的影响
容积效率（volumetric efficiency）：
v
Ve Vh
V1 V4 Vh
解：
1 n
v
V 1 3
V h
p2 p1
1
当p2=0.6Mpa时：ηv=0.84 当p2=1.6Mpa时：ηv=0.59
例8-3 上例中为把0.1MPa、25℃的空气压缩到 1.6MPa，现采用一个有中间冷却器的两级压 气机。设压缩过程多变指数为1.25，余隙比为 0.05，试求容积效率及压气机消耗的轴功。
第八章 压气机(gas compressor)的压气过程
8-1 压气机的压气过程
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余隙容积对压气功的影响
设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同：
1 2pd p V 2(V 3 V 2)3 4pd p V 1(V 1 V 4)
p 1 p 4p 2 p 3 v 2 v 3 v 1 v 4
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设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同。
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nn1
结论：将相同数量的气体压缩到同一压力，压 气机消耗的功量与无余隙时相同。或者说压 气机压气功量在有无余隙时都相同。
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余隙容积对排气量的影响
容积效率（volumetric efficiency）：
v
Ve Vh
V1 V4 Vh
解：
1 n
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V 1 3
V h
p2 p1
1
当p2=0.6Mpa时：ηv=0.84 当p2=1.6Mpa时：ηv=0.59
例8-3 上例中为把0.1MPa、25℃的空气压缩到 1.6MPa，现采用一个有中间冷却器的两级压 气机。设压缩过程多变指数为1.25，余隙比为 0.05，试求容积效率及压气机消耗的轴功。
第八章 压气机(gas compressor)的压气过程
8-1 压气机的压气过程
燃气轮机教学ppt课件6压气机
轴流式压气机
n 一个亚声速级的压比只有1.05~1.28左右， n 一个超声速级的压比为1.5~2.0。 n 通常轴流式压气机都是多级的。
轴流式压气机
排气
T
排气
B轴
15级
B
C
进气
轴
进气
叶片越来越短 能量损失增加
离心式压气机
n 单级的压比高达3~8 n 但气体流动路线较曲折， 压缩效率较
低75％~85％。 n 受到材料强度的限制，工作叶轮的外
盘承受，使转子强度好。还可能达到最轻的质量。
在燃气轮机中应用广泛。 径向销钉转子 焊接转子
中心拉杆转子
径向销钉转子
盘鼓式转子
径向销钉孔周围应力集中 较严重，可能会产生裂纹。
径向销钉
主要在航空燃气轮机应用， 在重型燃机上基本不用。
花键传扭
盘鼓式 盘式
盘鼓式转子
焊接转子
—把轮盘在轮缘处焊接起来。
一个轮盘上装有数级动叶。 重型燃气轮机：电弧焊，工艺要求高。
二、压气机分类
活塞式压气机(又称容积式)
—利用气体容积的减少增压
供气压力较高 供气量较小 周期性的断续供气
伴随往复运动的振动
动力式压气机(又称叶片式)
—依靠高速旋转的叶片对气体做功实现压缩增压
供气压力相对低些 但供气量较大，且连续稳定
轴流式 气体流动方向大致平行于压气机旋转轴 离心式(径流式) 气体流动方向大致与旋转轴相垂直 混合式 同时具有轴流式与离心式工作轮叶片。
径向及圆周方向上都有梯度，且随时间而变，还需考虑气体粘性。
n 简化处理： n 取基元级，将三维流动简化为二维圆柱面流动的叠加； n 进一步简化： ①假设气流参数轴对称，或取周向平均值； ②气流的
第3章压气机.docx
第3章压气机3. 1概述3. 2轴流式压气机转子3. 3轴流式压气机静子3. 4压气机防喘系统3. 5压气机附属装置3.6压气机主要零件的常用材料3. 7离心式压气机＞功用：给气体做功，提高气体压力＞主要指标：增压比、效率、可靠性、维修性、外廓尺寸和重量等。
＞压气机基本类型：轴流式一WP6, WP8, WP7,WP13,斯贝离心式——WP5 混合式一ALF502根据转子的数目：单转子一WP6, WP双转子一WP7, WP13,斯贝三转子本课程主要研究轴流式压气机结构，对离心式和混合式只做一般介绍。
＞轴流式压气机■转子:高速旋转对气流做功的组合件。
•低压转子双转子涡扇发动机中，低压转子就是风扇转子或风扇转子和低压压气机转子的组合•高压转子■静子•包括机匣和整流器单转子涡喷发动机中：进气装置、整流器机匣和扩压器机匣双转子压气机中：进气装置、整流器机匣、扩压器机匣分流机匣（将内、外涵道的气流分开）中介机匣（将气流由低压引入高压）中压压气机图3 ■“典型的三转子压气机鳥压压气机来自淇轮的中压轴传动低压釉传动来自涡轮的高压传动3. 2轴流式压气机转子3.2.1转子的基本结构形式＞转子设计的基本矛盾■尺寸小、重量轻■转速高、负荷大■惯性力和力矩、气体力（轴向力和扭矩）＞要求■可靠的强度和结构刚性■良好的定心、定位■传力、传扭可靠■良好的平衡性＞基本结构形式：鼓式、盘式、鼓盘式3. 2轴流式压气机转子S 3. 5作用在压气机转子上的主要负荷肌一亀力；F,—机动芟行时的倾性力$ P*—•轴向力彳M(.—机动飞籽时的陀蚪力矩* 几一叶片的离心力］皿丁一转犷的扭矩* F K—转子质联的离心力(未标出)图玉6压气机转子的基本型式鼓式■ <b)fe式E (C加强的盘式$(d>鼓盘式3. 2轴流式压气机转子3.2.1转子的基本结构形式1 ■鼓式转子豉式转子（见图3.6（a））的基本构件是一圆柱形、橄榄形或圆锥形鼓筒（视气流通道形式而定八借安装边和螺栓与前■后半釉联接。
工程热力学(压气机的热力过程)
§9-5 多级压缩与级间冷却
一、多级压缩
1、多级压缩
气体经过多次压缩。
2、多级压缩的标志
中间冷却器（中冷器） 3、多级压缩的原因 ① 单级压缩压比有限 ② 多级压缩有优点 ③ 工艺要求
储气罐
中 冷 器 冷却水 进气口
高压缸 低压缸
二、级间冷却（1）
1、多级压缩p－v图
由于中冷器存在，多了等压冷却过程2-3，得 以省功
1
Ve
V
◆压缩循环是逆循环
Vc Vh
◆压缩过程和膨胀过程是热力过程
吸气量：指吸入状态的气量 Ve = Vh + Vc – V4'
§9-3 活塞式压气机的理论功耗
一、压气机中可能的压气过程
1、过程特别快，来不及换热。 s n k
2、过程特别慢，热全散走。 T
n 1
3、过程实际压气过程是
p
p2
2T
2n
2s
T
2T
p1
1
n 1nk
2 s p2 p1
2n
1
v
s
二、对压气机气缸冷却的作用
压气功为过程曲线所包围的面积 可见，等温压缩12T341功耗最少。 应该对压气机气缸进行冷却，
力使工质充分冷却使其尽量接近等温压缩 如气缸上设置翅片
气缸夹套内通水冷却等
p
p2
2T
2n
2s
p1
T
2T 2n
1
2s p2
p1
1
p2 p1
n
2、有余隙的压气功
p 3' 2
有余隙的工作循环，压气功为 3
过程曲线123'4'1所包围的面积 5 4'
第3章第一节压气机的原理和特性ppt课件
压气机的能量损失
1.压气机的特性与特性线 流量特性： 在转速、进气压力和进气温度一定时，压比和等熵效率随流量变化的关系，称为压气机的流量特性。 压气机的流量特性线： 通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线。 压气机的特性线组： 不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线组，称为压气机的特性线组。
压气机的类型及特点 压气机级的工作原理 压气机的特性 压气机的不稳定工况 压气机的结构
主要内容
（一）压气机的类型及特点
1.压气机的作用 ——向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压空气。 2.压气机的类型 轴流式：Axial-flow Type Air Compressor 离心式: Centrifugal-flow Type Air Compressor
轴流式压气机的结构
压气机的级 —— 由一列动叶片和紧跟其后的一列静叶片构成的压气机的基本工作单元。
第一级
世界各大燃气轮机公司采用的压气机
制造厂
GE发电
ABB-Alstom
Siemens
三菱重工
燃机型号（系列号）
MS9001FA
MS9001G/H
GT26
V94.3A
M701F
M701G
压气机型式、级数
代替圆周速度马赫数的定性准则数
（四）压气机的不稳定工况
典型的 不稳定工况
失速 喘振 阻塞
1.压气机的失速
(a)流量大于设计值 (b)流量小于设计值
叶背的边界层分离区易扩大
叶栅的失速 ——叶栅中体积流量减小时，叶栅背面边界层发生严重脱离，以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧增大的现象，称为叶栅的失速。 当压气机的某一级或某列叶栅失速时，压气机就进入失速状态。 叶栅失速的特征 ①一般先发生在叶栅的若干局部区域； ②局部失速区不是静止不动的，而是围绕压气机叶轮的轴线，以低于叶轮的速度与叶轮同向旋转； ③失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的20%～80%，对多级轴流式压气机为40%~60%。 ④在相对坐标系中，失速区以相对速度u’朝叶栅运动的相反方向传播。
1.压气机的特性与特性线 流量特性： 在转速、进气压力和进气温度一定时，压比和等熵效率随流量变化的关系，称为压气机的流量特性。 压气机的流量特性线： 通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线。 压气机的特性线组： 不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线组，称为压气机的特性线组。
压气机的类型及特点 压气机级的工作原理 压气机的特性 压气机的不稳定工况 压气机的结构
主要内容
（一）压气机的类型及特点
1.压气机的作用 ——向燃气轮机的燃烧室连续不断地供应高压空气。 2.压气机的类型 轴流式：Axial-flow Type Air Compressor 离心式: Centrifugal-flow Type Air Compressor
轴流式压气机的结构
压气机的级 —— 由一列动叶片和紧跟其后的一列静叶片构成的压气机的基本工作单元。
第一级
世界各大燃气轮机公司采用的压气机
制造厂
GE发电
ABB-Alstom
Siemens
三菱重工
燃机型号（系列号）
MS9001FA
MS9001G/H
GT26
V94.3A
M701F
M701G
压气机型式、级数
代替圆周速度马赫数的定性准则数
（四）压气机的不稳定工况
典型的 不稳定工况
失速 喘振 阻塞
1.压气机的失速
(a)流量大于设计值 (b)流量小于设计值
叶背的边界层分离区易扩大
叶栅的失速 ——叶栅中体积流量减小时，叶栅背面边界层发生严重脱离，以致脱离区占据大部分流道并引起流动损失急剧增大的现象，称为叶栅的失速。 当压气机的某一级或某列叶栅失速时，压气机就进入失速状态。 叶栅失速的特征 ①一般先发生在叶栅的若干局部区域； ②局部失速区不是静止不动的，而是围绕压气机叶轮的轴线，以低于叶轮的速度与叶轮同向旋转； ③失速区的圆周速度一般为叶轮圆周速度的20%～80%，对多级轴流式压气机为40%~60%。 ④在相对坐标系中，失速区以相对速度u’朝叶栅运动的相反方向传播。
压气机
两级压缩较单级压缩节省功＝ S2’23’’32’ 两级压缩较等温压缩节多耗功＝S122’1+S2’33’2’ 压缩级数越多，相较于单级压缩节省功越多，整个压缩过程也越接
近定温压缩。但级数过多会使机构复杂、造价增高、阻力损失增加
13
二、 级间压力的确定
两级压缩所需的总轴功为：
Ws Ws ,l Ws ,h
2－2’：气体在冷却器中定压冷却； 5－2’：冷却后气体吸入高压气缸过程
2’－3：高压气缸中气体压缩过程； 3－4：高压气缸排气过程；
12
2. 多级压缩和中间冷却的优点 （1）降低排气温度 单级压缩终了温度T3”>多级压缩和中间冷却终了温度T3
（2）节省功的消耗
单级压缩耗功＝S613’’46 两级压缩耗功＝ S61256 + S52’345
2S
1
1
(2) 按稳定流动能量方程计算： 因 QS 0 Ws、s H 2 H1
ห้องสมุดไป่ตู้
上式说明：绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体 的温度升高。
6
5. 多变压缩轴功
(1) 将V p V /p 代入理论轴功计算式积分得 Ws、n
n 1 p2 n n n 1 Vdp p1V1 mR T1 T2 S12n341 p1 n 1 n 1 1 2n
（2）各级所消耗轴功相等
对于两级压缩,压缩1kg质量气体，各级消耗的轴功分别为 ws ,1 n n R T1 T2 p1v1 p2v2 n 1 n 1 n ws ,2 R T2' T3 n 1 T1 T2' , T2 T3 ws ,1 ws ,2
课件：08压气机的压气过程-wyz-2013.12.3(录像,2学时)
p1 p2
(ws )c min
2n n 1
RgT1[1
(
p2 )(n1) p1
n]
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
18
Answer ：
当压气机的各级多变指数相同、各级增压比相同、且 采用中间冷却措施冷却到初始温度时，压气机耗功最少， 且各级耗功量相等。
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
p1v1
1
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(n1)
n
n n1
RgT1
1
p2 p1
(n1)
n
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
7
例8-1 （p145） 有一台活塞式空气压缩机，其气缸有水套冷却。 若把空气由0.1MPa、17℃的状态压缩到0.6MPa，按示功图求得压 缩过程的多变指数为1.3。设压缩过程为可逆过程，试求压气机消 耗的功及冷却水带走的热量，并与具有相同初始状态、终了压力 的可逆绝热压缩及可逆定温压缩的压气过程相比较。
T2 )
1.4 0.4
0.2871 (290 483.9)
194.8kJ/kg
q12,s 0
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
9
对可逆定温压缩过程
w s ,T
RgT1 ln
p1 p2
0.2871 290 ln 0.1 149.2kJ/kg 0.6
q12,T
T1s12
RgT1 ln
容积效率
V
V1 V4 Vh
1
V3 Vh
p2 p1
1
n
1
VVh3↑、 pp↑12、 ↓→n ↓。V
(ws )c min
2n n 1
RgT1[1
(
p2 )(n1) p1
n]
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
18
Answer ：
当压气机的各级多变指数相同、各级增压比相同、且 采用中间冷却措施冷却到初始温度时，压气机耗功最少， 且各级耗功量相等。
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
p1v1
1
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(n1)
n
n n1
RgT1
1
p2 p1
(n1)
n
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
7
例8-1 （p145） 有一台活塞式空气压缩机，其气缸有水套冷却。 若把空气由0.1MPa、17℃的状态压缩到0.6MPa，按示功图求得压 缩过程的多变指数为1.3。设压缩过程为可逆过程，试求压气机消 耗的功及冷却水带走的热量，并与具有相同初始状态、终了压力 的可逆绝热压缩及可逆定温压缩的压气过程相比较。
T2 )
1.4 0.4
0.2871 (290 483.9)
194.8kJ/kg
q12,s 0
2021年5月16日
第八章 压气机的压气过程
9
对可逆定温压缩过程
w s ,T
RgT1 ln
p1 p2
0.2871 290 ln 0.1 149.2kJ/kg 0.6
q12,T
T1s12
RgT1 ln
容积效率
V
V1 V4 Vh
1
V3 Vh
p2 p1
1
n
1
VVh3↑、 pp↑12、 ↓→n ↓。V
压气机思考题
第一章1.压气机的分类方法有哪些？答:工质的流动方向：轴流式，离心式，斜流式，混合式工质压强提高的程度：风扇，通风机，鼓风机，压缩机工质的性质：气体：压气机，液体，泵2，离心式压气机和轴流式压气机各自的优缺点？,轴流式：优点：1，迎风面积小；2，适合于多级构造；3，高压比时效率高；4，流通能力强；5，在设计和研究方法上，可以采用叶栅理论。
缺点：叶片型线复杂，制造工艺要求高，以及稳定工况区较窄、在定转速下流量调节范围小等方面那么是明显不及离心式压缩机。
离心式：优点：1，单级增压比高；2，构造简单、制造方便；3，叶片沾污时，性能下降小；4.，轴向长度小；5，稳定工作范围大。
缺点：3简述压气机的工作原理？工作叶片扩X 通道对气流做工Lu 回收局部动能 气流工作轮压强增加动能上升整流器压强增加流向调整第二章1、 什么是轴流压气机的基元级？为什么要提出基元级概念？答：○1基元级：用两个与压气机同轴并且半径差∆r →0的圆柱面，将压气机的一级在沿叶高方向截出很小的一段，这样就得到了构成压气机级的微元单位—基元级。
○2在基元级上，可忽略参数在半径方向的变化，故利用基元级将实际压气机内复杂三元流动简化为二维模型——降维，便于做研究，故提出了基元级。
2、压气机基元级增压比和等熵效率如何定义？答：基元级增压比：级静叶姗出口气压和工作轮进口气压之比。
等商效率：气体等熵压缩功与实际耗用功之比。
3、何为压气机基元级的理论功？计算方法有哪些？答：单位质量流体获得的功Lu 即为基元级的理论功。
形式：○1○22222221221c c w w Lu -+-= ○3*1*2h h Lu -=○4S f R f L L C C dpLu ,,2123312+++-+=⎰ρ4、试画出压缩过程的温熵图，并指出理论功、多变压缩功、等熵压缩功和热阻功、摩擦损失功所对应的面积,热阻功是怎么引起的？答理论功Lu=A bd3*fb ；摩擦损失功=A cd3*1*c ；多变滞止压缩功=A bc1*3*fb ；等熵滞止压缩功=A bc3*ifb ；热阻功=A 1*3*3*i ；热阻功引起的原因：○1尾迹损失，上下外表附面层在尾缘回合后形成的涡流，由于粘性作用，旋涡运动消耗动能转变我热能损失；○2尾迹和主流区的掺混，同时由于)(12u u W W u Lu -=粘性作用，使动能转变为热能损失。
压气机工作原理
压气机工作原理
压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在许多工业领域中都有着广泛
的应用。
压气机的工作原理主要是通过叶片的旋转运动，使气体受到压缩，从而增加气体的压力。
下面我们将详细介绍压气机的工作原理。
首先，压气机的工作原理可以分为动力原理和压缩原理两个方面。
动力原理是
指压气机通过外部动力源（如电动机、内燃机等）驱动叶片旋转，从而产生气体的流动。
而压缩原理则是指当气体通过叶片旋转时，叶片对气体施加压力，使气体受到压缩，从而增加气体的压力。
其次，压气机的工作原理可以根据叶片结构分为离心式和轴流式两种类型。
离
心式压气机的叶片布置成圆周状，气体在叶片的作用下被甩到离心力场中，从而增加气体的压力。
轴流式压气机的叶片则呈螺旋状，气体在叶片的作用下沿着轴向流动，从而增加气体的压力。
另外，压气机的工作原理还与其工作过程密切相关。
压气机的工作过程可以分
为吸气、压缩和排气三个阶段。
在吸气阶段，气体被吸入压气机内部；在压缩阶段，气体受到叶片的作用而被压缩；在排气阶段，压缩后的气体被排出压气机。
最后，压气机的工作原理还受到一些因素的影响，如叶片数量、叶片材料、叶
片转速等。
这些因素会影响到压气机的工作效率和性能。
总的来说，压气机的工作原理是通过叶片的旋转运动，使气体受到压缩，从而
增加气体的压力。
压气机的工作原理涉及到动力原理、压缩原理、叶片结构、工作过程和影响因素等多个方面。
深入了解压气机的工作原理，有助于我们更好地应用和维护压气机设备，提高其工作效率和性能。
《压气机特性》课件
未来压气机的发展趋势包括高能 效、轻量化、低噪音和智能化等 方向，以满足更加严格的环保和
能源效率要求。
面临的挑战包括如何进一步提高 压气机的能效和可靠性、如何降 低制造成本和提高生产效率等。
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压气机工作原理
总结词
压气机通过一系列的旋转或往复运动，将气体压缩并提高其压力。
详细描述
压气机有多种类型，但其基本原理都是通过某种形式的运动，如旋转或往复，来 压缩气体。在旋转式压气机中，叶片的旋转使气体在离心力的作用下被压缩。在 往复式压气机中，气体的压缩是通过活塞的往复运动实现的。
压气机分类
总结词
某型汽车发动机压气机优化设计
某型压缩机压气机优化设计
采用模拟退火算法对压气机涡轮进行优化 ，提高了发动机的燃油经济性和动力性。
采用梯度下降法对压气机叶轮进行优化， 提高了压缩机的效率和稳定性。
优化设计软件介绍
MATLAB
一款功能强大的数值计 算和数据分析软件，支 持多种优化算法和工具
箱。
Simulink
模拟退火算法
借鉴固体退火过程的物理现象 ，通过随机搜索来寻找最优解
。
梯度下降法
基于目标函数的梯度信息，沿 着函数值下降最快的方向寻找
最优解。
优化设计实例
某型航空发动机压气机优化设计
某型燃气轮机压气机优化设计
通过采用遗传算法对压气机叶片进行优化 ，提高了压气机的效率和可靠性。
采用粒子群优化算法对压气机流道进行优 化，降低了压气机的能耗和噪音。
一款基于图形的仿真软 件，可用于压气机系统
的建模和仿真分析。
ANSYS Fluent
一款流体动力学仿真软 件，可用于压气机的一款三维CAD软件，可 用于压气机的几何建模
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和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。
因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、 风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不 再受风扇的掣肘。
31
航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
但和双转子发动机相比，三转子发动机的结构进一 步变得复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴 转子，支撑结构更加复杂，轴承的润滑也更加困难。三
的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太大，涵道比自
然也上不去，而涵道比越高的发动机越省油。低压压气机 为了迁就风扇也不得不降低转速和单级增压比，单级增压 比降低的后果就是不得不增加压气机的级数来保持一定的 总增压比。这样一来压气机的重量就难以下降。
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航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很 自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发 动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机
航空发动机原理和结构
航空发动机核心机
压 气 机
1
航空发动机原理和结构
主要内容
第一节 概述
第二节 压气机工作原理
第三节 压气机构造 第四节 压气机防喘措施 第五节 压气机气流控制系统 第六节 压气机附属装置 第七节 离心式压气机
2
航空发动机原理和结构
第四节 压气机防喘措施
压气机喘振的定义 产生喘振的机理 防喘措施
压气机容易发生喘振的工作状态和外部条件 起动及低功率状态 发动机转速（推力）下降过程 民用飞机打开反推 军机打开加力 歼击机作大过载机动飞行 使用操作不当 措施：中间级放气，双转子，进口可调导流叶片和多级 可调整流叶片并用——气流控制系统
航空发动机原理和结构
第五节 压气机气流控制系统 一般组成：
与低压涡轮联动形成低压转子，高压压气机与高压涡轮联
动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在 两个同心的传动轴上，当压气机的空气流量和转速前后矛 盾时，它们就可以自动调节，推迟了前面各级叶片上的气 流分离，从而增加了喘振裕度。
28
航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
然而双转子结构的发动机也并不是完美的。在双转子 结构的涡扇发动机上，由于风扇通常和低压压气机联动， 风扇为了迁就压气机而必须在高转速下运行，高转速带来
气活门以备不时之需。比如在JT9D涡扇发动机上，普拉
特·惠特尼公司就分别在高、低压压气机的第4、9、15 级上保留了三个放气活门。"昆仑"发动机也采用了先进 的机匣处理措施，以及数字式防喘控制系统。
33
航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
航空发动机原理和结构
第五节 压气机气流控制系统
53
航空发动机原理和结构
第七节
离心压气机
航空发动机原理和结构
第七节
离心压气机
离心式压气机的空气流量为数公斤至数十公斤每秒。
亚音速离心式压气机的增压比约为4.5,超音速离心式压气
机可达8～10，效率约为0.78。
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航空发动机原理和结构
第七节
离心压气机
离心式压气机的特点及应用
与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的特点 不宜用于高速飞行的大推力发动机上 具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点 在早期中小推力发动机以及近期小型发动机上得到了应 用 早期离心式压气机单级增压比为3.0-4.5，效率为0.75-0.78 60年代借助于数值流场计算技术使增压比达到6-8 组合压气机（前面加上1-2级超跨音速轴流压气机），应用 于性能良好的小型风扇发动机
航空发动机原理和结构
13
航空发动机原理和结构
喘振机理 当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一 步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使 气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时 堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机 堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下，
航空发动机原理和结构 3、 压气机防喘系统
防喘措施： 1、放气机构 2、旋转一级或数级导流叶片 3、机匣处理 4、采用双轴或三轴结构
航空发动机原理和结构
防喘措施 1、放气机构——从压气机某一个或数个中间截面放气
目的：避免气流堵塞，增加前几级压气机的空气流量，避免前几级 因攻角过大而产生气流分离。 放气机构类型： 放气活门——双转子发动机，WP7 放气带——WP6，WP8 放气窗——大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气 使用注意点：在发动机起动和低转速范围内打开，接近发动机设 计状态时关闭；放气孔的位置和排出空气的数量需要根据具体情况 经过试验进行选择； 优缺点：比较简单、效果好。 使用中不经济，需要把已经压缩过（10～25%）的空气放 到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功。不经 济。
篦齿封严 蜂窝封严 石墨＋篦齿 刷式封严
航空发动机原理和结构
1、 封气装置
航空发动机原理和结构
1 、 封气装置
航空发动机原理和结构
各种不同的典型密封装置
1. 封 气 装 置
航空发动机原理和结构
1. 封 气 装 置
各种不同的典型密封装置
航空发动机原理和结构
蜂窝封严和刷式封严
航空发动机原理和结构
航空发动机原理和结构
一、压气机喘振
压气机喘振是气流沿压气机轴向发生的 低频率、高振幅的气流振荡现象，它产生 很大的激振力，导致强烈的机械振动，破 坏性很大。
4
航空发动机原理和结构
压气机喘振的主要特征
音调低而沉闷； 非常强烈的机械振动； 转速不稳定； 推力突然下降并大幅波动。 压气机出口总压和流量大幅度波动；
航空发动机原理和结构
航空发动机原理和结构
航空发动机原理和结构
二、喘振的产生
喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气
机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引
发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发
动机空中停车甚至发动机损坏。衡量发动机喘振性能 的指标叫做"喘振裕度"，就是说发动机的进气口流量 变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达到15％甚 至 20％以上。
航空发动机原理和结构
不需要采用防冰措施
航空发动机原理和结构
第七节
离心压气机
离心式压气机由导风轮、叶轮、扩压器等组成(下图)。
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航空发动机原理和结构
第七节
离心压气机
空气由进气道进入压气机、经过与叶轮一起旋转的
导风轮的导引进入叶轮。在高速旋转叶轮作用下，空气
由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，压力也逐渐提高， 由叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，压力再次提 高，最后由出气管流出压气机。
转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，可
是英国的罗尔斯·罗伊斯公司还是对它情有独钟。 罗·罗公司的RB-211涡扇发动机上用的就是三转子结构， 转子数量的增加带来了风扇、压气机和涡轮的优化。该 型发动机装备在许多型号的客机上。
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航空发动机原理和结构
4、双转子或三转子压气机
为了千方百计提高压气机的喘振裕度，除了采用双 转子压气机外，中间级放气以及机匣处理等措施已逐渐 被广泛运用。在很多现代化的发动机上人们都保留了放
航空发动机原理和结构
2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片） 进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片
航空发动机原理和结构
2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片） 多级可调静子叶片
可以使第一级后面的若干级转子叶片进口气流的攻角也接近 设计状态的数值。
航空发动机原理和结构
3、机匣处理
航空发动机原理和结构
航空发动机原理和结构
功 角: i 1k 1
＞1正 功 角
1k
＜1负 功 角
1k
1零 功 角
1k
航空发动机原理和结构
w1 -i w1
+i w1
u
i 1c 1
当流量减小时： i 1c 1产 生 正 攻 角 ， 叶 背 分 离 当流量增大时： i 1c 1产 生 负 攻 角 ， 叶 盆 分 离
2 、 间隙控制装置
目的：减少叶尖漏气，进一步提高发动机的性能和效率。 分类： 主动间隙控制： 高压压气机后段采用双层机匣，外层承力件，内 层是压气机气流通道外廓，双层间形成环形腔。在发 动机不同状态下，向环形腔内通以不同温度和压力的 空气，与转子内腔配合，使机匣与转子的径向变形协 调一致，从而保证较小的间隙值。 被动间隙控制： 双层机匣采用特殊结构（悬臂式机匣，环形顶板 缓冲器） 隔热材料和隔热罩
于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄
的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积”起来，反压 又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。
航空发动机原理和结构
喘振机理 通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机 的流量大、流速高、可压缩的空气在本身惯量和压气机给 予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。
航空发动机原理和结构
解决方法：1、中间级放气
放气活门
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航空发动机原理和结构
放气带
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航空发动机原理和结构
WP—6放气窗口
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航空发动机原理和结构
2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片） 进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片
目的：当压气机在非设计状态工作时，通过改变叶片角度（或叶身 扭转）来使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片进口气流 的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除了叶背上的气流分离，避免 喘振。
和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。