轴流压缩机

第一章概述

第一节分类

轴流压缩机是气体压缩机械的一种型式。气体压缩机械的类型很多，下面根据我国具体情况，简述一下常见的分类方法。

一、气体压缩机械的分类

二、透平式压缩机械的分类

1．按气气流运动方向分类

离心式——气体在压缩机内沿离心方向（或半径方向）流动，也称径流。

轴流式——气体在压缩机内沿与转轴平行方向流动。

混流式——气体在压缩机内的流动方向介于离心式和轴流式之间。

图1—1列出了透平式压缩机械的三种通流形式。

2．按压力分类

透平式压缩机械按出口压力高低可分为通风机、鼓风机和压缩机。

通风机：指大气压力为101.32KPa，温度为20℃，出气口全压值小于15 KPa（表压）

的风机。

鼓风机：指升压在15KPa～20OKPa（表压）之间或压比大于1．15小于3的风机。

压缩机：指升压大于200KPa（表压）或压比大于3的风机。

3．按用途分类

根据风机用于某种装置的名称或者以通过风机的介质名称来命名分类。如高炉鼓风机、空气分离压缩机、锅炉引风机、烧结鼓风机、煤气鼓风机。天然气压缩机、氧气压缩机等。

图1－2中表示了各类压缩机的使用范围

表1－l中对透平式压缩机和容积式压缩机的特点进行了比较。

三、透平机械

透平是外来语Turbine的音译技术名称，可意译为涡轮机械，它泛指具有叶片或叶轮的动力机械，如汽轮机、燃气轮机和水轮机（有时也称为蒸汽透平、燃气透平和水力透平）和风能装置中的风力透平等。对于具有叶片或叶轮的压缩机械，原则称为透平式压缩机和透平式泵。透平机械中还包括液力透平传动装置，如液力偶合器等。

轴流式压缩机属于透平机械类。有时也将汽轮机，燃气轮机和透平式压缩机统称热力透平机械。

表1—1 透平式压缩机和容积式压缩机的特点比较

透平式压缩机容积式（以活塞式为例）压缩机

（1）流量大。如果与活塞式的具有相同流量的压缩机相比较，透平式压缩机的尺寸

要小得多。出口压力变化幅度小。（2）输气均匀，无脉动，气体无油污染。（1）排气压力可以在较大的范围内波动，高压力、小流量区域尤为合适。（2）输气脉动，进排气流速低、机组热效率高。

第二节 透平压缩机的主要参数和术语

一、表征性能的主要参数

1．流量

容积流量：指单位时间内流经风机的气体容积，习惯上均指进气容积流量多，用Qj 表

示,其单位为m 3/s,m 3/min,m 3/h 在冶金、石油、化工及空气分离等流程中应用的压缩机，常以

标准状态下的容积流量为指标，称作标准容积流量，用Q N 表示，其单位为N m 3/min ,Nm 3/h 。

质量流量：指单位时间内流经风机的气体质量，用G 表示，其单位为Kg/s,Kg/min 。

2．压力

气体在单位面积的容器壁上所作用的力叫气体压力，其单位有某mmH 2O ，mmHg ，

kgf/cm 2，Pa ，bar ，MPa 。

1Mpa=10 bar=106 Pa

压力单位换算详见表1－2。

动压：单位体积气体流动时所具有的能量。用Pd 表示。

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c P

d ρ=

静压：单位体积气体所具有势能，垂直作用在壁面上。用表示。

全压：单位体积气体所具有的总能量。全压等于动压和静压之和，用P 表示，即

Pst Pd P +=

表压力：用压力表测量所指示的压力。用Pg 表示。

绝对压力：气体的真实压力，即表压力加上当地大气压。用Pa 表示。

进口压力：指压缩机进口法兰处的气体压力。用Pj 表示。

出口压力：指压缩机出口法兰处的气体压力。用Pc 表示。

压比：指压缩机进口压力和出口压力之比。用ε表示。

Pj

Pc =ε 3．功率

单位时间所作的功叫功率，常用单位是kW 。

有效功率：用来提高气体压力所消耗的功率。用N 有表示。

内功率：用于提高气体压力和克服内损失（流动和泄漏）所消耗的功率。N i 表示。

轴功率：用于提高气体压力和克服内、外损失（机械损失）所消耗的功率，也就是驱动

压缩机所需要的功率。用N s 表示。

4．效率

效率是评价透平压缩机质量的重要指标之一，用η表示。效率是相对值，为无因次量。

对透平压缩机来说，它表示气体经过压缩后，气体所获得的有效功与实际耗功的比值，即

实际耗功

气体获得的有效功=η 由于气体在压缩过程中要发生各种损失，所以效率总是小于1的。透平压缩机多变效率

通常为0.70~0.90。

多变效率：指多变压缩功hpol 与实际总耗功htot 之比。用ηpol 表示。

绝热功率：指绝热压缩功had 与实际总耗功htot 之比。用ηad 表示。

等温效率：指等温压缩功his 与实际总耗功htot 之比。用ηis 表示。

5．转速

指压缩机转子在单位时问内的转动速度，用n 表示，其单位为r/min （转／分）。

6．温度

一般用摄氏温度t ℃表示，在工程上多采用绝对温度TK 来表示，两者之 间的换算关

为

TK ＝t ℃＋273

每台压缩机必须标出其流量、压力、转速、功率等主要性能参数，并注明其进气条件（进

气压力、温度、相对湿度）和气体介质。

二、主要术语

1．标准状态：指压力为 76 0mmHg ，温度为0℃的干空气。

2．湿度：表示大气干湿程度的物理量。

3．绝对湿度：指单位体积空气中所含的水蒸气质量。

4．相对湿度：指单位体积空气中实际所含水蒸气密度和同温度下饱和水蒸气密度的百

分比值。用φ表示。

5．多变压缩过程：压缩过程与外界有（或无）热交换，过程方程指数为m 的压缩过程。

1＜m ＜K 。

6．绝热压缩过程：压缩过程与外界没有热交换，过程方程指数为K 的压缩过程。

7．等温压缩过程：保持温度不变的压缩过程，过程方程指数为1。

8．气体常数R ：R ＝μ（μ是分子量），对每一种气体它是一个常数，单一气体可以查表，

混合气体可以计算。

9．绝热指数K ：气体的定压比热预定容比热之比。

10．马赫数M ：表征气体可压缩性的无因次数，等于气流速度与当地音速的比值。

11．雷诺数Re ：表征粘性流体流动状态的无因次数，等于惯性力与粘性力的比值。

12．几何相似：两台风机流道的所有几何尺寸（包括流道表面粗糙度）对应值之比等常