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