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离心式压缩机原理介绍

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。

压缩机的分类

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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。

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;


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。
  • 进气状态:一般指进口处气体当时的温度、压力。
  • 重量流量:一秒时间内流过气体的重量。
    容积流量:一秒时间内流过气体的体积。
    表压(G):以当地大气为基准所计量的压强。
    绝压(A):以完全真空为基准所计量的压强。
  • 真空度:与当地大气负差值。
  • 压比:出口压力与进口压力的比值。
  • 比容:单位质量的物质所占有的容积,符号V表示,数值为密度的倒数。
2、离心式压缩机性能参数:


  • 离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、有效功率、效率、轴功率、转速、压缩比和温度。
  • 流量:单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体量,通常以体积流量和质量流量两种方法来表示。
  • 体积流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体体积,其单位为m³/s。因气体的体积随温度和压力的变化而变化,当流量以体积流量表示时,须注明温度和压力。
  • 质量流量——是指单位时间内流经压缩机流道任一截面的气体质量,其单位为kg/s。
  • 排气压力:即指压缩机出口压力。
  • 有效功率:有效功率是指在气体的压缩过程中,叶轮对气体所作的功,绝大部分转变为气体的能量,另有一部分能量损失,该损失基本上包括流动损失、轮阻损失和漏气损失三部分,我们将被压缩气体的能量与叶轮对气体所作功的比值称为有效功率。
  • 轴功率:离心式压缩机的转子在为气体升压提供有用功率,以及在气体升压过程中产生的流动损失功率、轮阻损失功率和漏气损失功率外,其本身也产生机械损失,即轴承的摩擦损失,这部分功率消耗约占总功率的2%~3%。
  • 如果有齿轮传动,则传动功率消耗同样存在,约占总功率的2%~3%。以上六个方面的功率消耗,都是在转子对气体作功的过程中产生的,它们的总和即为离心式压缩机的轴功率。轴功率是选择驱动机功率的依据
  • 效率:效率主要用来说明传递给气体的机械能的利用程度。由于气体的压缩有等温压缩、绝热压缩和多变压缩等三种过程,所以,压缩机的效率也有等温效率、绝热效率和多变效率之分。
  • 转速:转速是指压缩机转子旋转的速度。其单位是r/min。
  • 压缩比:出口压力与进口压力的比值。
  • 温度:一般用t℃表示,工程上也用绝对温度TK来表示,两者换算关系为TK=t+273
3、离心式压缩机级的性能曲线一般具有以下特点


(1)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。反过来说,如果压缩机的背压有所降低的话,其流量也将自动增加。离心压缩机流量和压力比的关系是一一对应的,流量与其它参数的关系也是对应的关系,表现在各条性能曲线上。
(2)离心式压缩机有最大流量和最小流量两个极限流量;当然,排出压力也有最大值和最小值。
(3)效率曲线有最高效率点,离开该点的工况效率下降较快;
(4)功率N与Ghrh大致成正比,所以功率曲线一般是随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。

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2023-05-25 本文被阅读 352 次
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