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　　版本可编辑.欢迎下载支持.1word版本可编辑.欢迎下载支持.离心式压缩机原理教程§1离心式压缩机的结构及应用排气压力超过34.3×104N/m2以上的气体机械为压缩机。压缩机分为容积式和透平式两大类，后者是属于叶片式旋转机械，又分为离心式和轴流式两种。透平式主要应用于低中压力，大流量场合。离心式压缩机用途很广。例如石油化学工业中，合成氨化肥生产中的氮，氢气体的离心压缩机，炼油和石化工业中普遍使用各种压缩机，天然气输送和制冷等场合的各种压缩机。在动力工程中，离心式压缩机主要用于小功率的燃气轮机，内燃机增压以及动力风源等。离心压缩机的结构如图8-1所示。高压的离心压缩机由多级组成，为了减少后级的压缩功，还需要中间冷却，其主要可分为转子和定子两大部分。分述如下：1.转子。转子由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、联轴器等主要部件组成。2.定子。由机壳、扩压器、弯道、回流器、轴承和蜗壳等组成。图8-1离心式压缩机纵剖面结构图版本可编辑.欢迎下载支持.2word版本可编辑.欢迎下载支持.(1:吸气室2:叶轮3:扩压器4:弯道5:回流器6:涡室7，8:密封9:隔板密封10:轮盖密封11:平衡盘12:推力盘13:联轴节14:卡环15:主轴16:机壳17:轴承18:推力轴承19:隔板20:导流叶片)§2离心式压缩机的基本方程一、欧拉方程离心式压缩机制的流动是很复杂的，是三元，周期性不稳定的流动。我们在讲述基本方程一般采用如下的简化，即假设流动沿流道的每一个截面，气动参数是相同的，用平均值表示，这就是用一元流动来处理，同时平均后，认为气体流动时稳定的流动。根据动量矩定理可以得到叶轮机械的欧拉方程，它表示叶轮的机械功能变成气体的能量，如果按每单位质量的气体计算，用表示，称为单位质量气体的理论能量：版本可编辑.欢迎下载支持.3word版本可编辑.欢迎下载支持.（8-1）版本可编辑.欢迎下载支持.4word版本可编辑.欢迎下载支持.式中和分别为气体绝对速度的周向分量，和叶轮的周向牵连速度，下标1和2分别表示进出口。利用速度三角形可以得到欧拉方程的另一种形式：版本可编辑.欢迎下载支持.5word版本可编辑.欢迎下载支持.（8-2）二、能量方程版本可编辑.欢迎下载支持.6word版本可编辑.欢迎下载支持.离心式压缩机对于每单位质量气体所消耗的总功，可以认为是由叶轮对气体做功，内漏气损失版本可编辑.欢迎下载支持.7word版本可编辑.欢迎下载支持.和轮组损失所组成的。版本可编辑.欢迎下载支持.8word版本可编辑.欢迎下载支持.首先根据能量守恒定律可以得到：（8-3）版本可编辑.欢迎下载支持.9word版本可编辑.欢迎下载支持.式中为输入的热量，为内能，为压能，版本可编辑.欢迎下载支持.10word版本可编辑.欢迎下载支持.为动能。那么（8-3）式表示：叶轮对气体所做功，加上外界传入的热量等于压缩机内气体的内能，压能和动能的增加之和。可以把内漏气损失和轮阻损失看版本可编辑.欢迎下载支持.11word版本可编辑.欢迎下载支持.成是传入到气体内的热量，因为损失和版本可编辑.欢迎下载支持.12word版本可编辑.欢迎下载支持.转化成热量会使机内气体的温度升高。那么：版本可编辑.欢迎下载支持.13word版本可编辑.欢迎下载支持.(8-4)就会得到（8-5）那么压气机所做的总功等于气体的焓增和动能的增加。三、伯诺里方程对于可压缩的气体，压缩机中的伯诺里方程可以用下式表示：版本可编辑.欢迎下载支持.14word版本可编辑.欢迎下载支持.（8-6）版本可编辑.欢迎下载支持.15word版本可编辑.欢迎下载支持.式中：为压缩机中从进口1到出口2之间的流动损失，积分表示压缩机压缩过程的压缩功，与变化的过程有关。（8-6）式可以从热力学第一定律和能量方程（9-3）式得出，热力学第一定律的微分形式为：版本可编辑.欢迎下载支持.16word版本可编辑.欢迎下载支持.(8-7)即系统能量的增加等于传入的热量与绝对功之和，其中为比容，积分（8-7）式得到：版本可编辑.欢迎下载支持.17word版本可编辑.欢迎下载支持.（8-8 ） 其 中 (8-9) 版本可编辑.欢迎下载支持. 18word 版本可编辑.欢迎下载支持. 是流动损失， 、 为出口和进口的焓。 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 19word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 上 两 式 与 式 （ 8-4 ） （ 8-5 ） 结 合 可 以 得 到 式 （ 8-6 ） 式 ， （ 8-6 ） 与 式 （ 8-2 ） 比 较 ， 得 出 ： （ 8-10 ） 式 （ 8-10 ） 中 为 压 缩 功 表 示 为 了 提 高 压 力 所 做 的 功 ， 压 力 的 提 高 由 叶 轮 通 道 进 出 口 的 动 能 减 少 版本可编辑.欢迎下载支持. 20word 版本可编辑.欢迎下载支持. 和离心力所做的功 ( )组成，并且要减去流动损失部分。压 缩功与叶轮中的气体变化过程有关。 版本可编辑.欢迎下载支持. 21word 版本可编辑.欢迎下载支持. 1． 等温过程。用 表示压缩功 （8-11 ） 2． 绝热过程 版本可编辑.欢迎下载支持. 22word 版本可编辑.欢迎下载支持. 对于完全绝热过程 ， 。其过程方程为： 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 23word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . =常 数 或 ＝ 常 数 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 24word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 绝 热 过 程 压 缩 功 为 ： （ 8-12 ） 版本可编辑.欢迎下载支持. 25word 版本可编辑.欢迎下载支持. 3． 多变过程的压缩功 为： （8-13 ） 四、压缩过程在T—S 图上的表示 热力学第二定律的表达式为： 版本可编辑.欢迎下载支持. 26word 版本可编辑.欢迎下载支持. （8- 14） 式中S 为熵。在T—S 图中， 为过程曲 线(a) 表示。 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 27word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 图 8-2 （ a） 图 8-2(b) 同 样 ，从 过 程 起 点 1 至 终 点 2，热 量 为 ： 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 28word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . q 12 = 如 图 8-2(b) 所 示 ， 为 吸 入 热 量 根 据 热 力 学 第 一 定 律 可 以 得 出 ： （ 8-15 ） 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 29word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 对 于 等 压 过 程 ： 常 数 ， ， 故 有 ： 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . 30word 版 本 可 编 辑 .欢 迎 下 载 支 持 . （ 8-16 ） 版本可编辑.欢迎下载支持. 31word 版本可编辑.欢迎下载支持. （8-17 ） 由式（8-16 ）可知等压过程在S—T图上为对数曲线 所示。所吸入的 热量用式（8-17 ）表示。 图8-3 等压过程线． 等温过程 版本可编辑.欢迎下载支持. 32word 版本可编辑.欢迎下载支持. 等温过程在T—S 图上为水平线，当从 至 点时