文档介绍：本节重点:
离心压缩机的主要构件及其作用;
离心压缩机无预旋理论能头计算;
叶轮对每公斤有效气体的总耗功Htot、轮阻损失耗功Hdf及内漏气损失耗功Hl以及相应的功率Ndf、Nl的计算
等温压缩功His 、绝热压缩功Had 和多变压缩功Hpol 计算;
多变效率ηpol的计算公式;
多变能头系数φpol与压缩机级多变压缩功关系式;
离心压缩机级流动损失内容及其产生原因、影响因素;
课后作业1、2、3题
第二章离心压缩机
离心式压缩机是属于速度式透平压缩机的一种。在早期,离心压缩机是用来压缩空气的,并且只适用于低、中压力和气量很大的场合,但随着石油化工工业的迅速发展,离心压缩机被用来压缩和输送各种石油化工生产过程中的气体,其应用范围有了很大提高。尤其近十几年来,在离心压缩机设计、制造方面,不断采用新技术、新结构和新工艺,如采用高压浮环密封结构,较好地解决了高压下的轴端密封,采用多油楔径向轴承及可倾瓦止推轴承,减少了油膜振荡,圆筒形机壳的使用解决了高压气缸的强度和密封性;电蚀加工使小流量下窄流道叶轮的加工得到解决。所有这些,都使离心压缩机的使用范围日益扩大,不仅在石油化工生产中得到广泛的应用,而且在石油气输送中也越来越各的被采用。
§ 离心压缩机的主要构件及工作原理
一、离心压缩机的主要构件
(1)叶轮是离心压缩机中唯一的作功部件。由于叶轮对气体作功,增加了气体的能量,因此气体流出叶轮时的压力和速度都有明显增加。
(2)扩压器是离心压缩机中的转能装置。气体从叶轮流出时速度很大,为了将速度能有效的转变为压力能,便在叶轮出口后设置流通截面逐渐扩大的扩压器;
(3)弯道是设置于扩压器后的气流通道,其作用是将扩压后的气体由离心方向改变为向心方向,以便引入下一级叶轮去继续进行压缩。
(4)回流器它的作用是为了使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮入口。在回流器中一般都装有导向叶片。
(5)吸气室其作用是将进气管(或中间冷却器出口)中的气体均匀地导入叶轮。
§ 离心压缩机的主要构件及工作原理
(6)蜗壳其主要作用是将从扩压器(或直接从叶轮)出来的气体收集起来,并引出机器。在蜗壳收集气体的过程中,由于蜗壳外径及通流截面的逐渐扩大,因此它也起着降速扩压的作用。
除了上述组件外,为减少气体向外泄漏在机壳两端还装有轴封,为减少内部泄漏,在隔板内孔和叶轮***进口外圆面上还分别装有密封转置;为了平衡轴向力,在机器的一端装有平衡盘等。
在离心压缩机中****惯将叶轮与轴的组件称为转子,而将扩压器、弯道、回流器、吸气室和蜗壳等称为固定元件。
二、基本工作原理
离心压缩机的基本工作原理与离心泵有许多相似处,但气体是可压缩的。
§ 离心压缩机的主要构件及工作原理
三、离心压缩机的主要优缺点
离心压缩机之所以能获得越来越广泛的应用,主要是由于它具有以下优点:
(1)排量大如某油田输气离心压缩机的排气量为510m3/min,年产30万吨合成氨厂中合成气压缩机的排气量达2000~3000m3/h。目前,在产量大于600吨/日的合成氨广中主要的工艺用压缩机几乎都采用了离心压缩机。
(2)结构紧凑、尺寸小机组占地面积及重量都比同一气量的活塞压缩机小得多。
(3)运转可靠机组连续运转时间在一年以上,运转平稳,操作可靠,因此它的运转率高,而且易损件少,维修方便。故目前长距离输气、大型石油化工厂用的离心压缩机多为单机运行。
§ 离心压缩机的主要构件及工作原理
气体在级中流动与液体在泵叶轮中流动非常类似,都是沿半径方向流动的,其圆周速度为u,相对速度为w,绝对速度为c。但由于气体与液体性质不同,又使其流动过程有所区别。首先,在常温和常压下,气体与液体的密度相差很大,因此当它们通过叶轮获得同样的能头时,两者的压力升相差很大,其次,气体是可压缩的,在气体压力提高的同时,其他状态参数如比容、温度等都在变化。尤其在高速下,气体的流动更复杂。由于这些区别,不仅要用到欧拉方程和伯努利方程分析流体的流动情况,而且要运用热力学基本方程来分析气体在压缩过程中状态参数的变化,及其对流动的影响。
在工程上,为了便于分析研究,常假设级中气体在压缩机的进气状态、排气压力以及转速不变的情况下,认为流道中同一截面上各点的气流参数是均一的,而且在保持稳定工作条件下,气流参数不随时间而变。
§ 气体在级中流动的概念及基本方程
一、欧拉方程式
在离心泵中推导出的欧拉方程式对离心压缩机也完全适用。在这里,欧拉公式写成
叶轮对气体作功,使每公斤气体所获得的能量HT,称为理论能头。
在离心压缩机中,当设计成气体径向进入叶轮叶道时,即无预旋时,可得
§ 气体在级中流动的概念及基本方程
当转子转速和叶轮尺寸一定时,叶轮出口圆周速度u就