离心式压缩机基础知识

知识点：离心式

一、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。

二、离心式压缩机的分类

1、压缩机的分类

2、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。

三、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；

四、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m?/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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