流體機械原理課件[技術課堂]

1、流體機械原理,西安交通大學流體機械研究所 西安交通大學流體機械國家專業(yè)實驗室 聞蘇平 2010年授課于西安交通大學B72班,流體機械原理（離心壓縮機部分,特選課堂,課程重點講授的內容,離心壓縮機原理 離心壓縮機的研究現(xiàn)狀與技術發(fā)展 流體機械的設計方法 流體機械的應用,特選課堂,流體機械,流體機械的定義 流體機械是以流體（液體或氣體）為工作介質與能量載體的機械設備 流體機械的分類 流體機械分為原動機與工作機 原動機：將流體的能量轉換為機械能的機械設備。 水輪機、汽輪機、燃氣輪機、風力機、氣動工具等 工作機：將機械能轉換為流體的能量。 各類風機、泵、壓縮機等,特選課堂,緒論 第一節(jié) 壓縮機的分類

2、第二節(jié) 離心式壓縮機的應用 第三節(jié) 離心式壓縮機的工作原理 第一章 氣體流動的基本方程和基本概念 第一節(jié) 歐拉方程式 第二節(jié) 能量方程式 第三節(jié) 伯努利方程式 第四節(jié) 氣體壓縮過程和壓縮功 第五節(jié) 級的總耗功和功率 第六節(jié) 級中氣體狀態(tài)參數的變化 第七節(jié) 級的效率 第八節(jié) 流量及流量系數 第九節(jié) 能量頭及能量頭系數,特選課堂,第二章 級中能量損失 第一節(jié) 摩擦損失 第二節(jié) 分離損失 第三節(jié) 二次流損失 第四節(jié) 尾跡損失 第五節(jié) Re數和Ma數對流動損失的影響 第六節(jié) 級的性能曲線 第七節(jié) 漏氣損失 第八節(jié) 輪阻損失 第三章 葉輪 第一節(jié) 葉輪典型結構比較 第二節(jié) 葉輪的主要結構參數 第三節(jié) 能

3、量頭、周速系數的計算 第四節(jié) 葉輪主要參數對級性能的影響 第五節(jié) 半開式混流式葉輪,特選課堂,第四章 固定元件 第一節(jié) 吸氣室 第二節(jié) 無葉擴壓器 第三節(jié) 葉片擴壓器 第四節(jié) 葉輪主要參數對級性能的影響 第五節(jié) 半開式、混流式葉輪 第五章 相似原理在離心壓縮機中的應用 第一節(jié) 相似原瑗的基礎知識 第二節(jié) 離心壓縮機的相似條件 第三節(jié) 相似原理的應用 第四節(jié) 相似模化設計 第五節(jié) 性能換算,特選課堂,第六章 離心式壓縮機的性能曲線和調節(jié) 第一節(jié) 離心式壓縮機的性能曲線 第二節(jié) 壓縮機與管網聯(lián)合工作 第三節(jié) 旋轉失速和喘振 第四節(jié) 壓縮機的串聯(lián)和并聯(lián) 第五節(jié) 離心式壓縮機的調節(jié) 第七章 三元流動

4、第一節(jié) 運動參數 第二節(jié) 基本方程式 第三節(jié) 簡化計算模型 第四節(jié) 流線曲率法 第五節(jié) 絕對無旋運動,特選課堂,第八章 實際氣體 第一節(jié) 實際氣體的壓縮性系數 第二節(jié) 實際混合氣體 第三節(jié) 實際氣體的熱力學性質 第四節(jié) 實際氣體的壓縮過程 第九章 離心式壓縮機熱力設計 第一節(jié) 中間冷卻與分段 第二節(jié) 熱力設計概述 第三節(jié) 壓縮機中各段各級主要參數的選擇 第四節(jié) 級通流部分基本尺寸的確定 第五節(jié) 計算例題,特選課堂,緒論,離心壓縮機的分類與應用,特選課堂,氣體壓力定義： 單位面積所承受的氣體分子的撞擊力。根據分子撞擊的形式可以分為以下兩種提高壓力的方法： 減容壓縮過程 ：壓縮機為一定容積的氣體

5、聚集在容器內，通過減小容器的容積，增加單位體積內氣體分子數量，增加了氣體分子撞擊單位面積的次數，以增加氣體的壓力。 所產生的壓力滿足方程：P2=P1（V1/V2）。 加速流體壓縮過程 :增加氣體分子的動能，提高氣體分子撞擊單位面積的力量提高壓力。 根據動能轉換為勢能的原理，為流體加速到高速然后降低速度，通過改變氣流流動方向，把氣體所具有的動能轉化為勢能（壓力能,特選課堂,壓縮機的分類,壓 縮 機,特選課堂,特選課堂,特選課堂,特選課堂,特選課堂,特選課堂,特選課堂,活塞壓縮機,特選課堂,空氣濾清器,進氣閥,氣 缸,活 塞,散熱片,排氣閥,單級活塞式壓氣機結構示意圖,特選課堂,4.13,Exte

6、rnal-Drive Compressors,特選課堂,特選課堂,4.15.1,Reciprocating Compressor,特選課堂,特選課堂,特選課堂,4.15.3,Scroll Compressor Operation,特選課堂,螺桿壓縮機,特選課堂,螺桿壓縮機的運行,特選課堂,4.15.3,Screw Compressor Operation,特選課堂,螺桿式制冷壓縮機結構和工作原理,特選課堂,4.15.3,Scroll Compressor Operation,特選課堂,透平壓縮機的分類,軸流式 離心式 混流式,特選課堂,軸流式壓縮機,特選課堂,特選課堂,離心式,特選課堂,混流式

7、,特選課堂,軸流離心混合式,特選課堂,特選課堂,特選課堂,Centrifugal Fans離心風機,9-19D high pressure,GY4-73 boiler fan,DKT-2 low noise fan,B30 axes flow fan,high temperature,特選課堂,多翼風機,特選課堂,羅茨風機（泵,The two rotating components confine a volume of gas The volume of the pocket decreases in rotation so pressure increases,特選課堂,特選課堂,特選課堂

8、,特選課堂,透平壓縮機和容積式壓縮機比較,特選課堂,離心壓縮機的特點,優(yōu)點： 排氣量大，氣體流經離心壓縮機是連續(xù)的，其流道截面積較大，葉輪轉速很高，氣流速度很大，因而流量很大。 結構緊湊、尺寸小。它比同氣量的活塞式小得多； 運轉平穩(wěn)可靠，連續(xù)運轉時間長，維護費用小，操作人員少； 不污染被壓縮的氣體，這對化工生產是很重要的； 轉速較高，適宜用蒸汽輪機或燃氣輪機直接拖動。 缺點： 單級壓力比不高，不適用于較小的流量； 穩(wěn)定工況區(qū)較窄，盡管氣量調節(jié)較方便，但經濟性較差,特選課堂,Single Stage Centrifugal Compressor Application,Flow rate is

9、500,000m3/hr and having compression ratio 3 with discharge pressure 80bar,特選課堂,Multistage Integrally Geared Compressor Applications,Flow rate ranging from 1,000 to 500,000 m3/hr Having pressure upto 100 bar,特選課堂,Pipeline Compressor Applications,This is the natural gas compressor for pipeline transpo

10、rtation having pressure ratio ranging from 1.05 to 1.5, shaft speed ranging from 3,000 to 13,500 rpm anddischarge pressure ranging from 80 to 125 bar,特選課堂,特選課堂,離心壓縮機的典型結構與應用,壓縮過程主要在離心壓縮機的級中進行，級由以下六個元件組成： 進氣室（吸氣室）：把氣體均勻地引入葉輪。 葉輪：在葉輪內進行能量傳遞，提高氣體的動能和壓力能。 擴壓器：把葉輪出口流體的較高動能轉換為壓力。 彎道：在多級離心壓縮機中，引導氣體進入下一級，繼續(xù)

11、進行壓縮，提高氣體壓力。 回流器：使氣流按所需的方向均勻地進入下一級 蝸室：把擴壓器或葉輪后面的氣體匯集起來引到壓縮機處,特選課堂,葉輪,擴壓器,彎道,回流器,主軸,蝸殼,進氣室,密封,平衡盤,機殼,隔板,特選課堂,離心壓縮機水平剖分面,特選課堂,閉式葉輪,葉輪進口,輪蓋密封,輪蓋shroud,輪盤hub,葉片,葉輪進口,c1,w1,u1,c2,w2,u2,特選課堂,半開式三元葉輪,三元葉片,輪盤(Hub,葉片工作面 壓力嗎（PS,葉片非工作面 吸力面（SS,特選課堂,離心壓縮機的典型結構,組成：離心式壓縮機由定子和轉子兩部分組成。 定子：又稱固定元件。它主要指吸氣室、擴壓器、彎道、回流器、蝸

12、殼等。 轉子：包括軸、軸套、葉輪、平衡盤等,特選課堂,離心壓縮機的工作原理,氣體由吸氣室吸入。通過葉輪對氣體作功，使氣體壓力，速度，溫度提高然后流入擴壓器，使速度降低，壓力提高，彎道，回流器主要起導向作用。使氣流流入下一級繼續(xù)壓縮。最后由未級出來的高壓氣體級蝸室和出氣管輸出,特選課堂,級的典型結構,級定義： 級是離心壓縮機使氣體增壓的基本單元，由一個 葉輪及其附屬的固定元件組成。 級的三種型式： 中間級: 由葉輪、擴壓器、彎道、回流器組成； 首級：由吸氣管和中間級組成； 末級：由葉輪、擴壓器和排氣蝸室組成,特選課堂,特選課堂,in 吸氣管進口截面，即首級進口截面， 或整個壓縮機的進口截面 0葉輪進口截面，中間級、末級的進口截面； 1葉輪葉道進口截面； 2葉輪出口截面 3擴壓器進口截面 4擴壓器出口截面（即彎道入口截面） 5彎道出口截面（即回流器進口截面）