過程流體機(jī)械課件

過程流體機(jī)械——泵

一泵的概述二離心泵的典型結(jié)構(gòu)三離心泵的工作原理四離心泵的吸入特性——汽蝕五離心泵的性能及調(diào)節(jié)六相似理論在泵中的應(yīng)用七其他泵概述八泵的選用主要內(nèi)容一泵的概述1.泵的定義泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體（包括氣液、固液、氣固液等）的能量，用來增壓輸送液體的機(jī)械。2.泵的分類按工作原理：葉片式泵：離心式、軸流式、混流式、旋渦泵容積式泵：往復(fù)泵（活塞泵、柱塞泵等）、回轉(zhuǎn)泵（齒輪泵、螺桿泵、滑片泵等）其他：噴射泵、水錘泵、真空泵按流體壓力：低壓泵：低於2MPa中壓泵：2～6MPa高壓泵：高於6MPa二離心泵的典型結(jié)構(gòu)1.離心泵的基本結(jié)構(gòu)軸軸承箱（軸承）吸入室葉輪壓出室軸端密封泵體（泵蓋）單級(jí)離心泵多級(jí)離心泵吸入段壓出段拉緊螺栓平衡盤軸承密封體導(dǎo)葉回水管中段軸封軸承支架軸二離心泵的典型結(jié)構(gòu)（1）過流部件：吸入室－葉輪－導(dǎo)葉－壓出室葉輪2.離心泵的主要組成部件二離心泵的典型結(jié)構(gòu)閉式半開式開式雙吸式環(huán)形蝸殼（帶固定導(dǎo)葉）

吸入室

將液體從吸入管均勻吸入葉輪，以減少流動(dòng)損失。通常有錐形、圓形、彎管形等。

壓出室——轉(zhuǎn)能裝置

收集、導(dǎo)出液體，並將液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)為靜壓能。截面有圓形、矩形、倒梯形等。螺旋式蝸殼二離心泵的典型結(jié)構(gòu)

導(dǎo)葉——轉(zhuǎn)能裝置

用於多級(jí)離心泵中，以收集液體並起轉(zhuǎn)能擴(kuò)壓作用。二離心泵的典型結(jié)構(gòu)徑向?qū)~（2）軸封裝置

作用是防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣進(jìn)入泵殼。常用的有填料密封和機(jī)械密封。填料一般用浸油或塗有石墨的石棉繩。填料密封二離心泵的典型結(jié)構(gòu)多級(jí)泵平衡軸向力的方法葉輪對(duì)稱佈置；採用平衡盤和止推軸承。（3）軸向力平衡裝置單級(jí)泵軸向力的平衡方法

採用雙吸式葉輪、開平衡孔、採用平衡葉輪或採用平衡管等。二離心泵的典型結(jié)構(gòu)3.離心泵的分類按流體吸入葉輪方式：?jiǎn)挝奖秒p吸式泵：流量大；軸向推力平衡按級(jí)數(shù)：?jiǎn)渭?jí)泵多級(jí)泵按泵體形式：蝸殼泵筒形泵按主軸安放形式：臥式泵立式泵斜式泵二離心泵的典型結(jié)構(gòu)4.離心泵的命名例如：150S50A、150D30×5、IS80-65-160二離心泵的典型結(jié)構(gòu)三離心泵的工作原理1.離心泵的性能參數(shù)（1）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量，即由排出口排出的液體。容積流量qv（m3/s）品質(zhì)流量qm（kg/s）（2）揚(yáng)程：泵使單位重量（N）的液體獲得的有效能量頭，即泵抽送液體的液柱高度。符號(hào)H，單位為m。其中，E為單位重量液體的總機(jī)械能：（3）轉(zhuǎn)速：即泵軸的轉(zhuǎn)速，符號(hào)n，單位為r/min。（4）功率輸入功率：泵軸的軸功率，用N表示。有效功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)液體從泵中獲得的有效能量，用Ne表示。泵的能量損失容積損失：流量洩漏所造成的能量損失Nv。水力損失：又稱流動(dòng)損失，即液體流動(dòng)所導(dǎo)致的能量損失Nhyd。機(jī)械損失：機(jī)械摩擦導(dǎo)致的能量損失Nm。＋Nv＋Nhyd＋NmN=Ne三離心泵的工作原理水力效率ηhyd：是衡量液體流經(jīng)泵的阻力損失大小的指標(biāo)。機(jī)械效率ηm：是衡量泵運(yùn)動(dòng)部件間機(jī)械摩擦損失大小的指標(biāo)?？傂师牵菏呛饬勘霉ぷ鹘?jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。（5）效率

泵的效率有容積效率、水力效率、機(jī)械效率和總效率。容積效率ηv：是衡量泵洩漏量大小、即密封好壞的指標(biāo)。三離心泵的工作原理2.離心泵的工作過程啟動(dòng)：1、灌泵（手動(dòng)或自動(dòng)）；2、關(guān)閉泵出口閥門，全開進(jìn)口閥門；3、啟動(dòng)電機(jī)；4、調(diào)節(jié)出口閥開度至所需工況；5、檢查軸封洩漏情況和電機(jī)。停機(jī)：1、關(guān)閉出口管路閥門；2、停止電機(jī)；3、關(guān)閉進(jìn)出口閥門；4、如長(zhǎng)期停車，應(yīng)將泵內(nèi)液體放盡。三離心泵的工作原理3.離心泵的工作原理及基本方程

有關(guān)離心式壓縮機(jī)的葉輪的速度三角形、基本方程等，對(duì)離心泵同樣適用，不同的是：液體不可壓縮，密度不變；液體流經(jīng)泵時(shí)不考慮溫度變化。（1）速度三角形（葉片安裝角βA）三離心泵的工作原理（2）基本方程——?dú)W拉方程泵的歐拉方程：歐拉方程的第二運(yùn)算式：三離心泵的工作原理Ht：即葉輪對(duì)單位重量液體所作的理論功，m；g：重力加速度，g=9.81m/s2；c1u、c2u、u1、

u2：分別為葉輪進(jìn)、出口絕對(duì)速度的周向分速、圓周速度，m/s當(dāng)液體無預(yù)旋地進(jìn)入葉輪葉道時(shí)，c1u＝0：第一項(xiàng)和第二項(xiàng)之和——?jiǎng)輷P(yáng)程；第三項(xiàng)——?jiǎng)訐P(yáng)程。四離心泵的吸入特性——汽蝕1.汽蝕的機(jī)理泵內(nèi)的壓力變化，在葉片入口附近K處存在低壓區(qū)；當(dāng)K處壓力低於液體相應(yīng)溫度下飽和蒸汽壓時(shí)，液體汽化，產(chǎn)生氣泡；隨著葉輪做功壓力上升，高於飽和蒸汽壓時(shí)氣泡凝結(jié)潰滅；周圍液體瞬間衝擊空穴，形成水擊；金屬表面因衝擊疲勞而剝裂。氣蝕發(fā)生的過程2.汽蝕的危害使過流部件（主要是葉輪）表面被剝蝕破壞；使泵的性能下降；產(chǎn)生雜訊和振動(dòng)；是水利機(jī)械向高速發(fā)展的障礙。四離心泵的吸入特性——汽蝕3.汽蝕餘量及汽蝕判別式汽蝕餘量：又叫淨(jìng)正吸入壓頭，是表示汽蝕性能的主要參數(shù)，用NPSH表示，單位是m。

當(dāng)液體一定時(shí)，泵發(fā)生汽蝕是由吸入裝置和泵本身兩方面決定的。氣蝕現(xiàn)象通過汽蝕餘量來判定。

泵發(fā)生汽蝕的條件是壓力最低點(diǎn)K處的壓力pk與液體的飽和蒸汽壓pv的關(guān)係：

pk≤pv四離心泵的吸入特性——汽蝕吸入裝置——有效汽蝕餘量NPSHa泵本身——必需汽蝕餘量NPSHr汽蝕餘量NPSH（1）有效汽蝕餘量：是指液體自吸液罐到達(dá)吸入口（S-S）後，高出汽化壓力pv所富餘的部分能量頭，用NPSHa表示。即：NPSHa越大，越不易發(fā)生汽蝕Ps：吸入口s-s處的壓力Cs：吸入口s-s處的液體速度Pv：液體的飽和蒸汽壓γ：γ＝ρg其中，PA為吸入裝置壓力；Hg為泵的安裝高度；ΔHA-S為吸入管的流動(dòng)損失。在A-S之間由伯努利方程得：可見，NPSHa與泵的吸入裝置有關(guān)，而與泵本身無關(guān)。四離心泵的吸入特性——汽蝕（2）必需汽蝕餘量：是指泵入口（S-S）到葉輪最低壓力點(diǎn)K處的靜壓頭降低值，用NPSHr表示。C0，ω0：葉片進(jìn)口稍前截面上液體的絕對(duì)速度和相對(duì)速度。λ1：絕對(duì)流速及流動(dòng)損失引起的壓降能頭係數(shù)；λ2：液體繞流葉片的壓降能頭係數(shù)。

NPSHr越小表示泵進(jìn)口壓力降越小，則要求裝置提供的NPSHa越小，抗汽蝕性能越好。

NPSHr與運(yùn)動(dòng)參數(shù)有關(guān)，在一定轉(zhuǎn)速和流量下，運(yùn)動(dòng)參數(shù)由泵吸入室與葉輪進(jìn)口部分幾何形狀決定。可見，NPSHr與泵本身有關(guān)，而與吸入裝置無關(guān)。四離心泵的吸入特性——汽蝕（3）泵發(fā)生汽蝕的判別式：泵發(fā)生氣蝕的判別式二：當(dāng)NPSHa大於NPSHr時(shí)，不發(fā)生汽蝕；當(dāng)NPSHa等於NPSHr時(shí)，開始發(fā)生汽蝕；當(dāng)NPSHa小於NPSHr時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重汽蝕。泵開始發(fā)生汽蝕時(shí)：PK=PV，即NPSHa＝NPSHr=NPSHc泵發(fā)生汽蝕的判別式一——?dú)馕g基本方程：四離心泵的吸入特性——汽蝕泵的允許汽蝕餘量：[NPSH]=NPSHc+0.3吸上真空度：泵入口S-S處的真空度，用Hs表示。可通過安裝在泵入口法蘭處的真空壓力錶測(cè)量。發(fā)生氣蝕時(shí)可求得最大吸上真空度：泵是否發(fā)生汽蝕的判別式三：四離心泵的吸入特性——汽蝕

Hs越大，表示泵入口處的絕對(duì)壓力越小，越容易發(fā)生氣蝕。則泵不發(fā)生氣蝕的條件：（1）提高泵本身抗汽蝕的性能——降低NPSHr改進(jìn)泵吸入口至葉片入口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4.提高抗汽蝕性能的措施採用前置誘導(dǎo)輪；採用稍大的正沖角i；採用抗汽蝕材料。採用雙吸式葉輪；四離心泵的吸入特性——汽蝕（2）提高吸入裝置的汽蝕餘量——提高NPSHa提高儲(chǔ)液罐中的液面壓力PA；減小吸上裝置的安裝高度Hg；四離心泵的吸入特性——汽蝕將吸上裝置改為倒灌裝置；減小管路上的流動(dòng)損失。五離心泵的性能及調(diào)節(jié)（1）泵的特性曲線H-qv曲線：平坦?fàn)睢⒍附禒?、駝峰狀；N-qv曲線：是選擇原動(dòng)機(jī)和啟動(dòng)泵的依據(jù)；η-qv曲線：衡量泵工作的經(jīng)濟(jì)性;NPSHr-qv曲線：是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)。1.離心泵的運(yùn)行特性（2）泵的不穩(wěn)定工況i不穩(wěn)定工作點(diǎn)的判別——“小擾動(dòng)”法ii不穩(wěn)定工作點(diǎn)示例iii不穩(wěn)定工作的條件泵具有駝峰狀的性能曲線；管路中有能自由升降的液面或能儲(chǔ)存和釋放能量的部分。五離心泵的性能及調(diào)節(jié)2.離心泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)（1）改變泵的特性曲線（2）改變管網(wǎng)的特性曲線（3）同時(shí)改變泵和管網(wǎng)的特性曲線調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速——n增大，特性曲線向右上方移動(dòng)；切割葉輪外徑——特性曲線向左下方移動(dòng)；改變前置導(dǎo)葉葉片的角度；泵的串連或並聯(lián)。閥調(diào)節(jié)；如：調(diào)節(jié)閥門A的開度，曲線由Ⅰ變?yōu)棰蛞何徽{(diào)節(jié)；如：調(diào)節(jié)閥門B使液位升高，曲線由Ⅱ

變?yōu)棰笈月贩至髡{(diào)節(jié)。五離心泵的性能及調(diào)節(jié)六相似理論在泵中的應(yīng)用1.離心泵的相似條件離心泵：兩泵流動(dòng)相似應(yīng)具備幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似

幾何相似：是指泵過流元件的對(duì)應(yīng)線性尺寸比值相等，無量綱值相同。

運(yùn)動(dòng)相似：是指對(duì)應(yīng)點(diǎn)上同名速度的方向一致，比值相等，表現(xiàn)為進(jìn)出口速度三角形相似。相似工況：兩臺(tái)幾何相似的泵，若某對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流動(dòng)相似，則該兩點(diǎn)的工況稱為相似工況。揚(yáng)程：2.離心泵的相似定律幾何相似的兩離心泵在工況相似時(shí)，其性能參數(shù)滿足相似定律，運(yùn)算式為：流量：功率：其中：λl=D’/D為尺寸比例係數(shù)。六相似理論在泵中的應(yīng)用工況相似時(shí)，若兩泵輸送的液體相同，且尺寸和轉(zhuǎn)速相差不大時(shí)，各對(duì)應(yīng)效率基本相等，即：則離心泵的相似定律簡(jiǎn)化為：

這三個(gè)公式稱為離心泵的相似定律，適用於幾何相似泵的相似工況。六相似理論在泵中的應(yīng)用3.離心泵的比例定律

比例定律是相似定律的一個(gè)特例，它表徵同一臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速不同而工況相似時(shí)，其性能參數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)係：

上述三個(gè)公式也適用於幾何尺寸相同、輸送液體相同、轉(zhuǎn)速不同的兩臺(tái)離心泵。六相似理論在泵中的應(yīng)用4.比轉(zhuǎn)數(shù)（速）ns由相似定律得：消去D得：通常取泵最佳工況下的比轉(zhuǎn)數(shù)作為泵的比轉(zhuǎn)數(shù)，我國泵的比轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算式表示為：六相似理論在泵中的應(yīng)用ns

定義為比轉(zhuǎn)數(shù)，它是判別離心泵是否相似的相似準(zhǔn)數(shù)；即：若泵幾何相似，則比轉(zhuǎn)速相等的工況為相似工況由於一臺(tái)泵只有一個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)（即最佳工況點(diǎn)），故幾何相似泵的比轉(zhuǎn)數(shù)具有唯一值；比轉(zhuǎn)速是有量綱的，計(jì)算時(shí)注意單位統(tǒng)一；離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)大小與輸送液體性質(zhì)無關(guān)，而與葉輪形狀和泵的特性曲線形狀有關(guān)。故可按比轉(zhuǎn)速對(duì)泵的幾何形狀和性能曲線的趨勢(shì)進(jìn)行分類。（表4－4）說明：六相似理論在泵中的應(yīng)用注意：比轉(zhuǎn)數(shù)高的泵，最佳工況時(shí)的流量大，揚(yáng)程小；而低比轉(zhuǎn)數(shù)的泵則相反，它適用於較小的流量和較高的揚(yáng)程。

5.葉輪切割定律葉輪的切割定律：切割葉輪的原因：擴(kuò)大泵的工作範(fàn)圍；改變泵的使用性能。

葉輪允許的最大切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)（表4-3）葉輪切割後，直徑減小，幾何不相似，故不能用相似定律計(jì)算切割後的性能，必須用切割定律。六相似理論在泵中的應(yīng)用注意：葉輪外徑的切割一般不允許超過“允許切割量”。6.泵的高效工作範(fàn)圍高效工作範(fàn)圍：通常以最高效率下降Δη。

我國規(guī)定為Δη為5%~8%，一般取7%。注意圖中：

曲線1、2為通過切割或改變轉(zhuǎn)速獲得的兩條泵性能曲線；曲線3、4為過A、B點(diǎn)的相似（切割）等效率拋物線。7.泵的系列型譜（圖4－17）六相似理論在泵中的應(yīng)用七其他泵概述1.軸流泵葉輪：做功部件，剖面為機(jī)翼形狀，使液體獲得動(dòng)能和壓能；導(dǎo)葉：轉(zhuǎn)能部件，將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能；特點(diǎn)：流量大，揚(yáng)程低。與離心泵性能曲線不同，存在“關(guān)死揚(yáng)程”；葉輪一般浸沒在液體中，不需考慮汽蝕，啟動(dòng)時(shí)不需灌泵；啟動(dòng)時(shí)排液管上的閥須全開，以減小啟動(dòng)功率。2.漩渦泵七其他泵概述葉輪：做功部件，使液體獲得動(dòng)能和壓能；泵體：與葉輪形成流通通道；特點(diǎn)：高揚(yáng)程，小流量。八泵的選用（1）根據(jù)所輸送流體的性質(zhì)：清水、粘性液體、雜質(zhì)流體等。1.泵的選用原則（2）額定流量和額定揚(yáng)程必須滿足工作要求。（3）選用效率高的泵，或使泵的運(yùn)行工作點(diǎn)長(zhǎng)期處於高效區(qū)內(nèi)。（4）防止泵發(fā)生汽蝕。（5）選用的泵需滿足特殊工質(zhì)的要求（密封、防腐、汽化等）。（6）泵應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和維修方便、性價(jià)比高。2.各種泵的適用範(fàn)圍壓力（MPa）流量（m3/h）八泵的選用3.泵的選用分類按性能要求選用：揚(yáng)程變化大：選用揚(yáng)程曲線斜率大的混流泵和軸流泵；流量變化大：選用揚(yáng)程曲線平緩的離心泵；考慮吸水性能：選用雙吸泵。按工作介質(zhì)選用：粘性介質(zhì)：容積式泵的性能優(yōu)於離心泵；含氣液體：根據(jù)泵輸送介質(zhì)的允許含氣量選擇；低溫液化氣：選用低溫泵或深冷泵，需要機(jī)械密封；含固體顆粒液體：選用雜質(zhì)泵，要求耐磨和耐腐；不允許洩漏液體：需要軸封（填料密封或機(jī)械密封）；腐蝕性介質(zhì)：金屬泵和非金屬泵。八泵的選用4.泵的兩種實(shí)際選擇方法（1）“泵型譜”選擇

將所需流量、揚(yáng)程畫到泵系列圖譜上，根據(jù)交點(diǎn)所在位置確定泵的型號(hào)；適當(dāng)情況下可通過切割葉輪直徑或降低工作轉(zhuǎn)速等措施，使泵滿足要求。（2）“泵性能表”選擇

確定泵的類型後，根據(jù)所需流量、揚(yáng)程，在泵性能表中查找泵的型號(hào)。適當(dāng)情況下可選擇較接近型號(hào)，通過切割葉輪直徑或降低工作轉(zhuǎn)速等措施，使泵滿足要求。八泵的選用5.泵的選用步驟（1）搜集原始數(shù)據(jù)：輸送介質(zhì)、流量、揚(yáng)程、管路參數(shù)等（2）泵參數(shù)的選擇及計(jì)算：考慮到裕量，合理確定運(yùn)行參數(shù)（3）選型：確定所需泵的類型，選擇合適型號(hào)（4）校核：驗(yàn)證所選泵是否滿足使用要求，如設(shè)計(jì)工況點(diǎn)是否在高效工作區(qū)、是否發(fā)生汽蝕等。八泵的選用本章小結(jié)一泵的概述（瞭解）二離心泵的典型結(jié)構(gòu)瞭解離心泵的基本結(jié)構(gòu)組成掌握離心泵軸向力的平衡方法；離心泵的命名方法三離心泵的工作原理掌握離心泵的能量損失及效率重點(diǎn)掌握離心泵的歐拉方程四離心泵的吸入特性——汽蝕（重點(diǎn)掌握）五離心泵的性能及調(diào)節(jié)（重點(diǎn)掌握）六相似理論在泵中的應(yīng)用（重點(diǎn)掌握）七其他泵概述（掌握個(gè)別小知識(shí)點(diǎn)）八泵的選用

重點(diǎn)掌握離心泵的選用計(jì)算方法（幾個(gè)例題）過程流體機(jī)械——離心壓縮機(jī)

一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)1.離心壓縮機(jī)的定義離心壓縮機(jī)：通過旋轉(zhuǎn)葉輪，使氣體主要沿徑向離心力方向流動(dòng)，從而提高氣體的壓力和動(dòng)能，最終將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成氣體的壓力能的機(jī)器。一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子部分：軸、葉輪、平衡盤、軸套、聯(lián)軸器等。定子部分：機(jī)殼、氣體流道部分（擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼）、密封、軸承等。2.離心壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)級(jí)：是離心壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)氣體壓力升高的基本單元，由一個(gè)葉輪和一組與其相配合的固定元件組成。段：每一進(jìn)氣口到排氣口之間的“級(jí)”組成一“段”，每個(gè)“段”通常由一個(gè)或幾個(gè)“級(jí)”組成。（1）離心壓縮機(jī)的“級(jí)”和“段”注：“段”之間設(shè)置中間冷卻器，以減少功耗。單級(jí)離心式製冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)（兩段七級(jí)）離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

離心式壓縮機(jī)一級(jí)的氣體流道一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)（2）離心壓縮機(jī)”級(jí)”的組成“級(jí)”的類型：首級(jí)：吸氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器中間級(jí)：葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器末級(jí)：葉輪、擴(kuò)壓器、排氣蝸室

首級(jí)中間級(jí)末級(jí)

一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)吸氣室：將氣體從進(jìn)氣管均勻?qū)肴~輪入口，以減少氣體進(jìn)入葉輪時(shí)的流動(dòng)損失。葉輪：是壓縮機(jī)最重要的部件，高速回轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)氣體作功而使氣體獲得能量（動(dòng)能和壓力能）。擴(kuò)壓器：由兩個(gè)垂直葉輪軸的平行壁面形成的環(huán)形通道。從葉輪流出的高速氣體，通過流通截面逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器時(shí)，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能（降速增壓）。彎道：把從擴(kuò)壓器出來的氣體由離心方向改變?yōu)橄蛐姆较颍员阋龑?dǎo)到下一級(jí)繼續(xù)進(jìn)行壓縮。回流器：可使氣體以一定的方向均勻地進(jìn)入下一級(jí)葉輪的入口。蝸殼：將氣流彙集起來引出壓縮機(jī)；對(duì)氣體有降速擴(kuò)壓作用。“級(jí)”的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)（3）離心葉輪的結(jié)構(gòu)形式閉式葉輪：由輪盤、葉片、輪蓋組成。漏氣量小，效率高；但強(qiáng)度低，影響了葉輪圓周速度的提高，單級(jí)壓力比較低。半開式葉輪：由輪盤和葉片組成。葉輪強(qiáng)度高，可獲得高的單級(jí)壓力比；但漏氣量大，效率低。雙面進(jìn)氣葉輪：流量大，葉輪軸向力可得到平衡。一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

葉輪結(jié)構(gòu)分類：

閉式葉輪半開式葉輪雙面進(jìn)氣葉輪一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

按葉片類型分類：即按葉片出口角β2A

前彎型（β2A>90）

後彎型（β2A<90）徑向型（β2A＝90）一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

（4）擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)形式

擴(kuò)壓器一般分為無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器兩種。無葉擴(kuò)壓器：

由兩個(gè)平行壁面構(gòu)成的環(huán)形通道。氣體從葉輪中排出，經(jīng)過該環(huán)形通道時(shí)降速增壓。是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的擴(kuò)壓器，造價(jià)低，變工況適應(yīng)性好。葉片擴(kuò)壓器：

在無葉擴(kuò)壓器的環(huán)形通道上，沿圓周安裝均布的葉片，就構(gòu)成葉片擴(kuò)壓器。具有擴(kuò)壓程度大、結(jié)構(gòu)尺寸小的優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是變工況性能差。一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

（5）平衡盤

軸向力產(chǎn)生原因：葉輪兩側(cè)間隙內(nèi)氣體壓力分佈不對(duì)稱，使作用在葉輪兩側(cè)的力不平衡所產(chǎn)生的軸向力；氣體以一定速度沿軸向進(jìn)入葉輪，而後改為徑向流入葉輪通道，其速度大小和方向的改變，對(duì)葉輪產(chǎn)生一個(gè)軸向動(dòng)反力。軸向力一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

平衡原理：

平衡盤安裝在高壓端。一側(cè)受末級(jí)葉輪出口的氣體壓力；另一側(cè)與吸氣室相接。平衡盤外緣與氣缸間設(shè)有迷宮密封，使平衡盤兩側(cè)保持壓差，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子的軸向力方向相反的平衡力。軸向力平衡力

一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)（6）離心壓縮機(jī)的其他組成部分密封件：輪蓋密封；級(jí)間密封；軸端密封。非接觸式的迷宮密封；機(jī)械密封；浮環(huán)油膜密封軸承：小型——滾動(dòng)軸承其他——?jiǎng)訅夯瑒?dòng)軸承：支撐軸承和止推軸承冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)

一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：流量大；轉(zhuǎn)速高；結(jié)構(gòu)緊湊；運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，維修方便。3.離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)缺點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓力比不高，高壓力比所需的級(jí)數(shù)比活塞式的多；不能適用於太小流量工況；價(jià)格高。

氣體在葉輪中的流動(dòng)及速度離心壓縮機(jī)的基本方程級(jí)內(nèi)的各種能量損失多級(jí)壓縮功率與效率主要內(nèi)容二離心壓縮機(jī)的工作原理二離心壓縮機(jī)的工作原理（1）氣體在葉輪中的流動(dòng)

假設(shè)條件：流道中任意點(diǎn)的氣流參數(shù)不隨時(shí)間變化，即是穩(wěn)定流動(dòng)；流道中與流速相垂直的任意截面上的氣流參數(shù)相同，即當(dāng)作一元流動(dòng)。1.氣體在葉輪中的流動(dòng)及速度

在假設(shè)條件下，離心式壓縮機(jī)內(nèi)的氣體流動(dòng)可作為一元穩(wěn)定流動(dòng)，即氣體的參數(shù)（速度、壓力、溫度等）只與流道的長(zhǎng)度有關(guān)。

離心式壓縮機(jī)內(nèi)的實(shí)際氣體流動(dòng)過程，是三元不穩(wěn)定流動(dòng)。

（a）相對(duì)速度（b）圓周速度（c）絕對(duì)速度（牽連速度）（2）氣體在葉輪中的速度——速度三角形α1和α2：絕對(duì)速度的方向角β1和β2：相對(duì)速度的方向角進(jìn)出口的速度三角形C2rC2uC1rC1u二離心壓縮機(jī)的工作原理

三種類型葉輪的速度三角形（a）後彎型（b）徑向型（c）前彎型二離心壓縮機(jī)的工作原理二離心壓縮機(jī)的工作原理（1）連續(xù)方程——品質(zhì)守恆定律在流體力學(xué)中的表達(dá)

在氣體作穩(wěn)定一元流動(dòng)的情況下，流經(jīng)機(jī)器任意截面的品質(zhì)流量相等。b2/D2：葉輪出口的相對(duì)寬度。D2為葉輪的外徑；b2為葉輪出口的軸向?qū)挾圈?r＝c2r/u2：葉輪的流量係數(shù)；u2：葉輪出口的圓周速度；n:

葉輪轉(zhuǎn)速；τ2：葉輪出口的通流係數(shù)，與葉片數(shù)、葉片厚度、安裝角度等參數(shù)有關(guān)?；痉匠蹋?/p>

葉輪出口的連續(xù)方程反映了流量與葉輪幾何尺寸及氣流速度的相互關(guān)係。2.基本方程葉輪出口方程：

（2）歐拉方程——葉輪機(jī)械的基本方程

歐拉方程用於計(jì)算葉輪機(jī)械能與流體能量的轉(zhuǎn)換。其中，Lth：即葉輪對(duì)流經(jīng)的單位品質(zhì)(1kg)氣體所作的理論功，稱為歐拉功

Hth：即流過葉輪的單位品質(zhì)(1kg)氣體理論上所接受的能量，稱為理論能量頭，kJ/kg歐拉方程：二離心壓縮機(jī)的工作原理歐拉第二方程：說明：第一項(xiàng)——?dú)怏w由於離心慣性力在葉輪中獲得的靜壓能增量。

第二項(xiàng)——?dú)怏w在葉輪流道中由於降速引起的靜壓能增量。

第三項(xiàng)——?dú)怏w經(jīng)過葉輪後獲得的動(dòng)能增量。

二離心壓縮機(jī)的工作原理無限多葉片葉輪的理論能量頭計(jì)算：有限葉片葉輪的理論能量頭計(jì)算（經(jīng)驗(yàn)公式）：因?yàn)樗怨嗜~輪的理論能量頭：故葉輪的理論能量頭：

通常流體流入壓縮機(jī)的葉輪進(jìn)口時(shí)並無旋轉(zhuǎn)，即C1u＝0，則歐拉方程簡(jiǎn)化為：二離心壓縮機(jī)的工作原理歐拉方程遵循能量轉(zhuǎn)換與守恆定律；單位品質(zhì)流體與葉輪的能量轉(zhuǎn)換大小，只與進(jìn)、出口的流速有關(guān)，與內(nèi)部流動(dòng)情況無關(guān)；該方程適用於任何氣體或液體，即適用於葉輪式壓縮機(jī)及葉輪式泵；該方程也適用於葉輪式的原動(dòng)機(jī)，如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。對(duì)歐拉方程的幾點(diǎn)說明：（3）能量方程

能量方程用於計(jì)算氣流溫度的增加和速度的變化。（基本方程）二離心壓縮機(jī)的工作原理

能量守恆定律：外界對(duì)級(jí)內(nèi)氣體所做的機(jī)械功和輸入的能量應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為氣體的熱焓和動(dòng)能。則單位品質(zhì)氣體的能量方程為：其中，Hth：即外界通過葉輪給單位品質(zhì)氣體的機(jī)械功。

q：外界加給單位品質(zhì)氣體的熱量；Cp：氣體的熱容；

T0、T0’:進(jìn)出口的溫度；C0、C0’:進(jìn)出口氣體的速度；h表示焓值。

對(duì)於離心式壓縮機(jī)，通常外界不向級(jí)中輸入熱量，且向外界傳遞的熱量可忽略不計(jì)，即q＝0，故級(jí)的能量方程普遍式為：

二離心壓縮機(jī)的工作原理能量方程表示葉輪所作的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為氣體溫度的提高和動(dòng)能的增加；該方程適用於有粘或無粘氣體；該方程適用於一級(jí)或多級(jí)整機(jī)壓縮機(jī)，也適用於壓縮機(jī)的任一流通部件。

葉輪的能量方程：靜止通道（擴(kuò)壓器等）的能量方程：靜止通道的能量方程表明：在靜止通道中氣體溫度升高，則速度降低，反之亦然。說明：即：（4）伯努利方程

伯努利方程將流體所獲得的能量區(qū)分為有用能量（靜壓能和動(dòng)能）和能量損失，是流體的機(jī)械能守恆的運(yùn)算式。

通用的伯努利方程：二離心壓縮機(jī)的工作原理級(jí)內(nèi)流體的伯努利方程：注意：表示級(jí)內(nèi)的流動(dòng)損失；表示級(jí)內(nèi)的總能量損失。其中，第一項(xiàng)：氣體在進(jìn)出口獲得的靜壓能增量；

第二項(xiàng)：氣體在進(jìn)出口獲得的動(dòng)能增量；

第三項(xiàng)：氣體的級(jí)內(nèi)的流動(dòng)能量損失。

二離心壓縮機(jī)的工作原理

葉輪的伯努利方程：固定部件（如擴(kuò)壓器）的伯努利方程：即：伯努利方程建立了機(jī)械能與氣體壓力p、流速c和能量損失之間的關(guān)係；伯努利方程中未包括溫度參數(shù)，因此在離心壓縮機(jī)的計(jì)算中，總是將包含溫度參數(shù)的能量方程與包含壓力及能量損失的伯努利方程同時(shí)使用。該方程適用於一級(jí)或多級(jí)整機(jī)，也適用於壓縮機(jī)的任一流通部件。說明：

（5）壓縮過程與壓縮功二離心壓縮機(jī)的工作原理

在離心壓縮機(jī)中，氣體伴隨著流動(dòng)的同時(shí)不斷實(shí)現(xiàn)著改變熱力狀態(tài)的熱力學(xué)過程。

多變壓縮過程中，每千克氣體所獲得的壓縮功，即多變能量頭為：（6）總結(jié)

將連續(xù)方程、歐拉方程、能量方程、伯努利方程等相關(guān)聯(lián)，流體在機(jī)器內(nèi)的速度、壓力、溫度等的變化規(guī)律就明確了。二離心壓縮機(jī)的工作原理（1）級(jí)內(nèi)的流動(dòng)損失★

摩阻損失3.級(jí)內(nèi)的各種能量損失計(jì)算：λ

：摩擦阻力係數(shù)，與Re、壁面粗糙度、管道內(nèi)徑等有關(guān)；l：沿程長(zhǎng)度；dhm：平均水力直徑；cm：氣流平均速度。原因：流體粘性導(dǎo)致的粘滯力結(jié)論：摩阻損失與流量的平方成正比。

邊界層壁面主流二離心壓縮機(jī)的工作原理★

邊界層分離損失減少分離損失的措施：設(shè)計(jì)擴(kuò)張通道時(shí)，限制其擴(kuò)張角θ不大於6°～8°；適當(dāng)增加葉輪及葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)，可減小葉道的當(dāng)量擴(kuò)張角；其擴(kuò)壓度（進(jìn)出口的相對(duì)速度之比）一般為（經(jīng)驗(yàn)）：原因：在擴(kuò)張流道中，流體的減速增壓導(dǎo)致邊界層分離，造成旋渦和倒流。邊界層分離的出現(xiàn)與通道形狀、壁面粗糙度、雷諾數(shù)等有關(guān)，但與通道形狀關(guān)係最大；葉輪中的邊界層不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的邊界層分離現(xiàn)象。說明：二離心壓縮機(jī)的工作原理★

衝擊損失（變工況下的邊界層分離損失）減少衝擊損失的措施：選擇壓縮機(jī)時(shí)，儘量使操作流量與額定流量相差不要太大；在葉輪前設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向葉片，以適應(yīng)入口氣流角的變化。流量小於額定流量流量大於額定流量原因：當(dāng)流量偏離額定流量時(shí)，葉輪或擴(kuò)壓器葉片的進(jìn)口沖角（i＝）不等於零，導(dǎo)致氣流對(duì)葉片產(chǎn)生衝擊造成能量損失。二離心壓縮機(jī)的工作原理★

二次流損失減少二次流損失的措施：適當(dāng)增加葉片數(shù)，以減小工作表面和非工作表面的壓力梯度；避免氣流方向的急劇轉(zhuǎn)彎。二次流損失：與主流方向垂直的流動(dòng)造成的能量損失。原因：流道同一截面中存在壓差引起的，主要發(fā)生在葉輪的葉道、彎道及吸氣室等氣流速度方向急劇變化處。二離心壓縮機(jī)的工作原理★

尾跡損失減少尾跡損失的措施：採用機(jī)翼型葉片；使用等厚度葉片時(shí)，將葉片尾部削薄。原因：葉片的厚度使氣體從葉輪葉道中流出時(shí)，通流面積擴(kuò)大，在葉片尾部外緣形成氣流旋渦區(qū)。該區(qū)和主流區(qū)氣流的速度、壓力相差較大，在相互混合過程中產(chǎn)生能量損失。二離心壓縮機(jī)的工作原理（2）漏氣損失原因：轉(zhuǎn)子與固定部件之間存在間隙，間隙兩端的氣體壓力不等時(shí)，導(dǎo)致氣體由高壓端向低壓端洩漏，所漏氣體的膨脹與壓縮迴圈，產(chǎn)生能量損失。減少漏氣損失的措施：設(shè)置密封裝置（如迷宮式）輪蓋密封級(jí)間密封軸端密封平衡盤密封輪蓋處的漏氣損失係數(shù)：級(jí)間密封的漏氣損失計(jì)入固定部件的流動(dòng)損失二離心壓縮機(jī)的工作原理（3）輪阻損失原因：葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪蓋、輪盤的外側(cè)面和葉輪的外緣和周圍的氣體發(fā)生摩擦，消耗摩擦功。輪阻功率損失——離心葉輪：輪阻損失係數(shù)：ρ2

：流體密度；u2

：圓盤外緣圓周速度；D：圓盤外徑。二離心壓縮機(jī)的工作原理（1）多級(jí)壓縮的必要性i離心壓縮機(jī)的單級(jí)壓力較低，一般為多級(jí)串聯(lián)式結(jié)構(gòu)；對(duì)高增壓比或輸送輕氣體的壓縮機(jī)需要多缸串聯(lián)形成機(jī)組。ii離心壓縮機(jī)多採用分段中間冷卻的結(jié)構(gòu)，段與段之間在機(jī)器外由管道連接中間冷卻器，這樣可以減少功耗。（2）分段需考慮的因素被壓縮氣體的特性；要求排出的氣體溫度；綜合考慮壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、冷卻器的佈置、功耗等因素；段數(shù)確定後，每段的最佳壓力比根據(jù)總功耗最小原則確定4.多級(jí)壓縮機(jī)二離心壓縮機(jī)的工作原理（1）單級(jí)離心壓縮機(jī)的功率和效率

一個(gè)葉輪對(duì)1kg氣體的總耗功為：i單級(jí)總耗功5.功率與效率ii單級(jí)總功率品質(zhì)流量為qm

（kg/s）時(shí)的總功率為：葉輪的耗功氣體的理論能量頭漏氣損失和輪阻損失二離心壓縮機(jī)的工作原理級(jí)的總能量頭分配示意圖Hl：漏氣損失；Hdf：輪阻損失；Hth：氣體的理論能量頭；ΔC2/2:氣體獲得的動(dòng)能；Hhyd：氣體的流動(dòng)損失；Hpol：氣體的多變能量頭（靜壓能頭增量）。二離心壓縮機(jī)的工作原理

多變效率ηpol

：iii級(jí)效率iv多變能量頭係數(shù)

等熵（絕熱）效率ηs：等溫效率ηt

：v效率的比較

比較效率高低時(shí)，注意：應(yīng)在運(yùn)行工況、氣體壓縮熱力過程和通流部件的進(jìn)出口都相同的前提下進(jìn)行比較。二離心壓縮機(jī)的工作原理（2）多級(jí)壓縮機(jī)的功率和效率i多級(jí)離心壓縮機(jī)的內(nèi)功率ii多級(jí)離心壓縮機(jī)的效率

內(nèi)效率：各級(jí)效率的平均值。

等溫效率（中間冷卻）：

內(nèi)功率：各級(jí)總功率之和。二離心壓縮機(jī)的工作原理

機(jī)械損失Nm

：在軸承、密封、聯(lián)軸器以及齒輪箱中引起的機(jī)械摩擦損失iii軸功率和機(jī)械效率iv原動(dòng)機(jī)的輸出效率

軸功率NZ：原動(dòng)機(jī)所傳遞給壓縮機(jī)軸端的功率。其中，ηm為機(jī)械效率

原動(dòng)機(jī)的額定功率：三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制離心壓縮機(jī)的性能壓縮機(jī)的喘振壓縮機(jī)的堵塞工況性能曲線壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作相似理論在壓縮機(jī)中的應(yīng)用離心壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方法及特點(diǎn)主要內(nèi)容三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（1）壓縮機(jī)的喘振工況——最小流量工況

★

旋轉(zhuǎn)脫離（以B葉道為例）i喘振的機(jī)理1.離心壓縮機(jī)的性能

流量減少→沖角i很大→非工作面上邊界層嚴(yán)重分離→有效通道減小→氣體向兩側(cè)分流：流向A葉道的沖角減小，邊界層分離情況緩解；流向C葉道的沖角增大，邊界層分離情況嚴(yán)重結(jié)論：分離團(tuán)按葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度小於葉輪的角速度

流量進(jìn)一步減少→大分離團(tuán)佔(zhàn)據(jù)葉道的大部分→排出壓力大幅下降→壓縮機(jī)減為零流量→管網(wǎng)氣體倒流入壓縮機(jī)，壓力下降→壓縮機(jī)開始排氣→管網(wǎng)壓力升高→旋轉(zhuǎn)分離→喘振?！?/p>

喘振現(xiàn)象

該過程正流、倒流周而復(fù)始，這種週期性的低頻率、大振幅的氣流振盪現(xiàn)象，稱為喘振。ii喘振的危害壓縮機(jī)的壓力和效率顯著降低；出現(xiàn)異常的雜訊、爆音；引起振動(dòng)，導(dǎo)致壓縮機(jī)的軸承和密封損壞。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制iii防喘振的措施

該方法增加了壓縮機(jī)的流量，但浪費(fèi)了部分壓縮功，多消耗了能量，也損失了部分氣體。

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部分氣流放空法三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

該方法適於處理有毒、易燃、易爆等不宜放空的氣體，但也浪費(fèi)了部分壓縮功。

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部分氣流回流法三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

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降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，可使流量減少而不發(fā)生喘振現(xiàn)象

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設(shè)置導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免流量減少時(shí)進(jìn)氣沖角過大而引發(fā)喘振。

★

操作人員嚴(yán)格監(jiān)控，及時(shí)報(bào)警處理。（2）壓縮機(jī)的堵塞工況——最大流量工況

級(jí)中流道某最小截面處氣體達(dá)到臨界狀態(tài)，此時(shí)氣體流量已達(dá)最大，不可能再增加。

流量增大使葉片工作面上發(fā)生分離，當(dāng)流量達(dá)最大值時(shí)，葉輪做功全變?yōu)槟芰繐p失，壓力不再升高。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（3）壓縮機(jī)的性能曲線i壓縮機(jī)性能的主要參數(shù)qvin/(m3/min)流量（qv

或qm）壓力比ε（排氣壓力p、壓差Δp、能量頭H）效率η功率N

隨著進(jìn)氣量的變化，其他各性能參數(shù)將發(fā)生相應(yīng)的變化，所以常以曲線形式來表現(xiàn)壓縮機(jī)的性能變化關(guān)係，即壓縮機(jī)的性能曲線。

工況：性能曲線上的某一點(diǎn)即為壓縮機(jī)的某一運(yùn)行工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱工況。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

通常將曲線上效率最高的點(diǎn)稱為最佳工況點(diǎn)，一般是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的工況點(diǎn)。

選用壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)儘量使其運(yùn)行在最佳工況點(diǎn)上，以減少能耗。ii最佳工況點(diǎn)iii穩(wěn)定工作範(fàn)圍

在喘振工況（最小流量）和堵塞工況（最大流量）之間的區(qū)域稱為壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作範(fàn)圍。

壓縮機(jī)變工況的穩(wěn)定工作範(fàn)圍越寬越好。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制隨著流量的減小，壓縮機(jī)能提供的壓力比增大，在最小流量時(shí)，壓力比達(dá)最大；離心壓縮機(jī)有最大流量和最小流量?jī)蓚€(gè)極限值，排出壓力也有最大值和最小值；效率曲線有最高效率點(diǎn)，即最佳工況點(diǎn)，一般也是壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)；功率曲線一般隨流量增加而向上傾斜，但當(dāng)ε-qv曲線向下傾斜很快時(shí)，功率曲線也可能先向上傾斜而後逐漸向下傾斜。iv離心壓縮機(jī)性能曲線的特點(diǎn)三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制v離心壓縮機(jī)性能曲線的變化規(guī)律三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

離心式壓縮機(jī)的性能曲線隨著氣體介質(zhì)、進(jìn)氣狀態(tài)、轉(zhuǎn)速而發(fā)生變化。vi離心壓縮機(jī)性能曲線的測(cè)試開始時(shí)調(diào)節(jié)閥全開，即達(dá)壓縮機(jī)的最大流量；將閥門逐漸關(guān)小，即依次減小流量，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)；直到壓縮機(jī)出現(xiàn)不正常情況，即喘振工況，此時(shí)流量為壓縮機(jī)的最小流量。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制壓縮機(jī)的性能曲線大多是由實(shí)驗(yàn)獲得的。管網(wǎng)：一般是指壓縮機(jī)連接的進(jìn)氣管路、排氣管路以及這些管路上的附件及設(shè)備（容器、閥件等）的總稱。對(duì)於離心式壓縮，管網(wǎng)只是指壓縮機(jī)後面的管路及全部裝置。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（4）壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作ppr三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制i管網(wǎng)特性曲線——管網(wǎng)阻力曲線管網(wǎng)特性曲線：管網(wǎng)情況一定時(shí)，通過管網(wǎng)的氣體流量與保證這個(gè)流量通過管網(wǎng)所需要的壓力之間的關(guān)係曲線，即p＝f（qv）管網(wǎng)終端的壓力可表示為：p＝pr＋Δp＝

pr

＋Aqv2其中pr：氣體被送入的設(shè)備的內(nèi)壓力

Δp：包括管網(wǎng)中的摩擦損失和局部阻力損失；

A：總阻力的計(jì)算係數(shù)ii壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作——壓縮機(jī)的工作點(diǎn)三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制穩(wěn)定工作點(diǎn)：壓縮機(jī)排氣量＝管網(wǎng)進(jìn)氣量壓縮機(jī)的排壓＝管網(wǎng)需要的端壓1，1a，1b－不同閥門開度下的管網(wǎng)特性曲線；2，3－壓縮機(jī)特性曲線。

用“小擾動(dòng)法”分析壓縮機(jī)平衡工況的穩(wěn)定性，如果小擾動(dòng)過後，工況仍回到原來的平衡工況點(diǎn)，則工況是穩(wěn)定的；否則是不穩(wěn)定的。iii平衡工況的穩(wěn)定性三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

壓縮機(jī)串聯(lián)工作可增大氣流的排出壓力，壓縮機(jī)並聯(lián)工作可增大氣流的輸送流量。vii壓縮機(jī)的串聯(lián)和並聯(lián)工作三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制vi壓縮機(jī)變工況工作下的喘振現(xiàn)象三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（1）壓縮機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié)

即調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出口管路中的閥門開度，以改變管網(wǎng)特性曲線，來適應(yīng)工藝流程對(duì)流量或壓力的特定要求。2.壓縮機(jī)的各種調(diào)節(jié)方法及其特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）不改變壓縮機(jī)的特性曲線；（2）減小或增大閥門開度，可減小或增大流量；（3）該方法簡(jiǎn)單易行，操作方便；（4）要產(chǎn)生閥門節(jié)流損失，使系統(tǒng)效率下降，經(jīng)濟(jì)性差。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（2）壓縮機(jī)進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)改變進(jìn)氣管中的閥門開度，可改變壓縮機(jī)性能曲線的位置，從而達(dá)到改變輸送氣體的流量或壓力的調(diào)節(jié)目的。特點(diǎn)：（1）節(jié)省功率；（2）使壓縮機(jī)能夠在更小流量下穩(wěn)定工作；（3）節(jié)流阻力帶來一定的壓力損失，導(dǎo)致排氣壓力降低。進(jìn)氣壓力與流量的關(guān)係曲線壓縮機(jī)的性能曲線三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（3）採用可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)特點(diǎn)：（1）調(diào)節(jié)範(fàn)圍大，經(jīng)濟(jì)性好；（2）可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的機(jī)構(gòu)比較複雜。

在壓縮機(jī)葉輪入口前設(shè)置一圈可繞本身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向葉片，改變導(dǎo)向葉片的角度，可改變進(jìn)入葉輪葉道的氣流方向，產(chǎn)生不同程度的預(yù)旋（正預(yù)旋和負(fù)預(yù)旋），從而改變壓縮機(jī)的性能曲線，達(dá)到調(diào)節(jié)工況的目的。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（4）採用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片調(diào)節(jié)採用可轉(zhuǎn)動(dòng)的擴(kuò)壓器葉片，可改變擴(kuò)壓器葉片的進(jìn)口角，從而改變壓縮機(jī)的性能曲線。特點(diǎn)：（1）可很好地滿足流量的調(diào)節(jié)要求，經(jīng)濟(jì)性好；（2）對(duì)壓力調(diào)節(jié)的作用較小，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)複雜。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（5）改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)當(dāng)原動(dòng)機(jī)可改變轉(zhuǎn)速時(shí)，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變壓縮機(jī)的性能曲線位置，以實(shí)現(xiàn)變工況要求。特點(diǎn)：具有壓力、流量調(diào)節(jié)範(fàn)圍大，不產(chǎn)生其他附加損失的優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，喘振邊界線向小流量方向移動(dòng)，擴(kuò)大了穩(wěn)定工況範(fàn)圍；適用於汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)；對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，則需配備變頻調(diào)速機(jī)構(gòu)，設(shè)備複雜化，且價(jià)格昂貴。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（1）相似理論的應(yīng)用價(jià)值3.相似理論在離心壓縮機(jī)中的應(yīng)用三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（2）離心壓縮機(jī)流動(dòng)相似理論應(yīng)具備的條件三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制（3）符合相似條件的性能換算四離心式壓縮機(jī)的可靠性1.

葉輪強(qiáng)度確保葉輪安全運(yùn)行的措施：選擇優(yōu)質(zhì)材料；選擇優(yōu)良的製造工藝；控制葉輪圓周速度;進(jìn)行葉輪強(qiáng)度計(jì)算。2.轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速

臨界轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子角速度與轉(zhuǎn)子彎曲振動(dòng)的固有頻率相重合，則轉(zhuǎn)子發(fā)生共振導(dǎo)致破壞。此時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速，可保證轉(zhuǎn)子不發(fā)生共振，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

方法：計(jì)算轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，按要求校核。四離心式壓縮機(jī)的可靠性

3.軸向力的平衡（a）葉片對(duì)稱排列（b）設(shè)置平衡盤四離心式壓縮機(jī)的可靠性（c）選擇止推軸承（d）葉輪輪盤背面加筋四離心式壓縮機(jī)的可靠性4.軸端密封（1）機(jī)械密封（2）浮環(huán)油膜密封五離心式壓縮機(jī)的選型（1）產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)1.選型的基本原則i性能指標(biāo)流量：品質(zhì)流量qm（kg/h）或進(jìn)口容積流量qvin（m3/h）壓力比：壓縮機(jī)出口法蘭處的壓力與進(jìn)口法蘭處壓力之比效率：一般採用多變效率、機(jī)械效率功率明確經(jīng)常運(yùn)行的工況點(diǎn)：使經(jīng)常運(yùn)行工況點(diǎn)的流量與壓力比處於最佳工況點(diǎn)（設(shè)計(jì)製造時(shí)用到餘量係數(shù)）ii安全指標(biāo)主要零部件的選材、不平衡量、主要零部件的間隙、振動(dòng)值等（2）產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)品價(jià)格供貨時(shí)間使用壽命（3）考慮性能調(diào)節(jié)方式（4）設(shè)備及儀錶的配備閥門調(diào)節(jié)、變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、導(dǎo)葉調(diào)節(jié)等五離心式壓縮機(jī)的選型中間冷卻器、檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等軸流式壓縮機(jī)的工作原理及特點(diǎn)2.選型分類五離心式壓縮機(jī)的選型

裝在轉(zhuǎn)鼓上的動(dòng)葉片對(duì)氣體做功；裝在殼體上的靜葉片起導(dǎo)流和擴(kuò)壓作用，二者構(gòu)成一個(gè)基元級(jí)。i軸流式壓縮機(jī)的工作原理五離心式壓縮機(jī)的選型ii軸流式壓縮機(jī)的特點(diǎn)五離心式壓縮機(jī)的選型軸流式壓縮機(jī)進(jìn)口截面積比離心式壓縮機(jī)葉輪進(jìn)口的截面積大的多，且流速高，所以其處理的氣體量比離心式壓縮機(jī)大得多。軸流式壓縮機(jī)中氣流的方向平行於軸線，徑向分速度為零，基元級(jí)提供的理論功少，所以其不適用於壓力比較高的場(chǎng)合。軸流式壓縮機(jī)中氣流流經(jīng)動(dòng)靜葉片的流線彎曲小，路程短，機(jī)翼型葉片的流動(dòng)損失小，所以其效率很高。當(dāng)流量變化時(shí)，軸流式壓縮機(jī)的級(jí)內(nèi)會(huì)造成很大的衝擊損失，所以其對(duì)變工況的適應(yīng)能力較差。（1）按流量和壓力選型2.選型分類五離心式壓縮機(jī)的選型i按流量選型窄葉輪的離心壓縮機(jī)雙吸葉輪式壓縮機(jī)三元葉輪式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)ii按壓力選型壓縮機(jī)：0.2MPa以上鼓風(fēng)機(jī)：0.115～0.2MPa通風(fēng)機(jī)：0.115MPa以下五離心式壓縮機(jī)的選型（2）按工作介質(zhì)選型壓縮輕氣體所需的壓縮功大，可選用較多級(jí)數(shù)的壓縮機(jī)或多缸串聯(lián)的壓縮機(jī)機(jī)組；或適當(dāng)提高葉輪速度、增加葉輪的葉片數(shù)等。壓縮重氣體所需的壓縮功小，可選用較少級(jí)數(shù)的壓縮機(jī)或單級(jí)離心壓縮機(jī)。當(dāng)工作介質(zhì)易燃、易爆、有毒或排氣壓力很高，須選用具有嚴(yán)密軸端密封裝置的壓縮機(jī)；對(duì)排氣溫度有限制的，需選用帶有中間冷卻器的壓縮機(jī)。若氣體中含有固、液兩相介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用葉輪具有良好耐磨損、耐銹蝕的壓縮機(jī)。五離心式壓縮機(jī)的選型（3）按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選型五離心式壓縮機(jī)的選型按壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)渭?jí)、多級(jí)、多列、多缸、多級(jí)多軸等按氣缸結(jié)構(gòu)：剖分式、高壓筒型等按葉輪結(jié)構(gòu)：閉式後彎型、半開式徑向直葉輪、三元葉輪、長(zhǎng)短葉片相間的葉輪、順排或?qū)ε湃~輪等按擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)：無葉片式、有葉片式3.選型方法五離心式壓縮機(jī)的選型本章小結(jié)一離心壓縮機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

瞭解：離心壓縮機(jī)的主要組成部分及結(jié)構(gòu)；葉輪結(jié)構(gòu)及類型。

掌握：“級(jí)”的典型結(jié)構(gòu)及作用；轉(zhuǎn)子軸向力的產(chǎn)生及平衡盤工作原理。二離心壓縮機(jī)的工作原理

掌握：氣流在葉輪中流動(dòng)的速度三角形；四個(gè)方程的含義及基本運(yùn)算式；級(jí)內(nèi)的能量損失及原因、級(jí)的總能量分配情況。

應(yīng)用：能夠利用四個(gè)方程進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。三離心壓縮機(jī)的性能、調(diào)節(jié)與控制

掌握：喘振的機(jī)理、危害及防止措施；壓縮機(jī)的性能曲線；壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作；壓縮機(jī)壓力和流量的調(diào)節(jié)方法。瞭解：離心式壓縮機(jī)的相似理論及應(yīng)用。四離心壓縮機(jī)的可靠性

掌握：臨界轉(zhuǎn)速、軸向力平衡措施、機(jī)械密封及浮環(huán)油膜密封原理五離心壓縮機(jī)的選型

容積式壓縮機(jī)一往復(fù)壓縮機(jī)概述往復(fù)壓縮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理往復(fù)壓縮機(jī)的特點(diǎn)一往復(fù)壓縮機(jī)概述1.總體結(jié)構(gòu)組成：氣缸活塞（活塞環(huán)）進(jìn)、排氣閥連桿曲軸一往復(fù)壓縮機(jī)概述組成：氣缸、活塞(活塞環(huán))、進(jìn)排氣閥、活塞桿、十字頭(銷)、連桿、曲軸、一往復(fù)壓縮機(jī)概述L型空氣壓縮機(jī)組成：氣缸活塞（活塞環(huán)）進(jìn)排氣閥活塞桿（填料）十字頭曲軸連桿平衡重中間冷卻器一往復(fù)壓縮機(jī)概述

工作腔部分：處理氣體

氣缸（缸蓋）活塞（活塞環(huán)、活塞桿或填料密封）氣閥（進(jìn)氣閥和排氣閥）傳動(dòng)部分：驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)

曲軸連桿十字頭（銷）機(jī)身部分：支撐氣缸與傳動(dòng)部分輔助設(shè)備

潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)（缸套、中間冷卻器）管路系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成：一往復(fù)壓縮機(jī)概述

機(jī)身氣缸體氣缸蓋氣缸座一往復(fù)壓縮機(jī)概述活塞與活塞桿相連與連桿相連一往復(fù)壓縮機(jī)概述活塞環(huán)和活塞桿一往復(fù)壓縮機(jī)概述氣閥一往復(fù)壓縮機(jī)概述曲軸平衡重一往復(fù)壓縮機(jī)概述連桿一往復(fù)壓縮機(jī)概述連桿的連接一往復(fù)壓縮機(jī)概述十字頭及銷填料密封一往復(fù)壓縮機(jī)概述一往復(fù)壓縮機(jī)概述2.往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理一級(jí)（或一個(gè)迴圈）：進(jìn)氣壓縮排氣往復(fù)式壓縮機(jī)——雙作用式氣缸一往復(fù)壓縮機(jī)概述左氣缸進(jìn)氣壓縮(排氣)右氣缸壓縮(排氣)進(jìn)氣往復(fù)式壓縮機(jī)——級(jí)差式氣缸一往復(fù)壓縮機(jī)概述一往復(fù)壓縮機(jī)概述3.往復(fù)壓縮機(jī)的特點(diǎn)

排氣壓力與流量的關(guān)係不大，工作穩(wěn)定性較好；工作性能與氣體性質(zhì)關(guān)係不大，故適應(yīng)性較強(qiáng)；容易達(dá)到較高的壓力；熱效率較高；結(jié)構(gòu)較複雜，易損壞零件較多氣體吸入和排出是間歇的，容易引起氣柱及管道的振動(dòng)。各類壓縮機(jī)的適用範(fàn)圍二往復(fù)壓縮機(jī)的工作過程

壓縮機(jī)的理論迴圈壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈多級(jí)壓縮壓縮機(jī)的理論迴圈1.基本概念一級(jí)：被壓縮氣體進(jìn)入工作腔完成一次氣體壓縮稱為一級(jí)，包括進(jìn)氣、壓縮、排氣等過程，也稱為一個(gè)工作迴圈。進(jìn)程：活塞向“外止點(diǎn)”運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為進(jìn)程?；爻蹋夯钊颉皟?nèi)止點(diǎn)”運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為回程。行程：活塞從一個(gè)止點(diǎn)到另一個(gè)止點(diǎn)的距離稱為行程“s”。外止點(diǎn)內(nèi)止點(diǎn)

氣體通過進(jìn)排氣閥時(shí)無壓力損失，進(jìn)、排氣壓力沒有波動(dòng)，保持恒定；在排氣過程終了時(shí)，缸內(nèi)的氣體被全部排出；工作腔作為一個(gè)孤立體與外界無熱交換；氣體壓縮過程指數(shù)為定值；氣體無洩漏。2.理論迴圈的特徵壓縮機(jī)的理論迴圈壓縮機(jī)的理論迴圈4123外止點(diǎn)內(nèi)止點(diǎn)41：進(jìn)氣過程12：壓縮過程23：排氣過程理論工作迴圈過程：壓－容圖3.理論工作迴圈過程壓縮機(jī)的理論迴圈4.理論迴圈的壓縮功（1）理論進(jìn)氣量V1和行程容積VS壓縮機(jī)的理論迴圈（2）指示功（迴圈消耗的外功）Wi絕熱壓縮理論迴圈指示功：等溫壓縮理論迴圈指示功：多變壓縮理論迴圈指示功：其中，K為絕熱指數(shù)其中，m為過程指數(shù)

從壓縮機(jī)的功耗看：等溫壓縮過程的功耗最少，絕熱壓縮的功耗最多?！埃北硎就饨缱鞴?/p>

任何工作腔都存在餘隙容積；壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈1.實(shí)際迴圈的特點(diǎn)（容積係數(shù)）排氣閥餘隙容積氣缸蓋進(jìn)氣閥活塞環(huán)氣缸P2P1

餘隙容積V0：活塞在止點(diǎn)時(shí)，氣缸中殘留氣體所占的壓縮腔容積餘隙容積包括：活塞與氣缸的間隙容積；氣閥片的通道容積；活塞頂部至第一活塞環(huán)間的容積氣體流經(jīng)進(jìn)排氣閥和管道時(shí)必然有摩擦，由此產(chǎn)生壓力損失；壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈1.實(shí)際迴圈的特點(diǎn)（壓力係數(shù)）

進(jìn)氣時(shí)，氣缸內(nèi)壓力P一般低於進(jìn)氣管道壓力P1;

排氣時(shí)，氣缸內(nèi)排氣壓力P高於排氣管道壓力P2;

氣體與各接觸壁間存在溫差，導(dǎo)致不斷有熱量吸入和放出；壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈1.實(shí)際迴圈的特點(diǎn)（溫度係數(shù)）

進(jìn)氣時(shí)，氣體溫度低於氣缸壁，氣體吸熱;

壓縮過程中，吸熱壓縮絕熱壓縮放熱壓縮排氣時(shí)，氣體溫度高於氣缸壁，氣體放熱。

氣缸容積不可能絕對(duì)密封；

漏氣：進(jìn)、排氣閥；活塞環(huán)與氣缸壁間；填料密封

閥室容積不是無限大。

進(jìn)排氣系統(tǒng)：進(jìn)氣過程壓力逐漸降低；排氣過程壓力逐漸升高（洩漏係數(shù)）壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈實(shí)際工作迴圈過程：cd：膨脹過程da：進(jìn)氣過程ab：壓縮過程bc：排氣過程2.實(shí)際工作迴圈過程實(shí)際迴圈的進(jìn)氣量一定少於理論迴圈進(jìn)氣量。壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈3.實(shí)際迴圈的進(jìn)、排氣量（1）容積係數(shù)λv——存在餘隙容積V0其中：α＝V0/VS；相對(duì)餘隙容積

ε＝p2/p1；名義壓力比

m：膨脹指數(shù)容積係數(shù)λv是小於1的係數(shù)，表徵了餘隙容積對(duì)氣缸吸氣能力的影響壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈（2）壓力係數(shù)λp——進(jìn)、排氣閥有壓力損失影響壓力係數(shù)的主要因素：

吸氣閥處於關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的彈簧力進(jìn)氣管道中的壓力波動(dòng)（3）溫度係數(shù)λT——?dú)怏w與工作腔壁有熱交換pa：進(jìn)氣結(jié)束時(shí)工作腔內(nèi)的壓力

該級(jí)的壓力比；氣體的性質(zhì)及氣缸的冷卻程度。影響溫度係數(shù)的主要因素：Ta：進(jìn)氣結(jié)束時(shí)工作腔內(nèi)的溫度壓力係數(shù)λp表示壓力降低對(duì)進(jìn)氣量減小的影響程度。溫度係數(shù)λT表示進(jìn)入氣缸的氣體由於吸熱膨脹而使進(jìn)氣量減小的程度。壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈（4）洩漏係數(shù)λl——?dú)飧讈K非絕對(duì)密封

有油潤滑壓縮機(jī)一般取0.90～0.98

無油潤滑壓縮機(jī)一般取0.85～0.95（5）實(shí)際迴圈進(jìn)氣量VS’和排氣量Vd其中：，稱為排氣係數(shù)氣缸的活塞環(huán)；氣閥；填料密封主要的洩漏部位：其中：，稱為吸氣係數(shù)壓縮機(jī)的實(shí)際迴圈4.實(shí)際迴圈指示功Wi其中：δs,δ0：進(jìn)氣相對(duì)壓力損失和總的相對(duì)壓力損失對(duì)理想氣體對(duì)實(shí)際氣體注：實(shí)際氣體的指示功也可由P-V圖直接近似計(jì)算。（查圖2-14確定）1.多級(jí)壓縮的定義

多級(jí)壓縮是將氣體的壓縮過程分若干級(jí)進(jìn)行，並在每級(jí)壓縮之後導(dǎo)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻。P1P2多級(jí)壓縮L型氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮2.多級(jí)壓縮的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：級(jí)數(shù)過多，結(jié)構(gòu)複雜；級(jí)間管路增加，阻力損失增加，功耗增加；操作與維修困難等。優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)省壓縮氣體的指示功；可以降低排氣溫度；

排氣溫度：可以提高容積係數(shù)λv

；可以降低活塞力。多級(jí)壓縮3.級(jí)數(shù)的選擇

大、中型壓縮機(jī)：以最省功為原則；小型壓縮機(jī)：以每級(jí)允許的排氣溫度或結(jié)構(gòu)緊湊為原則；特殊氣體（易燃易爆等）：取決於每級(jí)允許的排氣溫度；往復(fù)壓縮機(jī)級(jí)數(shù)與終壓間的關(guān)係1234級(jí)數(shù)0.3～10.6～61.4～153.6～40終壓MPa5～615～100780～150多級(jí)壓縮最佳級(jí)數(shù)：從省功角度——整個(gè)機(jī)器的等溫指示效率最高參見圖（2－19）4.壓力比的分配其中，Z：壓縮機(jī)級(jí)數(shù)；pd

和ps分別為排、進(jìn)氣壓力。注意：實(shí)際中，為了平衡活塞力，可適當(dāng)調(diào)整等壓比原則；為增加進(jìn)氣量，第一級(jí)壓力比可取小些；為方便氣量調(diào)節(jié)，最末一級(jí)也取小些。

多級(jí)壓縮過程中，常取等壓比原則分配壓力比。則各級(jí)壓力比為：

在理想條件下，對(duì)多級(jí)壓縮機(jī)，取各級(jí)壓力比相等即為省功的最佳壓力比。（證明過程參見相關(guān)參考書）多級(jí)壓縮三熱力性能三熱力性能1.吸、排氣壓力定義吸氣壓力——壓縮機(jī)第一級(jí)吸入管道處的氣體壓力；排氣壓力——壓縮機(jī)末級(jí)排出接管處的氣體壓力。注意：壓縮機(jī)銘牌上的排氣壓力指的是額定值；壓縮機(jī)的實(shí)際吸、排氣壓力可以在較大允許範(fàn)圍內(nèi)變化；吸氣壓力一般與工作過程無關(guān)，實(shí)際排氣壓力則由排氣系統(tǒng)的壓力（即“背壓”）決定；注意區(qū)別壓縮機(jī)的“排氣壓力”和“級(jí)間壓力”。2.排氣溫度定義

壓縮機(jī)的排氣溫度是指壓縮機(jī)末級(jí)排出氣體的溫度，應(yīng)在末級(jí)氣缸排氣法蘭接管處測(cè)得。各級(jí)的排氣溫度應(yīng)在相應(yīng)級(jí)的排氣管處測(cè)得。每一級(jí)的排氣溫度計(jì)算：注意：要瞭解限制排氣溫度的必要性：保證良好的潤滑，避免“積炭”；考慮氣體自身性質(zhì)?？赏ㄟ^加強(qiáng)氣缸的冷卻、降低過程指數(shù)m或壓力比ε降低排氣溫度。注意區(qū)分“排氣溫度”和“壓縮終了溫度”。三熱力性能三熱力性能3.容積流量（排氣量）定義容積流量通常是指單位時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)最後一級(jí)排出的氣體，換算到第一級(jí)進(jìn)口壓力和溫度時(shí)的氣體容積值，單位為m3/min或m3/h；通常用qv表示。注意：計(jì)算容積流量時(shí)，對(duì)於實(shí)際氣體要考慮其壓縮性係數(shù)；折算容積流量時(shí)，要將中途分離出去的氣體（水分）體積加進(jìn)去，而將中途添加進(jìn)的氣體體積扣除。容積流量並不真正反映壓縮機(jī)的供氣能力。壓縮機(jī)銘牌上的容積流量指的是額定工況時(shí)的容積流量。三熱力性能容積流量的計(jì)算公式1其中，qvd：末級(jí)排出的氣體量，m3/min；

下標(biāo)s1

：第1級(jí)進(jìn)口狀態(tài)下的壓力和溫度；

下標(biāo)d：末級(jí)狀態(tài)下的壓力和溫度；

Z：壓縮性係數(shù)，對(duì)理想氣體值為1；

qvφ：分離的水分換算到第1級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的容積流量，m3/min；

qvc：中途除掉的氣體換算到第1級(jí)進(jìn)口狀態(tài)的容積流量，m3/min；若為加入的氣體，則取負(fù)值。三熱力性能容積流量的計(jì)算公式2其中，VS1：第一級(jí)氣缸的行程容積，m3；：第一級(jí)氣缸的容積係數(shù)；：第一級(jí)氣缸的壓力係數(shù)；

：第一級(jí)氣缸的溫度係數(shù)；：第一級(jí)氣缸的洩漏係數(shù)；

n：壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min。三熱力性能4.供氣量（標(biāo)準(zhǔn)容積流量）定義將容積流量折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（1.013×105Pa，0℃）時(shí)的幹氣容積值，稱為供氣量或標(biāo)準(zhǔn)容積流量。供氣量與容積流量的關(guān)係：其中，qv：壓縮機(jī)的容積流量，m3/min；

P0、T0和

Ps1、Ts1

：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)及進(jìn)口狀態(tài)的壓力和溫度；

φ：相對(duì)濕度；

PSa1：進(jìn)氣溫度下的水蒸氣的飽和蒸汽壓。5.各級(jí)工作容積的確定其中，qv：壓縮機(jī)的容積流量，m3/min；

ηv1

：第一級(jí)的容積效率；n：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min第一級(jí)的工作容積為：任意i級(jí)的工作容積為：其中，下標(biāo)1和i分別表示壓縮機(jī)的第1級(jí)和第i級(jí)；

λc：任意i級(jí)前的抽氣係數(shù)，若無抽氣工藝時(shí)值為1；

λψ

：任意i級(jí)析水系數(shù)；

ZS：壓縮性係數(shù)，對(duì)理想氣體值為1三熱力性能三熱力性能6.功率軸功：即主軸需要的總功，是直接用於壓縮氣體的指示功和用於克服機(jī)械摩擦的摩擦功之和。功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間所消耗的功，單位為W或kW。壓縮機(jī)任意j級(jí)的指示功率——理想氣體：壓縮機(jī)任意j級(jí)的指示功率——實(shí)際氣體：指示功率：Ni＝（nWi）

/60軸功率：Nz＝Ni/ηm

（ηm為壓縮機(jī)的機(jī)械效率）

壓縮機(jī)總的指示功率：三熱力性能7.效率機(jī)械效率：指示功率與軸功率之比。即：等溫效率：包括等溫指示效率和等溫軸效率。等溫指示效率ηi-is

：壓縮機(jī)理論等溫迴圈指示功與實(shí)際迴圈指示功之比。

等溫軸效率：也稱全等溫效率，是按照第一級(jí)進(jìn)氣口溫度等溫壓縮到排氣壓力時(shí)的理論等溫迴圈指示功率與實(shí)際迴圈的軸功率之比。即：三熱力性能絕熱效率：包括絕熱指示效率和絕熱軸效率。絕熱指示效率：壓縮機(jī)的理論絕熱迴圈功與實(shí)際迴圈的指示功之比。即：

絕熱軸效率：理論絕熱迴圈指示功率與實(shí)際迴圈的軸功率之比。即：比功率：排氣壓力相同的機(jī)器，單位容積流量所消耗的功率。單位為kW/（m3/min）或kW/（m3/h）常用於比較同一類型壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。YOURSITEHERE四動(dòng)力性能曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析往復(fù)運(yùn)動(dòng)：活塞組件（活塞、活塞桿、十字頭等）平面擺動(dòng)：連桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：曲軸YOURSITEHERE1.壓縮機(jī)中的作用力（1）慣性力原因：運(yùn)動(dòng)件的不等速往復(fù)運(yùn)動(dòng)；不平衡旋轉(zhuǎn)求解：運(yùn)動(dòng)件的品質(zhì)

加速度慣性力（2）氣體力氣缸內(nèi)氣體壓力隨曲柄轉(zhuǎn)角而變化作用在活塞上的氣體力為：（3）摩擦力摩擦力大小隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反摩擦力比慣性力和氣體力要小的多，可不予考慮。四動(dòng)力性能YOURSITEHERE2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化：活塞組件：活塞銷或十字頭銷中心點(diǎn)——mP

曲柄：曲柄銷中心點(diǎn)——mc

連桿：大頭和小頭的軸承中心——ml’＋ml’’四動(dòng)力性能YOURSITEHERE品質(zhì)簡(jiǎn)化：往復(fù)運(yùn)動(dòng)總品質(zhì)：ms=mP＋ml’

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)總品質(zhì)：mr=mc+ml’’l：連桿長(zhǎng)度r：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)半徑四動(dòng)力性能YOURSITEHEREA’：外止點(diǎn)D：內(nèi)止點(diǎn)β：連桿的擺角l：連桿長(zhǎng)度r：曲軸半徑ω：曲軸的角速度θ

：曲軸的轉(zhuǎn)角x：活塞的位移曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)示意圖四動(dòng)力性能YOURSITEHERE活塞位移x：活塞速度v：活塞加速度a：（1）慣性力計(jì)算3.各作用力計(jì)算四動(dòng)力性能YOURSITEHERE旋轉(zhuǎn)慣性力FIr

：往復(fù)慣性力FIs：方向

：始終作用於氣缸軸線方向，大小呈週期性變化。方向

：始終沿曲柄半徑方向向外，大小不變。注意

：在兩止點(diǎn)處，慣性力最大；且一階慣性力比二階大很多。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，應(yīng)重視慣性力對(duì)壓縮機(jī)的影響。四動(dòng)力性能YOURSITEHERE（2）氣體力計(jì)算注意

：ps側(cè)可能為雙作用或級(jí)差式氣缸的工作腔氣體壓力，也可能是大氣壓或平衡腔壓力。氣缸工作腔的氣體壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角θ而變化。（3）摩擦力計(jì)算

摩擦力Ff較氣體力和慣性力小得多，可忽略不計(jì)；也可按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算（見教材式2－56和2－57）。四動(dòng)力性能YOURSITEHERE3.作用力的合成（1）綜合活塞力

氣體力Fg、往復(fù)慣性力FIs、往復(fù)摩擦力Ffs都沿氣缸中心軸線作用，其合力稱為綜合活塞力FP：注意

：當(dāng)壓縮機(jī)在止點(diǎn)位置時(shí)，F(xiàn)p通常被稱為最大活塞力，但不是最大綜合活塞力。分析壓縮機(jī)零部件強(qiáng)度時(shí)，常用最大活塞力來計(jì)算。四動(dòng)力性能YOURSITEHERE連桿力

：側(cè)向力

：綜合活塞力Fp在十字頭銷中心A的作用：（2）力的分析四動(dòng)力性能YOURSITEHERE連桿力Fl對(duì)曲軸：

主軸承上的力Fl：分解為水準(zhǔn)分力FN和垂直方向分力FP

阻力矩My：側(cè)向力

FN：作用於主軸承上的離心力

FIr：作用力的進(jìn)一步分析：側(cè)覆力矩MN：作用於主軸承中心，方向與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反作用於壓縮機(jī)機(jī)身上，方向與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相同四動(dòng)力性能YOURSITEHERE4.各力對(duì)壓縮機(jī)的作用（1）氣體力－內(nèi)力（2）慣性力－自由力（3）側(cè)覆力矩－自由力矩（4）阻力矩：

氣體力只使氣缸和機(jī)身等部分、以及它們之間的連接螺栓等承受拉伸或壓縮載荷，在機(jī)器內(nèi)部被平衡，稱為內(nèi)力。往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力都能引起機(jī)器振動(dòng)—多列、平衡重側(cè)覆力矩能造成機(jī)器振動(dòng)—和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)成整體或處於同一基礎(chǔ)

在每一轉(zhuǎn)的每一瞬間，會(huì)使主軸產(chǎn)生短暫的加速和減速現(xiàn)象——可增加飛輪平衡四動(dòng)力性能YOURSITEHERE（1）旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡——平衡重平衡重的品質(zhì)：（