離心壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)氣動(dòng)原理基礎(chǔ)

1主講李景銀聯(lián)系方式：電029-82668723(O)2流體機(jī)械原理(fluidmachinery)離心式壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)氣動(dòng)原理(Centrifugalcompressorandfan)0.1透平壓縮機(jī)與風(fēng)機(jī)的功能與分類透平機(jī)械，也稱葉片機(jī)械或葉輪機(jī)械，其最主要的工作元件是吐透平機(jī)械的基本原理是：工作輪葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)與工質(zhì)相互施加作用力，或葉片將能量加給工質(zhì)，或工質(zhì)將能量傳給葉片。被動(dòng)機(jī)械通過(guò)葉片將能量加給工質(zhì)的機(jī)械，如(透平)壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇及水泵；(被動(dòng)葉片機(jī)械：a.縮機(jī)和風(fēng)機(jī)：用來(lái)給氣體增壓與輸送氣體的機(jī)械。泵：用來(lái)給液體增壓與輸送原動(dòng)機(jī)械工質(zhì)能量加給葉片的葉輪機(jī)械類型，如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)及風(fēng)力機(jī)等。(有高溫流體：汽輪機(jī)、燃?xì)馔钙?，不可壓縮流體：風(fēng)力機(jī)；水輪機(jī)：水力發(fā)電)(透平)壓縮機(jī)是透平機(jī)械中的一種，屬于被動(dòng)機(jī)械，它是用來(lái)提高氣體壓力，并輸送氣體的機(jī)械，工業(yè)界常稱為風(fēng)機(jī)?！袢绻?透平)壓縮機(jī)按其中工質(zhì)流動(dòng)方向，可以分為四種(見(jiàn)P1):軸流壓縮機(jī)、離心壓縮機(jī)、斜流壓縮機(jī)、混合壓縮機(jī)。3氣體種類分的：富氣壓縮機(jī)、氨氣壓縮機(jī)等；按工作場(chǎng)合分的：造氣鼓風(fēng)機(jī)、高爐鼓風(fēng)機(jī)、制冷壓縮機(jī)等0.2不同壓縮機(jī)的主要特征和壓力流量范圍(相應(yīng)通風(fēng)機(jī)特征類似):往復(fù)式：主要運(yùn)動(dòng)部件是在缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，如往復(fù)式壓縮機(jī)?；剞D(zhuǎn)式：以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和壓縮來(lái)提供能量，如羅茨式鼓風(fēng)機(jī)和螺桿式壓縮機(jī)、滑片式壓縮機(jī)等。旋轉(zhuǎn)的葉輪作為主要部件，給流體加功。[往復(fù)式[往復(fù)式壓縮機(jī)4離心壓縮機(jī)和往復(fù)活塞壓縮機(jī)比較，離心壓縮機(jī)有以下特點(diǎn)：(1)流量大：因?yàn)殡x心壓縮機(jī)中氣體是連續(xù)的，其流通截面積大，且葉輪轉(zhuǎn)速高，所以氣流速度較大，流量很大。(2)轉(zhuǎn)速高：離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，幾乎無(wú)不平衡質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)動(dòng)件與固定件間保持一定的間隙，因而轉(zhuǎn)速可以提高。可以用工業(yè)汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，既可簡(jiǎn)化設(shè)備，又能利用化工廠的熱量，還便于實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的變速調(diào)節(jié)。(3)結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單；(4)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，維修費(fèi)用低。(1)單級(jí)壓力比不高，高壓比所需的級(jí)數(shù)比活塞壓縮機(jī)多；不適用于小流量的場(chǎng)合。透平式壓縮機(jī)中應(yīng)用的最廣泛的還是軸流式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)兩種，兩者各有自己氣動(dòng)特點(diǎn)和合適的工作范圍。與離心式相比，軸流式有下列明顯優(yōu)點(diǎn)：1.在設(shè)計(jì)工況下效率較高；調(diào)節(jié)性能好。2.流量大、體積小、重量輕。其缺點(diǎn)也十分突出：1.穩(wěn)定工況范圍較窄，性能曲線較陡，變工況性能較差，容易發(fā)生喘振工況。對(duì)操作人員要求高對(duì)工質(zhì)中的雜質(zhì)比較敏感，葉片易受磨損。0.2.3容積式和透平式壓縮機(jī)的壓力流量范圍：5排氣壓力2排氣壓力2離心式壓縮機(jī)軸流式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)00.2.4離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)面廣，主要用于：1)冶金：高爐鼓風(fēng)(大型高爐常用軸流):氧氣煉鋼用氧壓機(jī)；空2)石化：合成氨裝置用四種離心壓縮機(jī)(空壓機(jī)、原料氣、合成氣和氨冷凍壓縮機(jī));生產(chǎn)尿素用二氧化碳?jí)嚎s機(jī)；甲醇行業(yè)(甲醇合成氣中帶有固體粒子和液滴);乙稀行業(yè)；煉油企業(yè)(催化60.3離心壓縮機(jī)各部件的基本功能和典型結(jié)構(gòu)沿流動(dòng)過(guò)程介紹：氣體由吸氣室吸入。通過(guò)葉輪對(duì)氣體作功，使氣體壓力，速度，溫度提高然后流入擴(kuò)壓器，使速度降低，壓力提高，彎道、回流器主要起導(dǎo)向作用，使氣流流入下一級(jí)繼續(xù)壓縮。最后由未級(jí)出來(lái)的高壓氣體通過(guò)蝸室和出氣管輸出。7按流道中氣體先后流過(guò)的元件不同功能分，主要有六個(gè)元件：(1)進(jìn)氣室(吸氣室):把氣體均勻地引入葉輪。(2)葉輪：在葉輪內(nèi)進(jìn)行能量傳遞，提高氣體的動(dòng)能和壓力能。(3)擴(kuò)壓器：把葉輪出口流體的高速動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。(4)彎道：在多級(jí)離心壓縮機(jī)中，引導(dǎo)氣體進(jìn)入下一級(jí)，繼續(xù)進(jìn)行壓縮，提高氣體壓力。(5)回流器：使氣流按所需的方向均勻地進(jìn)入下一級(jí)從中可以看出、氣體反復(fù)沿流道進(jìn)入下個(gè)葉輪中，因此，可以進(jìn)一步引入段和級(jí)的概念：級(jí)：級(jí)是離心壓縮機(jī)使氣體增壓的基本單元，由一個(gè)葉輪及其附屬的縮機(jī)隔離程N(yùn)+1個(gè)段。0.3.2.離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)離心式壓縮機(jī)的零件很多，總體可以為轉(zhuǎn)子和靜子兩部分。轉(zhuǎn)子：離心壓縮機(jī)中可以轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)的元件，主要由主軸、隔套、葉輪、平衡盤(pán)等組成。8半開(kāi)式和雙進(jìn)氣三大類；加工類型分為銑制焊接、鉚接、銑制鉚接和主軸一般為階梯軸；隔套為定位所用，同時(shí)保護(hù)主軸；平衡盤(pán)為平衡葉輪兩面壓力不平衡導(dǎo)致的軸向力，位于高壓端，輪的氣體高壓作用，另一面通大氣或進(jìn)氣管，受低壓氣體作用?？s機(jī)中所有不能轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件。它是由機(jī)殼(一般構(gòu)成吸氣室和蝸殼等)、隔板和密封等組成。機(jī)殼：也稱氣缸，是靜子中最大的零件，常用鑄鐵、鑄鋼或焊接件而成；對(duì)于高壓離心壓縮機(jī)，都采用圓筒形的鍛鋼件。機(jī)殼一般有9水平中分面。進(jìn)氣室和蝸殼一般是機(jī)殼的一部分。密封有兩大類：外密封和內(nèi)密封：外密封防止氣體向外泄露，位于主軸兩端(軸端密封);內(nèi)密封為防止氣體在級(jí)間倒流，有隔板密密封和輪蓋密封兩個(gè)。密封形式常用迷宮式密封。隔板：隔板的作用是把壓縮機(jī)每一級(jí)隔開(kāi)。隔板相鄰的面構(gòu)成擴(kuò)壓器通道，來(lái)自葉輪的氣體通過(guò)擴(kuò)壓器把一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。隔板的內(nèi)側(cè)是回流器。氣體通過(guò)回流器返回到下一級(jí)葉輪的入口。回流器內(nèi)側(cè)有一組導(dǎo)流葉片，可使氣體均勻地進(jìn)到下一級(jí)葉輪入口。0.4級(jí)的典型結(jié)構(gòu)1.定義：級(jí)是離心壓縮機(jī)使氣體增壓的基本單元，由一個(gè)葉輪及其(徐忠書(shū)里面的定義：離心壓縮機(jī)的級(jí)，從其基本結(jié)構(gòu)看，可以分為中間級(jí)和末級(jí)兩種：中間級(jí)包括葉輪、擴(kuò)壓器、彎道和回流器，除了段中的最后一級(jí)外，其余都是中間級(jí)；末級(jí)由葉輪、擴(kuò)壓器和蝸室組成。)a.中間級(jí)：由葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器組成；b.首級(jí)：由吸氣管和中間級(jí)組成；c.末級(jí)：由葉輪、擴(kuò)壓器和排氣蝸室組成。3.離心壓縮機(jī)的級(jí)的特征截面(以中間級(jí)為例)圖1-13,第21頁(yè)in——吸氣管進(jìn)口截面，即首級(jí)進(jìn)口截面，或整個(gè)壓縮機(jī)的進(jìn)口截面0——葉輪進(jìn)口截面，中間級(jí)、末級(jí)的進(jìn)口截面；2——葉輪出口截面3——擴(kuò)壓器進(jìn)口截面4——擴(kuò)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(jìn)口截面)6——回流器出口截面0'——本級(jí)的出口截面(也是下一級(jí)的進(jìn)口截面)對(duì)于末級(jí)還有：7——排氣蝸室進(jìn)口截面out——排氣蝸室的出口截面，即末級(jí)出口截面?；蛘麄€(gè)壓縮機(jī)的出口截面。(1)葉輪：是唯一對(duì)氣體做功的部件。氣體進(jìn)入葉輪后，在葉片的推動(dòng)下跟著葉輪旋轉(zhuǎn)，由于葉輪對(duì)氣體做功，增加了氣體的能量，因此氣流流出葉輪的壓力和速度都有增加a.按整體結(jié)構(gòu)分：閉式、半開(kāi)式和雙面進(jìn)氣三種。b.按葉片彎曲的形式分：后彎型、前彎型、徑向型三種離心式壓縮機(jī)多采用后彎式葉輪，因?yàn)樾矢?，穩(wěn)定工況區(qū)寬。前彎型葉輪級(jí)的效率低，穩(wěn)定工況區(qū)窄。(2)擴(kuò)壓器：氣體從葉輪流出時(shí)，速度很高，為了充分利用這部分速度能，常在葉輪后設(shè)置流通截面逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器，以便將速度能轉(zhuǎn)變成壓力能。無(wú)葉擴(kuò)壓器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、級(jí)的變工況的效率高，穩(wěn)定工況區(qū)寬，通常較多采用。葉片式擴(kuò)壓器：設(shè)計(jì)工況效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3)彎道：為了把擴(kuò)壓器出來(lái)的氣流引入下一級(jí)葉輪去進(jìn)行壓縮，在擴(kuò)壓器后設(shè)置使氣流由離心方向改變?yōu)橄蛐姆较虻膹澋馈?4)回流器：為了使氣流以一定方向均勻地進(jìn)入下一級(jí)葉輪進(jìn)口，設(shè)置回流器，在其中一般有導(dǎo)葉。(5)蝸殼：將由擴(kuò)壓器(或直接由葉輪)出來(lái)的氣流匯集起來(lái)并引出機(jī)外，另外，由于蝸殼的曲率半徑和通流截面的逐漸擴(kuò)大，它也起降速擴(kuò)壓的作用。(6)吸氣室：其作用是將需壓縮的氣流，由進(jìn)氣管(或中間冷卻器出口)均勻地導(dǎo)入葉輪去增壓。另外，為了防泄漏，機(jī)殼的兩端裝有前、后軸封，在級(jí)與級(jí)之間和葉輪蓋進(jìn)口外緣面處，還分別裝有密封裝置，為了平衡作用在止推軸承上的軸向力，常常在機(jī)器的一端裝有平衡盤(pán)。離心通風(fēng)機(jī)的通流部分主要包括三大件：進(jìn)風(fēng)口(大型離心風(fēng)機(jī)用進(jìn)氣箱)、葉輪、蝸殼；各元件的功能與離心壓縮機(jī)的一致，是離兩級(jí)離心風(fēng)機(jī)很少見(jiàn)；但，雙進(jìn)氣離心風(fēng)機(jī)很多(多級(jí)離心壓縮機(jī)的雙進(jìn)氣如何處理?)氣室(進(jìn)氣箱)組成，(不再包括隔板),有時(shí)需要密封。1.流量(1)容積流量m3/h,m3/min,m3/s,在空分、石油和化工行業(yè)常用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積流量為指標(biāo)，稱標(biāo)準(zhǔn)容積流量。所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，對(duì)壓縮機(jī)而言，是指壓力和溫度分別為101325Pa和273K,相對(duì)濕度為零的大氣狀態(tài)。(對(duì)通風(fēng)機(jī)是完全不一樣)2.進(jìn)出口壓力和壓比固定式壓縮機(jī)常用進(jìn)出口壓力表示(而且常用表壓),Pin,Pout燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)常用壓比表示其性能，ε=Pout/Pin(基本上用絕壓)3.工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，rpm0.6.2通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)1.流量：有容積流量和質(zhì)量流量容積流量一般指標(biāo)態(tài)有m3/s,m3/min,m3/h2.壓力通風(fēng)機(jī)的壓力是指壓升，即氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力的升高值，或者說(shuō)通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處氣體壓力之差，它有靜壓、動(dòng)壓、全壓之分，單位有Pa(N/m2),mmHg等。1)氣體的靜壓、動(dòng)壓、全壓氣體給予于氣流方向平行的物體表面的壓力稱為靜壓Pst氣流速度無(wú)損失的轉(zhuǎn)化為壓力所具有氣流壓力為動(dòng)壓Pd動(dòng)壓與靜壓之和為氣體全壓，P=Pd+Pst2)通風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓、動(dòng)壓全壓，即通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面的全壓之差。靜壓，即通風(fēng)機(jī)全壓減去風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓。動(dòng)壓，即風(fēng)機(jī)出口氣流所具有的動(dòng)能無(wú)損失轉(zhuǎn)化為壓力的數(shù)量值。3.轉(zhuǎn)速：一般常用轉(zhuǎn)/分，即rpm.4.軸功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳遞給通風(fēng)機(jī)的功率。5.效率：有多種衡量指標(biāo)。6.通風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)口狀態(tài)：我國(guó)規(guī)定：工質(zhì)為空氣、壓力為101325N/m2(760mmHg)、、相對(duì)濕度φ為50%的濕空氣狀態(tài)p=1.2kg/m3。0.6.3通風(fēng)機(jī)的主要無(wú)因次參數(shù)0.6.3通風(fēng)機(jī)的主要無(wú)因次參數(shù)通風(fēng)機(jī)的無(wú)因次參數(shù)是將通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)與通風(fēng)機(jī)的特征值聯(lián)系起來(lái)。主要有以下幾種。一)壓力系數(shù)流量系數(shù)功率系數(shù)比轉(zhuǎn)速0.6.4離心通風(fēng)機(jī)的命名方式：壓力系數(shù)比轉(zhuǎn)速機(jī)號(hào)從原動(dòng)機(jī)正視通風(fēng)機(jī)：順時(shí)針為右轉(zhuǎn)，反之稱為“左”轉(zhuǎn)。0.7流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)0.7.1創(chuàng)造新的機(jī)型：超大流量、超小流量、軸流離心復(fù)合式0.7.2流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律的研究與應(yīng)用。0.7.3高速轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究與應(yīng)用。0.7.4新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展。0.7.5流體機(jī)械的自動(dòng)控制：防喘振控制。0.7.6流體機(jī)械的故障診斷。(1)沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠：主要引進(jìn)意大利新比隆技術(shù)，主要生產(chǎn)石化(2)陜西鼓風(fēng)機(jī)廠：主要引進(jìn)瑞士蘇爾壽公司技術(shù)，生產(chǎn)軸流壓(3)上海鼓風(fēng)機(jī)廠：生產(chǎn)電站通風(fēng)機(jī)。(4)重慶通用機(jī)器廠：制冷離心式壓縮機(jī)。(5)國(guó)內(nèi)各通風(fēng)機(jī)制造廠：(1)美國(guó)克拉克公司(darkBrosCo)(2)美國(guó)cooper-BessemerCo(3)意大利新比隆公司(NuovoPismone)(4)日本三菱重工業(yè)株式會(huì)社(5)日立制作所(6)日本石川島磨重工業(yè)株式會(huì)社(IHI)1、焊接工藝的應(yīng)用范圍有了擴(kuò)大趨勢(shì)2、數(shù)控加工設(shè)備普及CAM系統(tǒng)有更進(jìn)一步的發(fā)展3、新的輔助設(shè)備的應(yīng)用，如干氣密封。磁力懸浮軸承4、新材料量轉(zhuǎn)換機(jī)械，它被原動(dòng)機(jī)(電機(jī)或工業(yè)汽輪機(jī))拖動(dòng)，消耗機(jī)械能以由于離心機(jī)內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，是三維非定常運(yùn)動(dòng)，為了簡(jiǎn)化分均值來(lái)表示，這樣氣體運(yùn)動(dòng)也就是一維定常的(即一元定常流動(dòng)假1.1歐拉方程式1.1歐拉方程式夾角定義：絕對(duì)氣流角度α為C與U方向夾角相對(duì)氣流角為W與U的反方向夾角1.1.2歐拉方程原動(dòng)機(jī)傳遞給葉輪的功率為p=Mw,M為傳給葉輪的力矩，①為動(dòng)量矩定理：理論力學(xué)告訴我們，質(zhì)點(diǎn)對(duì)某定點(diǎn)(軸)的動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，等于作用力對(duì)同一點(diǎn)(軸)的矩。動(dòng)量對(duì)某點(diǎn)的矩為t?時(shí)刻：容積1-1到2-2的氣體容積11到22的氣體移動(dòng)到1'1'和2'-2′,1'到2-2之間的氣體動(dòng)量矩沒(méi)有變矩變化就為葉輪對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和：流出的動(dòng)量矩為M?=F?×(△mC?)所以，力矩為∴葉輪給單位質(zhì)量流體傳遞的能量為據(jù)能量守恒，傳遞給葉輪的能量就是氣體獲得的能量，所以，對(duì)可壓、不可壓均適用，因此處理壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)時(shí)要用該式，通風(fēng)機(jī)和水泵也可以用它。此為歐拉方程第一形式。根據(jù)三角形的余弦定理，可以獲得歐拉方程的第二形式(1)歐拉方程對(duì)理想和實(shí)際氣體均適用(2)對(duì)可壓不可壓流體均可以，被動(dòng)機(jī)械和原動(dòng)機(jī)械也都可以。熱力學(xué)第一定律指出：自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，但能量可以從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，能量的總量保持不變。熱力學(xué)第一定律對(duì)開(kāi)口系統(tǒng)(即控制容積，適用于流體機(jī)械的能量方程)和閉口系統(tǒng)(控制質(zhì)量，熱力學(xué)第一定律)的具體表現(xiàn)方式是不同的。1.2.1葉輪機(jī)械的能量方程(開(kāi)口系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程)取一開(kāi)口控制體，假定：1.在該控制體的進(jìn)出口流動(dòng)參數(shù)均勻分布；2.忽略位能差與外界熱交換(因?yàn)闅怏w密度很小，流體機(jī)械內(nèi)的流速都很快，殼體散熱核位能差與葉輪加功相比是很小的);流動(dòng)為定常流動(dòng)(則流入和流出控制體的流量守恒)。據(jù)能量守恒定律，進(jìn)入控制體的能量和流出的能量，以及外界對(duì)流入和流出控制體的流體做功的總效應(yīng)守恒。故得：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體流入的能量為：總能量e,=內(nèi)能“,+動(dòng)能進(jìn)口處氣體所做的推動(dòng)功為p,v,單位質(zhì)量流體流出的能量為：氣體能量推動(dòng)功為pv?葉輪對(duì)單位質(zhì)量氣體的作功為L(zhǎng)則能量方程為因?yàn)殪逝c內(nèi)能的關(guān)系為；=u+pv對(duì)理想氣體，上式可以進(jìn)一步改寫(xiě)為由于能量只能在葉輪中加入，所以，經(jīng)過(guò)葉輪的氣體總溫不斷增加；對(duì)于靜止元件，由于無(wú)外功加入，靜止部件的總溫保持不變能量方程是用來(lái)計(jì)算氣流溫度(或焓)的增加和速度的變化。1)能量守恒是在質(zhì)量守恒的前提下得到的，即要滿足連續(xù)方程2)方程式對(duì)是否粘性氣體都是適用的，摩擦損失，分離損失最終是以熱的形式加到氣體里面3)在實(shí)際離心壓縮機(jī)的葉輪流動(dòng)中，原動(dòng)機(jī)傳給葉輪的總功要包括理論能量頭(葉輪傳遞的)、內(nèi)漏氣導(dǎo)致的無(wú)用功和輪阻摩擦導(dǎo)致的無(wú)用功4)對(duì)氣體流過(guò)靜止通道，即絕能流，有1.3伯努利方程如果我們選取一閉口系統(tǒng)，該系統(tǒng)在流道內(nèi)不斷流動(dòng)。加入該封閉系統(tǒng)的熱量(包括流動(dòng)損失導(dǎo)致的熱量增加)使氣體內(nèi)能增加，膨脹作功，按能量守恒定律(對(duì)隨動(dòng)觀察者而言),可得：dq+dq,=du+pdv=du+d(pv)-以有如果對(duì)該式在狀態(tài)1和狀態(tài)2積分，有假定外部加入的熱量為0,所以，有由此可以看出，由于損失的存在，壓縮功可以達(dá)到的實(shí)際壓力下?lián)p失項(xiàng)一般應(yīng)包括全部損失，即流動(dòng)損失、輪阻損失和漏氣損失)1.3.2.伯努利方程的推導(dǎo)和物理意義從能量轉(zhuǎn)換的兩個(gè)不同的分析側(cè)面，可得到如下方程由此，可得到葉輪伯努利方程，伯努利方程的物理意義：葉輪加給氣體的功，用于提高氣體的壓力和動(dòng)能，并克服全部損失。如果減去輪阻損失和內(nèi)泄漏損失，則可得到葉輪的理論功與葉輪內(nèi)的流動(dòng)損失的關(guān)系該方程適用于一級(jí)，也適用于多級(jí)、整機(jī)或其中的任意通流部件。(該方程也可以直接根據(jù)能量守恒原則得到，即：葉輪對(duì)氣體做功，等于其靜壓力的提高、動(dòng)能的增加和克服流動(dòng)損失，故；從整個(gè)壓縮機(jī)的級(jí)而言，原動(dòng)機(jī)傳給葉輪的總功轉(zhuǎn)換為下列四部分(1)提高靜壓能(2)提高氣體的動(dòng)能(3)克服流動(dòng)損失(4)克服內(nèi)漏氣損失，輪阻損失對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)而言，對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)而言，所以，氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能的減少使靜壓能進(jìn)一步提高，流動(dòng)損失的存在使壓力增加量減小。若流體為不可壓縮，如液體和通風(fēng)機(jī)的氣體，則其密度為一個(gè)定值而對(duì)于可壓縮的流體，只需獲得p=f(p)函數(shù)，即能積分求出靜壓能。1.4氣體壓縮過(guò)程與壓縮功(補(bǔ)充熱力學(xué)基本公式理想氣體熱力學(xué)基本公式波義耳-馬略特定律(等溫)pv=const蓋呂薩克定律(等壓)一般情況可得理想氣體狀態(tài)方程所以，定容比熱為定壓比熱為理想氣體的定容和定壓比熱是溫度的單值函數(shù)故得以及對(duì)于絕熱過(guò)程，就是整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換，當(dāng)然也沒(méi)有損失導(dǎo)致的熱量增加，即dq=0據(jù)狀態(tài)方程，進(jìn)一步可得推導(dǎo)積分，得→Inpv?=const=pv2=const2以上為絕熱過(guò)程的過(guò)程方程式。如果是多變過(guò)程，則為pv"=常數(shù)又由理想氣體狀態(tài)方程可得過(guò)程初終態(tài)參數(shù)的關(guān)系為代入，消去壓力比值，得若消去比容，則得補(bǔ)充完畢)1.4.1壓縮功和通風(fēng)機(jī)的壓升伯努利方程中靜壓能的提高，對(duì)應(yīng)于氣體的壓縮過(guò)程，其所需要的功稱為壓縮功，亦稱有效能量頭。對(duì)于不同的壓縮過(guò)程，其對(duì)應(yīng)的壓縮功是不同的。1)多變壓縮功多變過(guò)程pv"=常數(shù)或進(jìn)一步2)等熵絕熱壓縮功等熵過(guò)程的過(guò)程方程式為pv?=常數(shù)所以，將多變過(guò)程的指數(shù)n直接換成等熵過(guò)程的k就可以得到等熵絕熱壓縮功3)等溫壓縮功對(duì)于逐級(jí)冷卻的壓縮機(jī)，最好采用等溫壓縮功計(jì)算等溫過(guò)程方程式pv=RT=const以上得到了三種最常用的壓縮功的計(jì)算方式。4)通風(fēng)機(jī)的壓升通風(fēng)機(jī)一樣遵守伯努利方程因?yàn)橥L(fēng)機(jī)的密度不變，所以，可以簡(jiǎn)化計(jì)算，將積分式直接求離心通風(fēng)機(jī)壓升可以不可以按壓縮機(jī)的計(jì)算呢?通風(fēng)機(jī)的耗功怎么測(cè)量?壓縮機(jī)的怎么測(cè)量?為什么?**通風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓、動(dòng)壓全壓，即通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面的全壓之差。靜壓，即通風(fēng)機(jī)全壓減去風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓。動(dòng)壓，即風(fēng)機(jī)出口氣流所具有的動(dòng)能無(wú)損失轉(zhuǎn)化為壓力的數(shù)量1.4.2氣體的壓縮過(guò)程在T-s圖和p-v圖上的表示方法在p-v圖上，無(wú)熱交換的壓縮機(jī)過(guò)程為1<k<n,表現(xiàn)都為指數(shù)形式，見(jiàn)下圖，壓縮功都是曲線下面向壓力坐標(biāo)投影的陰影部分P21V在T-s圖上，曲線的情況就要稍微復(fù)雜一點(diǎn)已知熵的定義為ds=d0按熱力學(xué)第一定律所以，可得對(duì)于等壓過(guò)程，上式可以表示為所以，上面式子表示等壓過(guò)程線在T-s圖上是指數(shù)曲線上面式子表示等壓過(guò)程線在T-s圖上的T曲線下的面積就表示加入或由氣體中傳出的熱量，和氣體的焓的變化是一樣的。(定壓比熱的定義即由此得到的)(上面兩個(gè)式子對(duì)應(yīng)的圖見(jiàn)圖1-5,15頁(yè))1)等溫過(guò)程dQ=Tds表示熱量Q的積分結(jié)果為T(mén)曲線下的陰影面積又因?yàn)榈葴剡^(guò)程與外界有熱交換，可知壓縮功等于熱量的負(fù)值，即向外放出的熱量就是氣體的壓縮功。2)絕熱過(guò)程(等熵過(guò)程)定義為對(duì)外沒(méi)有熱量交換，同時(shí)沒(méi)有損失導(dǎo)致的熱量增加，所以，熱力學(xué)第一定律的熱量為零，即dq=0且ds=0。因此ds=0,T-s圖上的過(guò)程線為垂直向上的一條直線1-2'。因?yàn)閐q=du+pdv=dh-vdp=0=vdp=dh=W絕熱壓縮功=氣體焓的增加=在等壓線下積分Tds的熱量見(jiàn)圖1-8,16頁(yè)從圖1-7和1-8的對(duì)比可以看出，等溫壓縮功比較小，這是因?yàn)闇囟仍礁?，使分子靠攏就需要更大的功，同樣壓比下，進(jìn)口溫度越高，壓縮功需要越大。采用冷卻方式可以使壓縮過(guò)程接近等溫過(guò)程，減小壓縮功，現(xiàn)在有兩種方式，一種是中間冷卻，一種是級(jí)間冷卻。下圖為級(jí)間冷卻dq+dq,=du+pdv=du+d(pv)-vdp=d(u+p情況1與外界無(wú)熱交換，但是有損失導(dǎo)致的熱量增加dq+dq,=dh-vdp=dq,+vdp=dh=1-9,17頁(yè)情況2與外界有熱交換(壓縮機(jī)一般向外界放熱，即冷卻),同時(shí)也有損失導(dǎo)致的熱量增加過(guò)程見(jiàn)圖1-10,實(shí)際過(guò)程為1-2,如果假設(shè)損失產(chǎn)生的過(guò)程見(jiàn)圖1-10,實(shí)際過(guò)程為1-2,如果假設(shè)損失產(chǎn)生的熱量和無(wú)熱量交換的情況一樣(為1-2"線下的面積),則放出的熱量應(yīng)該為1-2曲交換的情況一樣(為1-2"線下的面積),則放出的熱量應(yīng)該為1-2曲線下面積，但是，由于損失導(dǎo)致的熱量也應(yīng)該放出，所以，放出的熱量Q是1-2和假想的1-2"兩條曲線下的面積，多變壓縮功=焓+放出的熱量Q-多變過(guò)程產(chǎn)生的熱量。由圖可見(jiàn)，壓縮功減小了。上述幾種情況的綜合可見(jiàn)圖1-11,圖1-12,17頁(yè)。1.5級(jí)的總耗功和功率葉輪總耗功=葉輪對(duì)氣體做功+輪阻損失+內(nèi)漏氣損失而葉輪對(duì)氣體做功為葉輪出口處氣體的周向分速度系數(shù)葉輪按質(zhì)量流量計(jì)算的耗功為P=qW,=qm9“由于有內(nèi)漏氣，葉輪中總的流量要增加，同時(shí)還有輪阻損失，所以，葉輪總的功率消耗為P=(qm+qm)W+P所以，單位質(zhì)量有效氣體流量的總耗功就是上式就是漏氣損失系數(shù)和輪阻損失系數(shù)的定義和來(lái)歷對(duì)通風(fēng)機(jī)而言該怎么求?總耗功多大?總壓多大?1.6級(jí)中氣體狀態(tài)參數(shù)的變化1.6.1滯止溫度和滯止壓力滯止溫度：與外界沒(méi)有熱交換的情況下，流動(dòng)的氣體速度滯止到零時(shí)的溫度，用Tst表示。滯止壓力：與外界沒(méi)有熱交換的情況下，氣體動(dòng)能無(wú)損失的全部轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ軙r(shí)的氣體壓力。據(jù)能量方程，有,可以計(jì)算和測(cè)量出滯止溫度由滯止溫度，可以計(jì)算出滯止壓力據(jù)能量方程和伯努利方程可以分析，沿流道的溫度變化、壓力變化和比容變化設(shè)多變過(guò)程指數(shù)為m得指數(shù)系數(shù)壓力比比容比第i界面密度為因此，按能量方程計(jì)算出第i截面的溫度就可以計(jì)算出各種需要的氣體參數(shù)了。由能量方程已知所以，表示壓縮機(jī)各元件的壓縮過(guò)程的效率的表示為由于計(jì)算壓縮過(guò)程的方法有多種，相應(yīng)的壓縮功的大小也有多種，計(jì)算公式如下。(理想氣體，但是，T2ad是假想的數(shù)值);所以有公注意，本書(shū)中效率的分母采用總功，這從一個(gè)級(jí)或一個(gè)壓縮機(jī)的投入產(chǎn)出比來(lái)看，也是合理的。1.多變效率因?yàn)榧?jí)的進(jìn)出口速度動(dòng)能差很小。所以，可以通過(guò)測(cè)量進(jìn)出口溫度和壓力，求出壓縮機(jī)的多變效率。2.定熵效率T2ad是假想的數(shù)值，是按等熵過(guò)程的壓力計(jì)算出來(lái)的溫度3.多變和定熵效率的關(guān)系4.等溫效率用于具有冷卻的壓縮機(jī)，表示實(shí)際過(guò)程接近等溫的程度。5.流動(dòng)效率壓縮機(jī)級(jí)組效率：壓縮機(jī)第一級(jí)進(jìn)口到末級(jí)出口(不包括進(jìn)出氣管道)級(jí)效率：某級(jí)進(jìn)口到出口(下級(jí)進(jìn)口)我們軸流壓縮機(jī)書(shū)中的靜止參數(shù)的效率的分母與離心壓縮機(jī)的不同(離心的分母是總功，軸流的是靜溫的差值),這主要是約定的不同，比如，美國(guó)NASAsp-36報(bào)告中的軸實(shí)際過(guò)程離理想情況越遠(yuǎn)，》越低。而實(shí)際壓縮過(guò)程是多變過(guò)程，表示損失占20%。(例如交大到大差市距離離為0.8km,0.4km不能說(shuō)是損失。)氣體的動(dòng)能，所以，也可以用滯止參數(shù)來(lái)表示，如滯止絕熱效率全壓效率、靜壓效率，其他定義見(jiàn)(19頁(yè)、&2-5,書(shū)43頁(yè))3流量和流量系數(shù)3流量和流量系數(shù),一般用出口的值討論：在u、92,、b?/D,一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n與體積流量的平方根成反比。因此，體積流量大，應(yīng)采用低轉(zhuǎn)速，反之體積流量小，應(yīng)采用高轉(zhuǎn)速。在u,、?2,、q一定時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與相對(duì)寬度b?/D,成正比：由于體積流量是逐段逐級(jí)減小的，而同一根軸的轉(zhuǎn)速是相同的，所以選取轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)使第一段第一級(jí)流量最大時(shí)的b?/D?,和末段末級(jí)流量最小時(shí)的b?/D,值都能在合適的范圍內(nèi)。有時(shí)因流量很小，壓力比較高，或采用多段后體積流量變化較大，在同一根軸上很難滿足各段各級(jí)對(duì)b?/D?值的要求時(shí)，為此，可采用多缸、平行軸或多軸型結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，使各根軸采用不同轉(zhuǎn)速，以滿足b?/D?的要求。確定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮到諸方面的因素。一個(gè)非常重要的因素，就是壓縮機(jī)的工作轉(zhuǎn)速避開(kāi)其自身的臨界轉(zhuǎn)速。有時(shí)，只能犧牲一些氣動(dòng)特性，以保證安全可靠性。此外，在提高轉(zhuǎn)速時(shí)，要注意增速器設(shè)計(jì)和制造的可能性。隨著齒輪轉(zhuǎn)速增高和傳遞功率的增加，制造可靠的增速器的困難也增大了，而且對(duì)壓縮機(jī)安全運(yùn)行等也會(huì)帶來(lái)一定困難。因此，對(duì)固定式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不宜選的太高，一般在20kr/min以下，小流量時(shí)還可以適當(dāng)選大些。即葉輪或葉片擴(kuò)壓器喉部出現(xiàn)音速的工況。不做詳細(xì)討論。系數(shù)，如多變能量頭系數(shù)、定熵能量頭系數(shù)等。能量頭系數(shù)可以表示葉輪的做功能力。類似通風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)。1軸向旋渦及其對(duì)能量頭的影響且黏性很小，故葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體只能跟著做平移運(yùn)動(dòng)，而不能跟著葉輪一起旋轉(zhuǎn)，所以在相對(duì)坐標(biāo)系中形成一個(gè)與葉輪旋向相反得渦流，稱為軸向渦流(或旋渦)。軸向旋渦使葉輪做功能力減低，但是與葉輪效率沒(méi)有直接聯(lián)3.有效通流面積對(duì)能量頭的影響由于氣體有粘性，在葉輪內(nèi)形成邊界層，使得葉輪出口速度在子午面和回轉(zhuǎn)面都不均勻，總體使得實(shí)際葉輪出口速度增大，做功能力減低。第二章級(jí)中的能量損失1總論級(jí)內(nèi)的各種能量損失級(jí)內(nèi)的能量損失有三種：級(jí)內(nèi)的流動(dòng)損失、漏氣損失和輪阻損失。離心壓縮機(jī)級(jí)中的能損失分為：能量損失輪阻損失級(jí)內(nèi)的流動(dòng)損失包括：摩阻損失、分離損失、沖擊損失、二次流損失和尾跡損失。第一節(jié)摩擦損失由于流體的粘性而產(chǎn)生的能量損失。流體在壁面處流速為零，在流道的中間部分流速最大，這樣在主流區(qū)與近壁面間就存在著一個(gè)速度梯度較大的薄層，稱為邊界層。邊界層內(nèi)流體之間存在著內(nèi)摩擦力或粘滯力，為了維持流體的流動(dòng)，就必須外加能量來(lái)克服摩擦力，造成的能量的損失。這就是摩阻損失。常用沿程阻力計(jì)算公式計(jì)算管道的當(dāng)量直徑de=4Re=4A/U=4*斷面面積/濕周第二節(jié)分離損失在離心壓縮機(jī)減速增壓的通道中，沿著流動(dòng)方向主流區(qū)的速度不斷下降，靜壓上升。邊界層的流動(dòng)由于得不到主流區(qū)足夠的能量傳遞而速度減少，厚度逐漸增加，當(dāng)與主流內(nèi)同樣大小的逆壓梯度導(dǎo)致邊界層內(nèi)流體停滯不動(dòng)時(shí)，再往前移動(dòng)，邊界層內(nèi)流動(dòng)就會(huì)因?yàn)榈挚共蛔∮娴膲翰钭枇Χa(chǎn)生局部倒流，這就是邊界層分離，它產(chǎn)生的損失稱為分離損失。抑制分離的參數(shù)(1)當(dāng)量擴(kuò)張角園錐形擴(kuò)壓器的擴(kuò)張角對(duì)壓縮機(jī)葉片而言，進(jìn)口面積出口面積一般壓縮機(jī)通道內(nèi)的當(dāng)?shù)禺?dāng)量擴(kuò)展角0<6°~7(2)葉輪內(nèi)的流動(dòng)擴(kuò)壓度(3)葉輪的擴(kuò)壓因子w吸力面氣流最大速度w.葉片進(jìn)口速度w葉片出口速度下標(biāo)s表示非工作面一般要求D<0.4。(4)葉輪子午面和回轉(zhuǎn)面上氣流的分離邊界層的存在。但是葉輪中邊界層受離心力作用，其生長(zhǎng)不象靜止元件如葉片擴(kuò)壓器那樣快，所以，葉輪效率一般比擴(kuò)壓器效率高。(5)沖擊引起的分離損失。沖擊損失速度分解：w?=WK+Wi>0和i<0對(duì)葉輪邊界層分離的i>0葉片非工作面前緣產(chǎn)生很大的局部擴(kuò)壓度，邊界層分離，并向葉輪出口逐漸擴(kuò)大i<0,葉片工作面前緣產(chǎn)生較大的局部擴(kuò)壓度，但由于氣流慣性力的作用，限制的分離的擴(kuò)大，且由于流量增大時(shí)流道的擴(kuò)壓度減小，邊界層分離不易發(fā)展沖擊損失當(dāng)流量偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，流體的進(jìn)口角與葉輪或擴(kuò)壓器的進(jìn)口安裝角不一致，造成氣流對(duì)葉片的沖擊，形成了沖擊損失第三節(jié)二次流損失葉輪葉道是彎曲的，并且其中存在著軸向漩渦。因此，葉道中的氣流速度分布是不均勻的，在工作面?zhèn)茸畹?。而葉道內(nèi)的壓力分布恰好相反。由于壓差的作用，造成氣流有工作面向非工作面的流動(dòng)，即二次流。它是一種與主流方向相垂直的流動(dòng)，加劇了葉片非工作面邊界層的增厚與分離，造成二次流損失。二次流一般發(fā)生在葉輪葉道、吸氣室及彎道等有急劇轉(zhuǎn)彎處，而且曲率半徑越小，則損失越大。因而，為減少二次流損失，應(yīng)在這些地方取用大的曲率半徑或設(shè)置導(dǎo)流葉片，或適當(dāng)?shù)脑黾尤~片數(shù)目，減輕葉片的負(fù)荷。射流尾跡結(jié)構(gòu)第四節(jié)尾跡損失由于葉片的尾緣有一定的厚度，氣流流出葉道后流通面積突然擴(kuò)大，有一定的突擴(kuò)損失，另外，葉片兩側(cè)的邊界層葉在此處匯合，造成許多漩渦，主流帶動(dòng)這些漩渦，造成的損失即稱為尾跡損失。為了防止或減少尾跡損失的形成和影響，可以將葉片出口處削薄，或以上各種損失往往不單獨(dú)存在，隨著主流混在一起相互作用、相互影第五節(jié)Re數(shù)和Ma數(shù)對(duì)流動(dòng)損失的影響實(shí)驗(yàn)表明，小于臨界臨界雷諾數(shù)，效率開(kāi)始下降，大于的時(shí)候，影響不大。慣性力與氣體彈性力的比值。頭系數(shù)下降，大于臨界時(shí)，損失增大。第六節(jié)級(jí)的性能曲線理論能量頭hm=u2(1-φ?ctgβ?)由于以下因素，導(dǎo)致曲線再發(fā)生變化3由于流動(dòng)損失導(dǎo)致的壓力下降4由于沖擊損失導(dǎo)致的壓力下降神第七節(jié)漏氣損失1.產(chǎn)生漏氣損失的原因：①輪蓋漏氣：由于葉輪出口壓力大于進(jìn)口壓力，這樣就有部分氣體經(jīng)由葉輪與輪蓋的間隙流出，重新進(jìn)入葉輪進(jìn)口，隨主流再次流出，造成無(wú)用的重復(fù)循環(huán)，形成無(wú)用的能量耗費(fèi)。②隔板漏氣：級(jí)的出口壓力大與葉輪的出口壓力，這樣就有部分氣體經(jīng)由隔板與軸套的間隙流回到離心壓縮機(jī)前面級(jí)，造成損失。2.密封件的結(jié)構(gòu)形式及泄漏量的計(jì)算(1)密封件的結(jié)構(gòu)形式及用途a.迷宮式密封：又稱梳齒密封，是一種非接觸性密封，包括以下幾種型式：i曲折性密封(圖2-44)ii平滑型密封(圖2-45)iii階梯型密封(圖2-46)iv徑向排列的迷宮密封(圖2-47)v蜂窩型的迷宮密封梳齒密封主要用于離心壓縮機(jī)級(jí)內(nèi)輪蓋處的密封、級(jí)間密封和平衡盤(pán)的密封上，也可以作為軸端密封中的輔助密封。b.機(jī)械密封主要用于整級(jí)軸的端部密封。機(jī)械密封主要由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧和端蓋組成。動(dòng)環(huán)與軸一起高速回轉(zhuǎn)，靜環(huán)用彈簧連接在端蓋上，靜環(huán)是靜止不動(dòng)的，靠彈簧的壓緊力與動(dòng)環(huán)的端面緊密接觸，以達(dá)到密封的目的。由于兩密封面為端面接觸，所以又稱為端面接觸式密封。機(jī)械密封的形式多種多樣，有單端面、雙端面密封；又有單彈簧、多彈簧結(jié)構(gòu)；平衡型或不平衡型。密封材料：動(dòng)環(huán)一般為硬質(zhì)材料，靜環(huán)材料相對(duì)為軟質(zhì)材料。c.浮油環(huán)密封浮油環(huán)密封主要用于高壓離心壓縮機(jī)的軸封上，亦稱液膜密封。液膜密封元件主要有幾個(gè)浮動(dòng)環(huán)、間隔環(huán)、甩油環(huán)和軸套組成。浮油環(huán)的密封原理，就相當(dāng)于把整個(gè)浮環(huán)套在軸套上，在環(huán)與軸套間注入高壓油，形成油膜，阻止氣體流出。由于浮環(huán)能與軸自動(dòng)對(duì)中，能明顯的減小油膜密封的間隙值，從而減小帶壓液體的用量，也大大減少漏油量。而且，浮環(huán)與軸不發(fā)生接觸摩擦，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)。特別適合與大壓差、高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，解決了離心壓縮機(jī)向高速發(fā)展的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵。d.干氣密封干起密封與機(jī)械密封、油膜密封之間的最大不同是采用的密封介質(zhì)為氣體，在密封動(dòng)環(huán)的端面上開(kāi)有一圈溝槽，進(jìn)入槽內(nèi)的氣體的動(dòng)壓效應(yīng)產(chǎn)生開(kāi)啟力，使動(dòng)、靜環(huán)兩端面產(chǎn)生微小的間隙，其間的泄漏量甚微，而且省去了密封油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，故日益受到重視與推廣應(yīng)用。(2)密封泄漏量的計(jì)算(對(duì)每個(gè)密封齒都成立)因?yàn)楦鱾€(gè)密封齒間的空間相對(duì)密封間隙為無(wú)窮大，所以，溫度T不變，且pv=RT=常數(shù)(一)對(duì)于間隙中的氣流速度小于聲速的漏氣量的計(jì)算假設(shè)經(jīng)過(guò)密封齒很多，故間隙的壓降很小，依伯努利方程得9=Acp=A√2pAp(式中間隙面積A=πDs,D、s:間隙直徑和大小)沿密封齒長(zhǎng)度方向的壓降為其中密封長(zhǎng)度/密封齒數(shù)→考慮實(shí)際情況，加入修正系數(shù)，得對(duì)徑向密封，間隙面積取A=√A?A?=sqrt(半徑最小處×半徑最大處)(二)氣流中出現(xiàn)聲速的漏氣量計(jì)算聲速一般最先在最后一個(gè)密封間隙中出現(xiàn)，因?yàn)樵撎幍捏w積流量最大，將最后一個(gè)密封齒前的氣體物性的用下標(biāo)x表示，則而通過(guò)其余密封的漏氣量為所以，式(2-17a)和(2-18)應(yīng)該相等，故,代入(2-18),得令k=1.4,則a=2.145,式(2-20)化簡(jiǎn)為系數(shù)可取0.8。密封中是否出現(xiàn)聲速需要判斷。如下若k=1.4,則a=2.145,所以可得(三)輪蓋密封的計(jì)算3.密封設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題1)密封齒數(shù)目：6<Z<35;2)s=0.2+(0.3~0.6)*D/1000.第七節(jié)輪阻損失葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪盤(pán)、輪蓋的外側(cè)和輪緣都要與周?chē)目諝獍l(fā)生摩擦，引起輪阻損失。首先，旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)的側(cè)面的環(huán)形基元面積dA為個(gè)dA=2πrdr→→基元上的摩擦力個(gè)摩擦力作用的阻力矩為假定密度不變，積分得所以，一個(gè)圓盤(pán)的側(cè)面上的阻力矩所做的功率為兩個(gè)為圓盤(pán)的外緣所在的圓柱面所受力矩為輪阻損失的功率總和為其中系數(shù)該計(jì)算系數(shù)K與輪盤(pán)周速的Re數(shù)，圓盤(pán)與壁面間隙B和圓盤(pán)表面粗糙度有關(guān)；一般由圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)得出。定B/D2時(shí)，對(duì)磨光圓盤(pán)，在一定范圍內(nèi)，有：對(duì)一般車(chē)削圓盤(pán)，在一定范圍內(nèi)，有輪阻損失系數(shù)為窄葉輪的流量系數(shù)小、周向分速度系數(shù)也小，所以，輪阻系數(shù)較大。偏離設(shè)計(jì)工況下的輪阻損失系數(shù)與設(shè)計(jì)工況的關(guān)系為第三章葉輪能量傳遞元件，最主要的部件。第一節(jié)葉輪典型結(jié)構(gòu)比較一反作用度又c?=u?-C?,ctgβ?∴β?越大，反作用度越小(反作用度大→葉輪效率高)二、葉輪效率由能量方程已知所以，表示壓縮機(jī)各個(gè)部件的效率為所以，葉輪多變效率為定熵效率可以類似獲得一般按葉片出口角度大小來(lái)區(qū)分(而不是看葉片彎曲方向)左右時(shí)，為直葉片。1)反作用度：前<徑<后，而葉輪效率高2)前彎葉片氣流轉(zhuǎn)折角度大、葉道短，所以，擴(kuò)壓度和當(dāng)量擴(kuò)展角大，易發(fā)生邊界層分離；效率低3)前彎葉片葉道內(nèi)速度分布不均勻程度嚴(yán)重，而且軸向渦流還加重了這種不均勻性，這種流場(chǎng)更惡化了后面固定元件的進(jìn)口條件4)最后，前彎葉片出口速度C2由于受到許用Ma數(shù)限制，圓周速度不能太高，實(shí)際的做功能力也受限制；后彎葉片可以通過(guò)采用較高的圓周速度提高做功能力15-30度葉片出口安裝角度的葉輪稱為強(qiáng)后彎型(或稱水泵型)30-60度，后彎型(或稱壓縮機(jī)型)葉輪徑向有兩種：葉片出口角度為90,進(jìn)氣氣流為徑向進(jìn)氣的普通型，4種葉輪的對(duì)比：葉片出口安裝角最佳流量系數(shù)能量頭系數(shù)最小工作范圍中zrmin/φ?最佳穩(wěn)定工作范圍中2r,max中2r,mi級(jí)的多變效率7對(duì)小流量級(jí)，主要矛盾是增加葉道寬度，強(qiáng)后彎葉輪可以用小的流量系數(shù)，從而獲得較大的寬度，減小葉道內(nèi)的流動(dòng)摩擦損失；但是，在轉(zhuǎn)速、流量和壓比相同時(shí)，由公式可知，當(dāng)采用強(qiáng)后彎型葉輪，因?yàn)镕ai,2u小，所以，U2要很大，所以，其要小，所以其內(nèi)泄露損失和輪阻損失較大。(看公式2-34,P55;和公式2-27,P52頁(yè))第二節(jié)葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)D?—葉輪外徑；D。—葉輪進(jìn)口直徑b?—葉片出口寬度β—葉片進(jìn)口安裝角β?—葉片出口安裝角葉片數(shù)r—輪蓋進(jìn)口圓角半徑y(tǒng),8—葉片進(jìn)口斜角、葉片厚度0—前盤(pán)(輪蓋)傾角，從強(qiáng)度考慮，一般小于12度。葉片進(jìn)口寬度b1是輪蓋延長(zhǎng)線與葉片進(jìn)口中心點(diǎn)直徑處的交點(diǎn)的寬徑的交點(diǎn)的寬度。1.圓弧葉片片好。輪參數(shù)D?,D2,β和β,令圓弧的曲率半徑為R,圓心所在半徑為R。,按式R。=√R(R-D?cosβ?A)+(D?/2)2(3-9)2.直葉片3.葉片阻塞系數(shù)△為鉚接葉片的折邊寬度，而delta為葉片厚度(鉚接葉片已基本第三節(jié)能量頭、周速系數(shù)的計(jì)算由于軸向渦流的作用，實(shí)際葉片出口周向分速度不如無(wú)窮多葉片數(shù)時(shí)那么大，要減小一些。要用實(shí)際的圓周速度設(shè)計(jì)和正確計(jì)算出周速系數(shù)。周速系數(shù)。定義：h=c?u?=u一般常用滑移系數(shù)來(lái)考慮此影響。一、斯陀道拉公式斯陀道拉假定：軸向旋渦。=轉(zhuǎn)速。旋渦直徑為葉輪葉道出口寬斯陀道拉公式該公式作了氣體無(wú)粘性、氣流速度均勻的假定。實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于葉柵稠度較大，葉輪較寬的后彎型葉輪，計(jì)算誤差較小(對(duì)葉道相對(duì)長(zhǎng)度較大、葉片數(shù)目較多的后向葉輪較為合適)。對(duì)于窄葉輪，誤差較大。另外還有半開(kāi)式徑向型葉輪的滑移系數(shù)的計(jì)算公式、以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理的周速系數(shù)的計(jì)算公式。第四節(jié)葉輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)級(jí)性能的影響葉輪的主要幾何參數(shù)對(duì)級(jí)性能有著明顯的影響一葉輪進(jìn)口子午面參數(shù)重要影響參數(shù)：葉輪進(jìn)口相對(duì)直徑D。/D,,輪轂比d/D?,葉片進(jìn)口相對(duì)直徑D,/D,,輪蓋進(jìn)口段曲率(或比值r/b,),速度系數(shù)k=c,/e。要求：在葉輪進(jìn)口造成一個(gè)低Ma數(shù)(低速)、均勻的流場(chǎng)一)葉輪進(jìn)口相對(duì)直徑D。/D,故得-→進(jìn)一步推導(dǎo)為：,其中將上式對(duì)D0/D2的值求導(dǎo)，相當(dāng)于對(duì)下式求導(dǎo)：并令其等于0,可求得W1的最小值一般為1.0～1.05;K。=c/c。(葉輪葉片進(jìn)口前速對(duì)上式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：表3-3和圖3-18,3-191.輪轂比d/D,越大，進(jìn)口直徑比偏離其最佳值對(duì)性能的影響越明顯。2.進(jìn)口直徑比相對(duì)其最佳值變小，效率和壓力在全工況范圍內(nèi)惡化；略大于最佳進(jìn)口直徑，效率和壓力在大于設(shè)計(jì)流量時(shí)有所改善，小于設(shè)計(jì)流量時(shí)略有惡化。3.葉輪進(jìn)口可以選擇比最佳進(jìn)口直徑略大2-3%,但不能小。二)葉片進(jìn)口相對(duì)直徑D,/D,也可以稱為輪徑比a=D,/D,,在前面選擇進(jìn)口直徑D?時(shí)，已經(jīng)確定一般輪徑比a=D,/D,在0.45-0.65之間，更合適的為0.5-0.6,如果不在此范圍，應(yīng)通過(guò)改變轉(zhuǎn)速n,輪轂比等參數(shù)來(lái)改變最佳葉片進(jìn)口直徑，以及改變外徑，使輪徑比滿足要求。也稱為軸徑比，d由臨界轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。大的輪轂比會(huì)增大進(jìn)口速度，導(dǎo)致效率和壓力都全面下降(見(jiàn)圖3-29)。一般在0.25-0.4范圍內(nèi)選擇，最好下限。對(duì)徑向直葉片，在0.35-0.5之間的范圍。四)輪蓋進(jìn)口段的曲率要求r7b,越大越好，一般要求r/b,>0.5.由速度系數(shù)的定義，知道Kc>1對(duì)于提高葉片進(jìn)口速度的均勻性有好處。固定D0和D1的前提下，改變Kc值的方法有兩種：改變?nèi)~片進(jìn)口寬度b1和改變輪轂比d/D2。實(shí)驗(yàn)表明：提高b1,減小Kc,但風(fēng)機(jī)性能仍然提高(輪蓋傾角的改變對(duì)葉輪性能的影響比速度系數(shù)更大);但增大輪轂比，導(dǎo)致速度系數(shù)Kc減小，而輪蓋傾角不變，卻惡化了葉輪性能。二葉輪葉片的主要參數(shù)葉片是葉輪中最重要的構(gòu)成部分。葉片有4個(gè)主要參數(shù)：葉片進(jìn)、出口安裝角度，葉片數(shù)目Z和葉片型線葉片出口安裝角度的影響已討論過(guò)。一)葉片進(jìn)口安裝角度β故沖角i=β-β;沖角的選擇：1具體問(wèn)題具體分析；2對(duì)后彎4.葉片數(shù)目Zz少，擴(kuò)張角過(guò)大，分離損失大z大，氣流摩擦阻力損失大，效率也會(huì)下降，但可以提高滑移系數(shù)，提高能力頭系數(shù)因此有個(gè)最佳葉片數(shù)的問(wèn)題，有人建議：(1/1)中1為弦長(zhǎng)，t柵距，取值有人建議2.2-2.85,有人說(shuō)2.5-4.0葉片數(shù)目過(guò)多，有時(shí)導(dǎo)致進(jìn)口阻塞嚴(yán)重，這時(shí)可以采用長(zhǎng)短葉片。短葉片工作面與長(zhǎng)葉片非工作面直接的通道內(nèi)流動(dòng)較差，將短葉片前移1/8柵距(即減小不好的通道的空間),可改善級(jí)的性能。5.葉片型線可以按給定載荷法設(shè)計(jì)，一般常說(shuō)加載法設(shè)計(jì)的效果好，但是它可能惡化后續(xù)元件的進(jìn)口流動(dòng)。葉片載荷可以看作是任意半徑出葉片工作面和非工作面之間的還有葉片出口削薄。非工作面削薄較好。三葉輪出口處主要參數(shù)1葉輪出口相對(duì)寬度b,/D,看圖3-32,可以看出，相對(duì)寬度b,/D,變得很小時(shí)，效率下降明顯，而大于0.06時(shí)，也開(kāi)始下降。另外，葉片相對(duì)寬度對(duì)效率沒(méi)有葉片出口安裝角大。2.葉輪外徑切割的影響設(shè)計(jì)壓力過(guò)大，需要切割葉輪外徑降壓，對(duì)出口安裝角度90切割后效率和壓力下降沒(méi)那么明顯。角度越大效率和壓力下降越明顯。第五節(jié)半開(kāi)式、混流式葉輪比閉式的效率低；結(jié)構(gòu)形式：般取D1/D2=0.45-0.70,d/D2=0.20-0.35;2.完全三元葉輪葉片形式：效率高，加工復(fù)雜二)混流式葉輪混流大約可替代4級(jí)軸流；特點(diǎn)：流量大，效率高；可采用高圓周速度；第四章固定元件固定元件：吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道、回流器和蝸殼(或典型形式：1)軸向進(jìn)氣的吸氣管；2)徑向進(jìn)氣的進(jìn)氣管：相當(dāng)于一個(gè)90°圓形彎管；3)雙支撐承所采用的徑向吸氣室：結(jié)構(gòu)緊湊，是多級(jí)壓縮機(jī)中常用結(jié)構(gòu)；4)水平進(jìn)氣所采用的進(jìn)氣室(見(jiàn)圖4-1)1)吸氣室作用：把氣體從進(jìn)氣管道或中間冷卻器引向葉輪。2)應(yīng)滿足下列要求：1)保證葉輪進(jìn)口氣流達(dá)到設(shè)計(jì)速度C。,且使得葉輪進(jìn)口氣流盡量均勻；2)盡可能地減少吸氣室的流動(dòng)損失；3)保證葉輪進(jìn)口氣流能沿徑向流入葉片，避免葉輪進(jìn)口氣流旋繞b)螺旋通道是從A180到Ak:如蝸殼內(nèi)的流量分配原則一樣，從A?80到其他的、以Dk為直徑的圓的切線與螺旋通道外邊界所形成的過(guò)流面積，流量從180°開(kāi)始，按角度等比例減??；c)環(huán)形收斂通道是由圓柱面Ak到吸氣室出口截面(葉輪進(jìn)口),也是主要損收斂度Ak/A?>2.在吸氣室的設(shè)計(jì)中，要注意如下問(wèn)題D流體在吸氣室中流動(dòng)時(shí)，應(yīng)盡可能按加速的原則來(lái)設(shè)計(jì)吸氣室的內(nèi)壁和導(dǎo)向筋；II)為了保證氣流均勻地流入工作輪，應(yīng)采用導(dǎo)流筋把進(jìn)氣通道分為幾個(gè)流道，流道數(shù)可根據(jù)吸氣室尺寸加大、加多；II)II)每個(gè)流道的截面大小，應(yīng)與氣流流入工作輪的園周包角大小成比例，對(duì)于氣流路徑長(zhǎng)、阻力大的流道則作適當(dāng)IV)導(dǎo)向筋的方向應(yīng)使氣流進(jìn)入葉輪前的旋繞盡可能小。吸氣室進(jìn)口參數(shù)一般為大氣條件或由用戶給定：管道、閥門(mén)所產(chǎn)生的壓力損失，一般為1500~3000Pa。吸氣室進(jìn)口流速對(duì)流動(dòng)損失和結(jié)構(gòu)尺寸影響較大，一般為15~45m/s。對(duì)高壓小流量壓縮機(jī)或重氣體5~15m/s;低中壓壓縮機(jī)Cin=15~45m/s;運(yùn)輸式壓縮機(jī)Cn=60~120m/s。葉輪進(jìn)口氣體速度C?的選取原則：固定式：40-80m/s;離心式增壓器：80-100m/s;運(yùn)輸式：100-150m/s。4)流動(dòng)損失與效率4)流動(dòng)損失與效率吸氣室內(nèi)的流動(dòng)損失：吸氣室內(nèi)的效率：由能量守恒方程可知因?yàn)槲鼩馐覂?nèi)流動(dòng)屬于收斂流動(dòng)，所以Cin<Co;且流動(dòng)損失必須為正的，所以，壓力下降將更嚴(yán)重。由所以，效率為又因?yàn)榍伊硗?，如果認(rèn)為進(jìn)口速度和損失相對(duì)葉輪進(jìn)口速度Co較小，則效率還可以寫(xiě)成第二節(jié)無(wú)葉擴(kuò)壓器離心葉輪出口氣流速度可高達(dá)500m/s,一般也有200~300m/s。對(duì)徑向直葉片葉輪，葉輪出口速度幾乎占葉片耗功的一半；對(duì)后彎或強(qiáng)后彎葉輪，則占25%-40%。所以，該動(dòng)能必須認(rèn)真回收。擴(kuò)壓器功能：使從葉輪中出來(lái)的具有較大速度的氣流減速，并使動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。種類或形式：無(wú)葉、葉片或直壁形擴(kuò)壓器。無(wú)葉擴(kuò)壓器1)形狀：兩個(gè)壁面構(gòu)成的徑向流動(dòng)空間，壁面可以平行也可以不平行；氣體從內(nèi)徑向外徑流動(dòng)，通流面積逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致速度逐步降低。2)流動(dòng)規(guī)律分析：2)流動(dòng)規(guī)律分析：假設(shè)：忽略氣體粘性所引起的摩擦影響由流量連續(xù)性條件可得擴(kuò)壓器任一半徑處的徑向速度c,=qm/Ap=qm/πDbp進(jìn)一步變形，可得：c,D=c,D,=cD即擴(kuò)壓器中氣流的徑向分速度是半徑冪函數(shù)，隨半徑增大而下降。由動(dòng)量矩守恒定律，得：cr=cr?=cr.即擴(kuò)壓器中氣流的周向分速度也是半徑冪函數(shù)，隨半徑增大而下降。所以，氣流在擴(kuò)壓器內(nèi)的流動(dòng)角度為：即氣流按不變的方向角度流動(dòng)，即按“對(duì)數(shù)螺旋線流動(dòng)”。因?yàn)榻嵌炔蛔儯^對(duì)速度與直徑的關(guān)系按同樣關(guān)系下降，即當(dāng)考慮密度變化時(shí)，實(shí)際徑向速度減小更快，但由于粘性，周向速度也下降更快，所以，流動(dòng)角度基本還是保持不當(dāng)擴(kuò)壓器寬度不相等時(shí)(一般為變小),還需要根據(jù)具體情況分析。對(duì)于b較小的情況，粘性影響更大，流動(dòng)也要再深入分析。3)無(wú)葉擴(kuò)壓器主要參數(shù)的確定3)無(wú)葉擴(kuò)壓器主要參數(shù)的確定無(wú)葉擴(kuò)壓器的主要參數(shù)：進(jìn)口寬度b?,出口寬度b?和直徑比D?/D?一般取b?=b?=b,。如果b,>b?,可能產(chǎn)生突擴(kuò)損失。試驗(yàn)表明：b?明顯增大時(shí)，級(jí)性能?chē)?yán)重惡化；但可以大1-2mm,以免氣流對(duì)擴(kuò)壓器側(cè)壁的撞擊；b,<b,有利于加快氣流均勻化。選b,>b,氣流角度減小，氣流流程增長(zhǎng)了，摩擦損失增加，效果不好。b?<b,效果還可以，流程縮短，擴(kuò)壓度減小，可減小分離損失。但收斂度太小也不好，沒(méi)有擴(kuò)壓效果。推薦b?與b?的收斂角度為2°~4°,對(duì)氣流角度a,小的設(shè)計(jì)可以取較大值。對(duì)于中間級(jí)結(jié)構(gòu)，可取D,/D?=1.551.7。而D?值的選取以避免葉輪與擴(kuò)壓器相碰和氣流過(guò)渡為考慮，取1.03-1.12D?;D?大時(shí)，取下有限的試驗(yàn)表明，無(wú)葉擴(kuò)壓器的損失系數(shù)在當(dāng)量擴(kuò)張角8°時(shí)最小。無(wú)葉擴(kuò)壓器的當(dāng)量擴(kuò)展角為：對(duì)于等寬度無(wú)葉擴(kuò)壓器，因?yàn)闅饬鹘嵌炔蛔儯覛饬鬈壽E長(zhǎng)為：故無(wú)葉擴(kuò)壓器損失的粗糙計(jì)算方法為：無(wú)葉擴(kuò)壓器的效率4)特點(diǎn)：4)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，性能曲線平坦，穩(wěn)定工況范圍較寬，高馬赫數(shù)下，效率較低不明顯。但要求氣流角度要大于18度，對(duì)運(yùn)輸式壓縮機(jī)也要求要大于12度。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)點(diǎn)比葉片擴(kuò)壓器效率低；尺寸大。第三節(jié)葉片擴(kuò)壓器象離心葉輪似的，在無(wú)葉擴(kuò)壓器的環(huán)形通道中沿圓周安裝葉片，就成為葉片擴(kuò)壓器(靜止的圓環(huán)形葉柵)。葉片擴(kuò)壓器中，氣體運(yùn)動(dòng)的氣流角度受擴(kuò)壓器中的葉片控制，按擴(kuò)壓器的葉片角度運(yùn)動(dòng)；而無(wú)葉擴(kuò)壓器的氣流角度基本不變。1)性能分析：由于受葉片作用力，動(dòng)量矩不再守恒。但在葉片擴(kuò)壓器中，連續(xù)性方程成立，且為所以，其速度為當(dāng)氣流角度α不斷增大時(shí)，葉片擴(kuò)壓器內(nèi)氣體速度減小比無(wú)葉擴(kuò)壓器更快，擴(kuò)壓速度更大。達(dá)到同樣擴(kuò)壓程度時(shí)所需的尺寸小。(書(shū)中例子：若速度減半，用無(wú)葉擴(kuò)壓器，外徑需增大2倍；對(duì)于葉片擴(kuò)壓器，若進(jìn)口角度20°,出口角度38°,則外徑只需要增大1.2倍)2)葉片擴(kuò)壓器主要參數(shù)的確定：除b?、b?和直徑比D?/D?外，還有葉片的進(jìn)出口角度，葉片數(shù)目和型D,/D?=1.081.15,擴(kuò)壓器進(jìn)口速度大時(shí)，可取上限。氣體離開(kāi)葉輪出口后，必須有一定的間隙，以使氣流均勻和減速，改善擴(kuò)壓器進(jìn)口狀況。b3也要大點(diǎn)，可進(jìn)一步減速，減小流動(dòng)損失。一般希望葉片擴(kuò)壓器進(jìn)口的Mc?<0.7~0.8.。進(jìn)口安裝角度a按氣體角度a確定。由于增大a和D?都可以進(jìn)一步擴(kuò)壓，因此，就有兩個(gè)參數(shù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。首先，進(jìn)出口面積之比要求是k=A,/A?=2.53.0;擴(kuò)壓器的當(dāng)量擴(kuò)張角取最優(yōu)值：擴(kuò)壓器的損失系數(shù)在當(dāng)量擴(kuò)張角4.8°時(shí)最小，其計(jì)算公式為：因?yàn)闅饬饔斜３至鲃?dòng)角度方向不變的趨勢(shì)，所以葉片角度的增大要考慮氣流在吸力面的分離，一般推薦α-asa-12°~15°;相應(yīng)地，葉片擴(kuò)壓器直徑比D4/D2,對(duì)中間級(jí)為1.45~1.55,對(duì)末級(jí)為0.35~1.45。葉片數(shù)目按葉輪的類似思想選擇：(1/1)中1為弦長(zhǎng)，t柵距。實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為(1/1)取2.0-2.4較好(比葉輪的數(shù)值小)。葉片擴(kuò)壓器的葉片數(shù)目一般為16~22片，要少于動(dòng)葉輪的數(shù)目，以防止喘振。同時(shí)也不應(yīng)與葉輪葉片數(shù)目相等或成倍數(shù)，以避免共振。葉片形式多采用單圓弧，板式或機(jī)翼式葉片。3)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)壓程度大，尺寸??；設(shè)計(jì)點(diǎn)效率高，特別是進(jìn)口氣流角度小的時(shí)候，效果更加明顯，可比無(wú)葉擴(kuò)壓器高3-5%。缺點(diǎn)：變工況效率低；變工況時(shí)易首先發(fā)生流動(dòng)分離，引發(fā)喘振；穩(wěn)定工況范圍窄；Ma高時(shí)，損失較大。4)其他葉片擴(kuò)壓器：直壁形擴(kuò)壓器或楔形擴(kuò)壓器，它們的效率雖然有一定改善，但加工太麻煩。第四節(jié)彎道和回流器彎道內(nèi)無(wú)葉片時(shí)，氣體在彎道內(nèi)依然遵守動(dòng)量守恒和流量守恒定律。一般D?=Ds,從動(dòng)量守恒可知，C?u=Csu,但對(duì)于徑向流動(dòng)而言，由于離心運(yùn)動(dòng)，5-5截面的Cr速度將不均勻，這導(dǎo)致平均的a會(huì)增大，另外由于粘性作用，5-5截面的圓周速度也會(huì)進(jìn)一步減小，所以a進(jìn)一步增大。某些試驗(yàn)表明，無(wú)葉擴(kuò)壓器后，α增大了8度，葉片擴(kuò)壓器后，α增改進(jìn)的方法是：從4到5截面略為收斂一點(diǎn)；但如果流道寬度偏窄，也可以略微增大。作用：通過(guò)葉片使氣流按90度方向進(jìn)入下一級(jí)，為了考慮回流器后面的氣流角度的落后角度，可使回流器再增大5-7度。回流器葉片中線一般是圓弧形的，為等厚度或變厚度圓弧葉片；對(duì)等厚度葉片，通道寬度逐漸向內(nèi)徑方向增大。流動(dòng)一般不擴(kuò)壓(因?yàn)槭氰T造成型，表面粗糙),且速度變化要均勻。要考慮葉片阻塞影響，葉片數(shù)目一般為12-18。彎道和回流器損失也不小，與擴(kuò)壓器中相當(dāng)，這是因?yàn)槠鋼p失系數(shù)較大，所以，也是可以改進(jìn)的地方。第五節(jié)蝸殼(排氣室)作用：收集氣體，引出到排氣管或冷卻器中。1)基本假設(shè)：a.蝸殼內(nèi)氣體的動(dòng)量矩保持不變；b.蝸殼進(jìn)口的氣流沿圓周均勻，因此其流量流量沿進(jìn)口圓周按比例增加，以下按通風(fēng)機(jī)蝸殼的方式講解(公式簡(jiǎn)單，可突出基本原理)按基本假設(shè)，蝸殼各不同截面上所流過(guò)的流量e。與該截面和蝸殼起始截面之間形成夾角成正比。即氣流進(jìn)入蝸殼后，動(dòng)量矩保持不變2)蝸殼內(nèi)壁型線：假設(shè)蝸殼為等寬度蝸殼，寬度為B。此時(shí)，流過(guò)蝸殼各個(gè)界面的流量應(yīng)該為此式表明：蝸殼內(nèi)壁型線為一條對(duì)數(shù)螺旋線。對(duì)于偏心的矩形蝸殼，可取c'=(0.65～0.75)C。對(duì)其他形狀蝸殼，可按實(shí)際情況積分計(jì)算(參考書(shū)中內(nèi)容)。實(shí)驗(yàn)表明，蝸殼截面形狀對(duì)流動(dòng)性能的好壞影響不大，但不對(duì)稱蝸殼的效率較高。在離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)中，采用模化法是最可靠和迅速的設(shè)計(jì)方法。?；ㄊ歉鶕?jù)相似原理，選擇一臺(tái)性能好的壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)模化放大縮小來(lái)設(shè)計(jì)新的壓縮機(jī)。另外，當(dāng)受到試驗(yàn)條件的某些限制，同樣可以運(yùn)用相似原理，對(duì)模型機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，然后通過(guò)性能換算的方法，換算到樣機(jī)設(shè)計(jì)條件下的性能。第一節(jié)相似理論及離心壓縮機(jī)相似條件一、相似原理相似理論指出，在兩物理現(xiàn)象中，如果對(duì)應(yīng)點(diǎn)上同一物理量的比值均保持為常數(shù)，則兩物理現(xiàn)象相似。要保持相似流動(dòng)，必須保持幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似和熱力相似。由于離心壓縮機(jī)中工質(zhì)溫度不高，熱交換可以省略，因此可以不考慮熱力相似問(wèn)題，而只需要考慮幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似三個(gè)條件。一)幾何相似幾何相似意味著實(shí)物和模型壓縮機(jī)各對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度之比相等，對(duì)應(yīng)角度相等，即幾何圖形相似。這是保持兩臺(tái)壓縮機(jī)流動(dòng)相似的先決條件。嚴(yán)格的講，實(shí)物和模型機(jī)的表面相對(duì)粗糙度也應(yīng)相等，但實(shí)際比較難實(shí)現(xiàn)，粗超度的影響一般也不嚴(yán)重，因此忽略其影響，或通過(guò)修正方法對(duì)此進(jìn)行考慮。以下用下角標(biāo)“M”表示模型壓縮機(jī)，則對(duì)于幾何相似條件，要求滿足下列公式：β=βAM,β?A=β?AM,α3A=α3AM,α4A=α4AM二)運(yùn)動(dòng)相似運(yùn)動(dòng)相似即要求實(shí)物與模型壓縮機(jī)在對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的速度三角形相似，即要保證其速度方向相同、大小成比例。在幾何相似的前提下，運(yùn)動(dòng)相似可以用葉輪進(jìn)口速度三角形相似代表。如果葉輪進(jìn)口處預(yù)旋c=0,則c,=c,這時(shí)只要保持流量系數(shù)。=相等，則進(jìn)口速度三角形相似。如果c≠0,這時(shí)除保持流量系數(shù)。=外，還要保持β?=β,α,=αM(5-2b)三)動(dòng)力相似動(dòng)力相似是指實(shí)物與模型壓縮機(jī)流場(chǎng)中，對(duì)應(yīng)點(diǎn)上同名力(或同性質(zhì)的力)的方向相同、大小成比例，且比值為常數(shù)，即離心壓縮機(jī)中，幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提和依據(jù)，動(dòng)力相似是決定流動(dòng)相似的主導(dǎo)因素，而運(yùn)動(dòng)相似則是幾何相似和動(dòng)二、離心壓縮機(jī)中的動(dòng)力相似條件在離心壓縮機(jī)中，氣體微團(tuán)受到的作用力主要有慣性力、粘性摩擦力、壓力、彈性力和重力等。壓縮機(jī)中，重力的作用比其他力的影響要小很多，可以忽略不計(jì)。因此，對(duì)剩余的力進(jìn)行分析，就可以得到滿足動(dòng)力相似的基本條件。從公式(5-3)可見(jiàn)，實(shí)物壓縮機(jī)流場(chǎng)中的各種力與其自身的慣性力相比，其值應(yīng)該等于模型機(jī)流場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的力與其慣性力的比值。按量綱分析，流體微團(tuán)的慣性力、粘性摩擦力、壓力、彈性力可表示如慣性力：(此處a是加速度)彈性力：F=E、AxE、L2因?yàn)閷?duì)于理想絕熱壓縮氣體而言，其體積彈性模量為：又理想氣體的絕熱壓縮過(guò)程上式中，L為特征尺寸，V為特征速度。為了方便，我們對(duì)實(shí)物與模型機(jī)中的流體微團(tuán)的慣性力與其本身各種力進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算。得到如下公式：一)雷諾數(shù)(Re數(shù))二)馬赫數(shù)(Ma數(shù)),所以：三)歐拉數(shù)(Eu數(shù))若對(duì)歐拉數(shù)乘上絕熱指數(shù)k,可得下列公式：從公式(5-4)到(5-6)可以看到，如保證Re數(shù)、馬赫數(shù)(Ma)和氣體絕熱指數(shù)x相等，則歐拉數(shù)(Eu)也可以保持相等。由于離心壓縮機(jī)中工質(zhì)溫度不高，熱交換可以省略，因此可以不考慮熱力相似問(wèn)題，所以，不考慮普朗特?cái)?shù)(Pr)、傅里葉數(shù)(Fo)和努塞爾特?cái)?shù)(Nu)等反映傳熱過(guò)程的相似準(zhǔn)則。另外，由于反映非定常運(yùn)動(dòng)的斯特羅哈爾數(shù)(Strouhalnumber,St=v*t/1)不如前述無(wú)量綱數(shù)影響大，也一般不予考慮；此外，目前還沒(méi)有反映湍流度的決定性準(zhǔn)則，故湍流度的影響也沒(méi)有考慮。三、壓縮機(jī)相似的條件因此，綜上所述，主要決定實(shí)物和模型壓縮機(jī)流動(dòng)相似的條件為：1)幾何相似；2)進(jìn)口速度三角形相似，即流量系數(shù)相等，且絕對(duì)進(jìn)氣角度相等；(運(yùn)動(dòng)相似)3)表征粘性影響的準(zhǔn)則數(shù)Re數(shù)相等；4)表征可壓縮性影響的準(zhǔn)則數(shù)Ma數(shù)相等；5)絕熱指數(shù)x相等。在離心壓縮機(jī)中，反映可壓縮性對(duì)流動(dòng)影響的相似準(zhǔn)則為Ma數(shù)，要保持實(shí)物與模型壓縮機(jī)流動(dòng)相似，必須保持Ma數(shù)相等。另外，從Re數(shù)同時(shí)相等幾乎是不可能的，除非實(shí)物與模型幾何尺寸完全相同，工質(zhì)和進(jìn)口流動(dòng)條件都相同才可以。然后根據(jù)Re數(shù)的試驗(yàn)值進(jìn)行修正。數(shù)大于臨界值Re時(shí)，這時(shí)Ma數(shù)和Re數(shù)都對(duì)流動(dòng)特性影響很小，可以認(rèn)為模型與實(shí)物中的流動(dòng)已進(jìn)入自動(dòng)模化中，為使用方便，我們通常選用機(jī)器雷諾數(shù)來(lái)表示Re的大壓縮機(jī)用于抽真空時(shí)的Ma數(shù)和Re數(shù)的關(guān)系及對(duì)性能的影響：當(dāng)壓縮機(jī)用于抽真空時(shí)其進(jìn)口密度。很小，而動(dòng)力粘性系數(shù)μ基本不變，因此進(jìn)口處的Re數(shù)會(huì)小于臨界值Re,而Re數(shù)低時(shí)易引起層流附面層的分離，損失將增大，因此抽真空時(shí)壓縮機(jī)性能會(huì)下降，故應(yīng)增大壓比的裕量。第二節(jié)壓縮機(jī)的相似工況計(jì)算方法和表示性能曲線的組合參數(shù)當(dāng)實(shí)物壓縮機(jī)與模型壓縮機(jī)之間滿足了幾何相似(公式(5-1))、進(jìn)氣條件相似(公式(5-2))、各對(duì)應(yīng)馬赫數(shù)相等以及絕熱等熵指數(shù)相等的條件下，兩壓縮機(jī)的相似工況點(diǎn)的性能參數(shù)之間存在如下關(guān)一)流量系數(shù)。和體積流量q:又因?yàn)?運(yùn)動(dòng)相似φ?=中)故得(5-7a)另外a=α,由體積流量關(guān)系知q=c,A,qw=cA,可得或公式(5-7)是壓縮機(jī)流動(dòng)相似的必要條件之一。有二)轉(zhuǎn)速關(guān)系：因Maz=Ma,有則公式(5-8)是壓縮機(jī)流動(dòng)相似的必要條件之一。三)質(zhì)量流量q公式(5-9)也是壓縮機(jī)流動(dòng)相似的必要條件之一。如果令故溫度之比。變換形式，有即兩壓縮機(jī)各對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫度之比相等。二)壓比ε=P?/p由連續(xù)方程和狀態(tài)方程peA=P?e,A?=P?C?A?,得又三)多變效率由所以又利用所以n=7m=m四)絕熱(等熵)效率由多變效率與絕熱(等熵)效率之間的關(guān)五)能量頭系數(shù)根據(jù)等熵能量頭關(guān)系式：又ε=ε,所以(5-15)六)功率關(guān)系第三節(jié)用組合參數(shù)表示的無(wú)量綱性能曲線在給定的進(jìn)口溫度和壓力下，通過(guò)試驗(yàn)可得到壓縮機(jī)流量與壓因此，如用流量系數(shù)。和馬赫數(shù)Ma?,或他們的等價(jià)參數(shù)來(lái)表示c=f?(φ,Maz)所以這種性能曲線可用于大小不同的相似壓縮機(jī)，相應(yīng)的性能曲線見(jiàn)二、同一臺(tái)壓縮機(jī)的相似工況因?yàn)閡?=πD?n/60,則(注意，這里忽略了直徑D?的影響)可以用來(lái)代替。又因?yàn)樗?。所故性能曲線關(guān)系式有以下表其實(shí)，通過(guò)第二小節(jié)中總結(jié)的公式，可以更方便的看到用組合參由轉(zhuǎn)速關(guān)系公式(5-8)變形可得，新機(jī)器與原型(模型)機(jī)與機(jī)器馬赫數(shù)Ma相對(duì)應(yīng)的組合參數(shù)之間關(guān)系如下：由公式(5-7a)變形得，新機(jī)器和原型(模型)機(jī)與葉輪葉道進(jìn)口流量系數(shù)。相對(duì)應(yīng)的組合參數(shù)之間關(guān)系如已知原型(模型)機(jī)組合參數(shù)表示的性能曲線時(shí)，只要用同的相似工況下的性能換算，K,=1。圖5.3壓縮機(jī)通用性能曲線 如上圖5.3通用性能曲線，表述了同一臺(tái)壓縮機(jī)在不同。/JRT。下，離心壓縮機(jī)壓比。和多變效率，隨流量組合參數(shù)q/√RT的變化趨這種通用性能曲線主要用于?；O(shè)計(jì)和同一臺(tái)壓縮機(jī)不同工況下的性能換算。三、比轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)速的影響在能量頭系數(shù)和流量系數(shù)中已經(jīng)隱含的表現(xiàn)出來(lái)，但如何能顯式的體現(xiàn)出它的影響?例如對(duì)于同樣的設(shè)計(jì)要求，可以通過(guò)高轉(zhuǎn)速、低能量頭系數(shù)和寬葉輪滿足要求，也可以采用低轉(zhuǎn)速、高能量頭系數(shù)和窄葉輪實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，但是這兩種葉輪的性能曲線特點(diǎn)和最高效率肯定不同。以下討論如何顯式地表現(xiàn)出轉(zhuǎn)速的影響。我們已知能量頭系數(shù)的表達(dá)式為：下面以多變能量頭系數(shù)為例，則對(duì)于相似壓縮機(jī)，相似工況點(diǎn)的能量頭系數(shù)相等同理，相似工況點(diǎn)的流量系數(shù)的也相等，即將(5-23)得到直徑比：將該直徑比代入(5-24)式，得到：將模型機(jī)和實(shí)物的量歸納到一起，可得比轉(zhuǎn)速是壓縮機(jī)相似的必要條件，但不是充分條件。比轉(zhuǎn)速只適用于單級(jí)，不適用于整機(jī)；且比轉(zhuǎn)速是葉輪形式的直第四節(jié)相似?；O(shè)計(jì)相似?；椒ň哂性O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)新的離心壓縮機(jī)時(shí)，經(jīng)常采用這種方法。如果掌握了大量的單獨(dú)級(jí)、級(jí)組或整機(jī)的原型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且在較寬的馬赫數(shù)Ma范圍內(nèi)知道它們的性能曲線，那么利用相似?；姆椒ㄔO(shè)計(jì)新的機(jī)器是很方便的。設(shè)計(jì)新機(jī)器通常需要知道進(jìn)口條件p、T、氣體常數(shù)R和定熵指數(shù)k,另外需要給定設(shè)計(jì)壓比ε和流量q(或q)。為了正確合理地使用原型機(jī)器的性能曲線，必須滿足下列條件：1)根據(jù)相似條件。=82)在模型機(jī)上找出滿足設(shè)計(jì)壓比。的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，這個(gè)工況點(diǎn)應(yīng)有足夠高的效率，并遠(yuǎn)離喘振線。4)按效率、溫比和其他無(wú)因次量曲線，獲得?；O(shè)計(jì)的壓縮機(jī)的多變效率和其他參數(shù)等等。相似設(shè)計(jì)方法的主要任務(wù)在于確定比例常數(shù)、圓周速度u、轉(zhuǎn)速n、以及氣動(dòng)性能計(jì)算。原型機(jī)器設(shè)計(jì)工況點(diǎn)是給出的，如進(jìn)口溫度、壓力、體積流量等。根據(jù)模型機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可按下式求出比例常數(shù)k,、u、n和N。實(shí)物與模型壓縮機(jī)的尺度比：實(shí)物壓縮機(jī)的線速度：實(shí)物壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速：實(shí)物壓縮機(jī)的功率：實(shí)物壓縮機(jī)的性能曲線也可以通過(guò)相似公式換算得到。對(duì)于帶有中冷器的壓縮機(jī)，如果各段進(jìn)口溫度保持相同，則各段的進(jìn)出口溫比仍然保持一樣，所以，實(shí)物和模型壓縮機(jī)可以直接?；?見(jiàn)書(shū)中證明)。其他情況只要嚴(yán)格按照?；胶驮磉M(jìn)行?；O(shè)計(jì)即可。第六節(jié)性能換算在做模型機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要注意需要機(jī)器馬赫數(shù)M?相等。如果對(duì)于有中冷器的壓縮機(jī)，還需要滿足溫比條件等附加要求。如果一般而言，實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要通過(guò)調(diào)整模型機(jī)轉(zhuǎn)速滿足實(shí)物壓縮機(jī)設(shè)計(jì)性能的要求。主要有定熵指數(shù)指數(shù)K相同，但是Mu不同的，這個(gè)可以看圖6-2(p113),了解機(jī)器馬赫數(shù)Ma對(duì)性能的影響。具體換算公式自學(xué)!!!第六章離心壓縮機(jī)的性能曲線和調(diào)節(jié)第一節(jié)離心壓縮機(jī)的性能曲線壓縮機(jī)整機(jī)的性能曲線與級(jí)的性能曲線有大致類似的形狀，一般有功率-流量、壓力流量、效率流量三條曲線。典型的性能曲線圖可見(jiàn)圖6-1和圖6-2。效率和壓力的曲線形狀不用再詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)于功率曲線，從總功的角度看，大約是體積流量的二次函數(shù)，二次曲線開(kāi)口向下還是向上取決于出口葉片安裝角度。對(duì)于變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)，對(duì)應(yīng)每條曲線，都有一套性能曲線(圖6-3),另外，還有等效率線的表現(xiàn)方式(圖6-4)。圖6-3和6-4中，每個(gè)轉(zhuǎn)速下的壓力-流量曲線的左端點(diǎn)，為性能曲線的喘振點(diǎn)，壓縮機(jī)只能在大于喘振流量的大流量范圍內(nèi)工作；曲線的右端點(diǎn)為阻塞工況點(diǎn)，壓縮機(jī)在大于該點(diǎn)流量下工作，壓比小于1或顯著降低?；騥。=(Qm-em)/g來(lái)表示風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工況范圍的大小。將不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線的喘振點(diǎn)連接成曲線，就構(gòu)成了壓縮機(jī)的喘振線。還有用無(wú)量綱參數(shù)表示的性能曲線。但都是以流量或流量系數(shù)為橫坐標(biāo)。一一、級(jí)數(shù)對(duì)壓縮機(jī)性能曲線的影響以一個(gè)兩級(jí)壓縮機(jī)為例討論級(jí)數(shù)對(duì)性能曲線的影響，假定兩個(gè)性能曲線完全相同。對(duì)于更多級(jí)的影響，可從討論結(jié)論中看出變化的趨因?yàn)橥ㄟ^(guò)兩級(jí)的質(zhì)量流量相等，可見(jiàn)，第二級(jí)的進(jìn)口體積流量變小。結(jié)論1:相同性能的兩個(gè)級(jí)構(gòu)成的兩級(jí)壓縮機(jī)，其總的進(jìn)口體積流量將受到最小進(jìn)口流量較大的那個(gè)級(jí)的限制，即e會(huì)增大。下面用組合參數(shù)來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題：我們知道，氣體經(jīng)過(guò)第一級(jí)葉輪后，一定有較明顯溫升，但如果損失過(guò)大，壓比ε會(huì)等于或小于1,,可知此時(shí)m會(huì)趨于小于1的數(shù)。另外，組合參數(shù)的流量表示方法為：將第一級(jí)和第二級(jí)的組合流量比較，可以看到：當(dāng)壓縮機(jī)效率高的時(shí)候，多變指數(shù)m接近1.4。假設(shè)m=1.4,則,所以，∴正常情況下，第一級(jí)的,也就是第一級(jí)進(jìn)口組合流量大。如此，則第一級(jí)取較大的組合流量時(shí)，第二級(jí)的組合流量可能已經(jīng)很小了。所以，相同性能的兩個(gè)級(jí)構(gòu)成的兩級(jí)壓縮機(jī)，其總的進(jìn)口體積流量將受到最小進(jìn)口流量較大的那個(gè)級(jí)的限制，即會(huì)增大。(結(jié)論1)但另一個(gè)方面，當(dāng)。很大，此時(shí)ε很小，但溫升可能較大，即所以，第二級(jí)的變大，∴第二級(jí)首先達(dá)到阻塞工況。綜上所述，兩級(jí)壓縮級(jí)間中，第二級(jí)首先達(dá)到喘振流量或達(dá)到阻塞流量，所以由于多級(jí)效應(yīng)，整機(jī)壓縮機(jī)最小流量變大，而最大流量會(huì)變小一點(diǎn)，所以壓縮機(jī)穩(wěn)定工況變窄。二、轉(zhuǎn)速變化對(duì)壓縮機(jī)性能曲線的影響對(duì)壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)速增加，則前面級(jí)的加功能力大增，∴后面級(jí)的容積流量比設(shè)計(jì)值更明顯偏小，所以后面級(jí)易進(jìn)入喘振工況；如果為了滿足后面級(jí)的流量要求而增大前面級(jí)的流量，則前面級(jí)因?yàn)镸增大，易進(jìn)入阻塞工況。另外，氣流馬赫數(shù)增大，流量偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，就會(huì)使得損失大大增大，也使得性能曲線變陡。從另外一個(gè)方面看，如果降低轉(zhuǎn)速，則小流量時(shí)，壓縮機(jī)做功能力可能與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的能力相同，對(duì)于第二級(jí)而言，剛好是其設(shè)計(jì)流量，進(jìn)一步降低流量，直到前面級(jí)發(fā)生喘振，第二級(jí)的流量還比較大，所以，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，前第一級(jí)容易發(fā)生喘振現(xiàn)象；當(dāng)?shù)谝患?jí)流量大于設(shè)計(jì)流量，則因?yàn)槠浼庸δ芰Υ蠼?，所以，第二?jí)的流量將大于其設(shè)計(jì)流量，進(jìn)一步增大流量，則第二級(jí)容易先進(jìn)入阻塞工況。三、中間冷卻對(duì)壓縮機(jī)性能曲線的影響經(jīng)過(guò)中間冷卻，容積流量變得更小，后面級(jí)更容易進(jìn)入喘振工況。所以，多段情況下，即使第一級(jí)進(jìn)口流量變化不大，也會(huì)引起末段體積流量相當(dāng)大的變化，超出喘振和阻塞邊界。段數(shù)越多，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重?？傊嗉?jí)壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況范圍變窄，且主要取決于最后幾級(jí)。因此，為了擴(kuò)大整機(jī)的穩(wěn)定工況范圍，應(yīng)盡量設(shè)法使后面級(jí)的性能曲線平坦些。如后面級(jí)采用出口角度較小的工作輪。第二節(jié)壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作一、管網(wǎng)及其性能曲線與壓縮機(jī)聯(lián)合工作的送風(fēng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱管網(wǎng)。壓縮機(jī)與管網(wǎng)的工作方式常見(jiàn)有壓氣機(jī)向管網(wǎng)送氣，壓氣機(jī)工作在管網(wǎng)中間。氣體通過(guò)管網(wǎng)時(shí)所克服的阻力(即壓力損失)與其流量的關(guān)系稱網(wǎng)系統(tǒng)：1.簡(jiǎn)單管網(wǎng)系統(tǒng)的性能曲線，一般配由管道和冷卻閥門(mén)組成，即：P=AQ22.復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)的性能曲線，具有貯氣器的管網(wǎng)系統(tǒng)或壓氣機(jī)向液體內(nèi)部注入氣體，其性能曲線為：P=Pr+AQ2二二、壓縮機(jī)與管網(wǎng)的聯(lián)合工作聯(lián)合工作的工況點(diǎn)的確定以及變化：1.把壓縮機(jī)的性能曲線和管網(wǎng)性能曲線畫(huà)在一起，橫坐標(biāo)表示質(zhì)量流量Qm,縱坐標(biāo)表示壓力，則兩條曲線的交點(diǎn)即為風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的平衡工作點(diǎn)。2.工況點(diǎn)的改變可以通過(guò)改變管網(wǎng)性能，也可以通過(guò)管網(wǎng)性能曲線獲得。三、壓縮機(jī)與管網(wǎng)聯(lián)合工作的平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性1.具有負(fù)反饋的風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)合的工作狀態(tài)是穩(wěn)定的?！鱌=Pa-P<0,∴Q要減小。流量減小，產(chǎn)生的壓差△P>0,∴Q要增大。即平衡點(diǎn)位于壓縮機(jī)性能曲線的右支時(shí)，平衡工況點(diǎn)是穩(wěn)定的。2.平衡工況點(diǎn)位于壓縮機(jī)性能曲線的左支時(shí)的情況如圖1-31,流量由g→Q,