压缩机技术总结分析报告.ppt

* . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * . * * * * * * * 离心式制冷压缩机的基本理论 气体流动的基本方程（一元流动假设） 4）伯努利方程 物理意义 是能量转换和守恒的一种表达方式，表示叶轮将机械功转换为流体的有用能量（静压能和动能），同时克服流动损失及其他损失 建立了机械能与气体压力、速度和能量损失之间的关系 适用于单级或多级离心式压缩机中的级或整机中任意流通部件 如扩压器，动能的减小使静压能提高 原动机传递给叶轮的总功转换为：a，静压能的增量；b、提高气体的动能；c，克服气体的流动损失；d，克服级内的轮阻损失和泄露损失 离心式制冷压缩机的基本理论 气体流动的基本方程（一元流动假设） 5）气体状态方程式 6）压缩过程和压缩功 等熵压缩 多变压缩 离心式制冷压缩机的基本理论 流量系数和能量头系数 1）流量系数，表征流量的大小 2）能量头系数，能量头与叶轮出口圆周速度平方的比值 多变能量头系数 与多变压缩功 离心式制冷压缩机的基本理论 级内气体流动的能量损失 泄露损失 轮阻损失 摩擦损失 分离损失 二次流损失 尾迹损失 内部损失（流动损失） 外部损失 叶轮 典型叶轮的特点 闭式叶轮：无叶顶间隙，可减小轴向力，但离心力引起的应力较大，出口圆周速度不能太高，受到限制。 半开式叶轮：无轮盖，避免了叶轮叶道内部角区的气流脉动引起的强度问题；但存在叶顶间隙，造成泄露损失。 设计要求 提供尽可能大的能量头 叶轮及与之匹配的整个级的效率要高 叶轮的形式能使整机的性能稳定工况区较宽 强度及制造质量符合要求 结构形式 叶轮 典型叶轮的特点 后弯式叶轮： b2A90度，做功小，但效率高，出口速度可以较大，做功能力得到提高，15-30度时，称为强后弯式叶轮，30-60度时，称后弯式叶轮 径向式叶轮： b2A=90度 前弯式叶轮： b2A90度，做功最大，但效率低，损失大 前弯式叶轮效率较低的原因 前弯式叶轮反作用度（静压能在能量头占的比重）最小，出口绝对速度大，扩压器损失较大；马赫数较高，损失也较大 前弯式叶轮叶道短，叶片歪曲角大，当量扩张角较大，易超出许可值，分离损失大 前弯式叶轮速度分布不均匀程度高（Coriolis force和离心惯性力方向相同） 叶轮形式（叶片出口安装角b2A） 叶轮 轮阻损失、漏气损失、轴向推力的计算 叶轮旋转时，叶轮轮盘、轮盖的外侧面和轮缘都要与周围的气体发生摩擦，造成的轮盘摩擦损失成为轮阻损失 1）轮阻损失 轮阻损失系数：轮阻损失功率与理论能量头的比值 目前轮阻损失的计算，一般采取经验公式的方法进行计算。 叶轮 轮阻损失、漏气损失、轴向推力的计算 由于叶轮出口压力大于进口压力，经由叶轮和轮盖外侧间隙，造成的能量损失 由于下一级进口压力大于上一级出口压力，气体经由叶轮外侧外侧面与隔板之间的间隙、隔板与轴套间的间隙回流泄露，这部分泄露计算在流动损失中 经平衡盘的高压气体轴端泄露出压缩机的泄露，这部分泄露量，加在设计流量的裕量中 2）泄露损失 泄露损失系数：漏气量与质量流量的比值 为了减少泄露损失，一般采取迷宫密封的办法。 固定元件 一元无能量加入的定常流动计算 伯努利方程 j，c分别为进口和出口截面，上式说明了在固定元件中，动能和静压能的转换关系，气体动能的降低提高了气体的静压能，同时克服流动损失。 吸气室 其作用是将从蒸发器或级间冷却器来的气体，均匀地引导至叶轮的进口；为减少气流的扰动和分离损失，吸气室沿气体流动方向的截面一般做成渐缩形（收敛式）。 固定元件 扩压器 上式说明了在扩压器中动能和静压能的转换关系，气体动能的减少会转变为静压能的提高，并克服扩压器中的流动损失。扩压器内部的环形通道面积逐渐增大。 无叶扩压器 叶片扩压器 新型扩压器 固定元件 无叶扩压器 结构简单，造价低 性能曲线平坦，稳定工作范围大 马赫数较高时，效率降低不明显 固定元件-扩压器 气体流动遵循连续性定律和动量矩守恒定律，故而气体的流动方向保持不变，其气体流动路线为对数螺线。 无叶扩压器的效率 优点 流动方向不变，流动路程长，摩擦损失大，流动角小时尤其突出 靠增加直径的办法完成扩压，增大了压缩机外形尺寸 缺点 几何参数：进口宽度、出口宽度、进出口直径比 叶片扩压器 扩压程度大，尺寸小 流道短，效率较高 固定元件-扩压器 气体流动遵循连续性定律但不遵循动量矩守恒定律，气体沿叶片的方向运动。 连续性定律 优点 叶片的存在，使冲击损失大 稳定工况范围较窄 缺点 几何参数：进、出口宽度；进、出口直径；进、出口安装角；叶片数；叶片型线。 因出口处的流动方向角大于进