離心式壓縮機(jī)的工作原理
離心壓縮機(jī)是產(chǎn)生壓力的機(jī)械,是透平(旋轉(zhuǎn)的葉輪)壓縮機(jī)的一種。離心壓縮機(jī)氣體的運(yùn)動是沿垂直于壓縮機(jī)軸的徑向進(jìn)行的。
為了達(dá)到縮短氣體分子與分子之間的距離,提高氣體壓力的目標(biāo),采用氣體動力學(xué)的方法,即利用機(jī)械的作功元件(高速回轉(zhuǎn)的葉輪),對氣體作功,使氣體在離心式的作用下壓力得到提高,同時動能也大為增加,隨后在擴(kuò)壓流道內(nèi)這部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能,而使氣體壓力進(jìn)一步提高,這就是離心式壓縮機(jī)的工作原理。
離心式壓縮機(jī)的分類
(1)按軸的型式分:
單軸多級式,一根軸上串聯(lián)幾個葉輪;雙軸四級式,四個葉輪分別懸臂地裝在兩個小齒輪的兩端,旋轉(zhuǎn)靠電機(jī)通過大齒輪驅(qū)動小齒輪。
(2)按氣缸的型式分:水平剖分式和垂直剖分式。
(3)按級間冷卻形式分類:
級外冷卻,每段壓縮后氣體輸出機(jī)外進(jìn)入冷卻器;機(jī)內(nèi)冷卻,冷卻器和機(jī)殼鑄為一體。
(4)按壓縮介質(zhì)分類:
空氣壓縮機(jī)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)、氧氣壓縮機(jī)等。
離心式壓縮機(jī)的特點
1、優(yōu)點
由于是連續(xù)旋轉(zhuǎn)式機(jī)械,可以大大地提高進(jìn)入其中的工質(zhì)量,提高功率。所以,離心式壓縮機(jī)的di一個特點是:功率大。
由于工質(zhì)量可以提高,必然導(dǎo)致葉片轉(zhuǎn)速的提高,所以第二個特點是高速性。
無往復(fù)運(yùn)動部件,動平衡特性好,振動小,基礎(chǔ)要求簡單;
易損部件少,故障少、工作可靠、壽m長;
2、缺點:
單機(jī)容量不能太小,否則會使氣流流道太窄,影響流動效率;
因依靠速度能轉(zhuǎn)化成壓力能,速度又受到材料強(qiáng)度等因素的限制,故壓縮機(jī)每級的壓力比不大,在壓力比較高時,需采用多級壓縮;
特別情況下,機(jī)器會發(fā)生喘振而不能正常工作;
離心式壓縮機(jī)的性能參數(shù)
1、常用性能參數(shù)名詞解釋:
級:每一級葉輪和與之相應(yīng)配合的固定元件(如擴(kuò)壓器等)構(gòu)成一個基本的單元,叫一個級。
段:以中間冷卻器隔開級的單元,叫段。這樣以冷卻器的多少可以將壓縮機(jī)分成很多段。一段可以包括很多級。也可僅有一個級。
標(biāo)態(tài):0℃,1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
進(jìn)氣狀態(tài):一般指進(jìn)口處氣體當(dāng)時的溫度、壓力。
重量流量:一秒時間內(nèi)流過氣體的重量。
容積流量:一秒時間內(nèi)流過氣體的體積。
表壓(G):以當(dāng)?shù)卮髿鉃榛鶞?zhǔn)所計量的壓強(qiáng)。
絕壓(A):以wan全真空為基準(zhǔn)所計量的壓強(qiáng)。
真空度:與當(dāng)?shù)卮髿庳?fù)差值。
壓比:出口壓力與進(jìn)口壓力的比值。
比容:單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積,符號V表示,數(shù)值為密度的倒數(shù)。
2、離心式壓縮機(jī)性能參數(shù):
離心壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)是流量、排氣壓力、有效功率、效率、軸功率、轉(zhuǎn)速、壓縮比和溫度。
流量:單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流道任一截面的氣體量,通常以體積流量和質(zhì)量流量兩種方法來表示。
體積流量——是指單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流道任一截面的氣體體積,其單位為m3/s。因氣體的體積隨溫度和壓力的變化而變化,當(dāng)流量以體積流量表示時,須注明溫度和壓力。
質(zhì)量流量——是指單位時間內(nèi)流經(jīng)壓縮機(jī)流道任一截面的氣體質(zhì)量,其單位為kg/s。
排氣壓力:即指壓縮機(jī)出口壓力。
有效功率:有效功率是指在氣體的壓縮過程中,葉輪對氣體所作的功,絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量,另有一部分能量損失,該損失基本上包括流動損失、輪阻損失和漏氣損失三部分,我們將被壓縮氣體的能量與葉輪對氣體所作功的比值稱為有效功率。
軸功率:離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子在為氣體升壓提供有用功率,以及在氣體升壓過程中產(chǎn)生的流動損失功率、輪阻損失功率和漏氣損失功率外,其本身也產(chǎn)生機(jī)械損失,即軸承的摩擦損失,這部分功率消耗約占總功率的2%~3%。
如果有齒輪傳動,則傳動功率消耗同樣存在,約占總功率的2%~3%。以上六個方面的功率消耗,都是在轉(zhuǎn)子對氣體作功的過程中產(chǎn)生的,它們的總和即為離心式壓縮機(jī)的軸功率。軸功率是選擇驅(qū)動機(jī)功率的依據(jù)
效率:效率主要用來說明傳遞給氣體的機(jī)械能的利用程度。由于氣體的壓縮有等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮等三種過程,所以,壓縮機(jī)的效率也有等溫效率、絕熱效率和多變效率之分。
轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)速是指壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度。其單位是r/min。
壓縮比:出口壓力與進(jìn)口壓力的比值。
溫度:一般用t℃表示,工程上也用絕dui溫度TK來表示,兩者換算關(guān)系為TK=t+273。
3、離心式壓縮機(jī)級的性能曲線一般具有以下特點
(1)隨著流量的減小,壓縮機(jī)能提供的壓力比將增大。在z小流量時,壓力比達(dá)到z大。反過來說,如果壓縮機(jī)的背壓有所減小的話,其流量也將自動增加。離心壓縮機(jī)流量和壓力比的關(guān)系是一一對應(yīng)的,流量與其它參數(shù)的關(guān)系也是對應(yīng)的關(guān)系,表現(xiàn)在各條性能曲線上。
(2)離心式壓縮機(jī)有z大流量和z小流量兩個ji限流量;當(dāng)然,排出壓力也有z大值和z小值。
(3)效率曲線有zgao效率點,離開該點的工況效率下降較快;
(4)功率N與Ghrh大致成正比,所以功率曲線一般是隨Qj增加而向上傾斜,但當(dāng)ε—Qj曲線向下傾斜很快時,功率曲線也可能先向上傾斜而后逐漸向下傾斜。