1、离心压缩机 工作原理和结构 离心压缩机由转子、定子和 轴承 等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子 ,转子支承在轴承上,由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机,有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机(见彩图)。级由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。叶轮是离心压缩机的关键部 离心压缩机 件,有闭式和半开式两种。闭式叶轮由叶片、轮盖和轮盘组成,半开式叶轮没有轮盖。当叶轮高速旋转时,由于叶片与气体之间力的相互作用,主要是离心力的作用 ,气体从叶轮中心处吸入 ,沿着叶道(叶片之间通道)流向叶轮
2、外缘。叶轮对气体作功,气体获得能量,压力和速度提高。然后,气体流经扩压器等通道,速度降低,压力进一步提高,即动能转变为压力能。由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去,或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。在整个压缩过程中,气体的比容减小, 温度增加。温度增加后,压缩气体需要消耗更多的能量。为了节省功率 ,多级离心压缩机在压力比大于 3 时常采用中间冷却。被中间冷却隔开的级组称为段。气体由上一段进入中间冷却器,经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩。中间冷却器一般采用水冷。每个机壳所包含的部分称为缸。离心鼓风机排气压力较低,所以一般是单缸无中间冷却的结构。 性能 离心压缩机的主要性能参数是结构形式
3、、排气流量、排气压力、吸气压力、轴功率、效率和转速。描绘同一转速下的排气压力、功率和效率与流量之间的关系的曲线称为性能曲线 (图 2)。离心压缩机最小流量受 喘振 工况的限制,最大流量受阻塞工况的限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调进口导叶等方法进行调节,以扩大运行工况范围。 发展概况 离心压缩机是在 通风机 的基础上发展起来的。 20 世纪初出现了压力比为 4.5 的离心压缩机。 50年代开始 ,离心 压缩机制造业得到发展。 1963 年 ,美国生产出第一台合成氨厂用的 14.7 兆帕高压离心压缩机,采用筒型机壳代替水平剖分型机壳,又称筒型压缩机,它能承受 10兆帕以上的压力。 70年 离心压缩机 代,美国、意大利和联邦德国先后制成 60 70 兆帕高压筒型压缩机,筒体壁厚达 280 毫米。 80 年代初排气压力已达 80 兆帕。离心压缩机转速一般为几千转 /分以上 ,有的已达 25000 转 /分以上,所需功率可达几万千瓦 ,流量已达 10000 米 3/分。离心压缩机的常规叶轮是 以一维流动理论为基础设计的,尚不能反映气流三维流动的复杂性质。 60 年代开始应用三维流动理论(见 透平机械 、 气体动力学 )设计空间扭曲叶片,以改善级的性能。