1、第四章 固定元件,4-1 吸气室为了把气体从进气管或中间冷却器引到工作叶轮中。尽量减少气体流动损失，避免出现气流局部降速和分离，保证叶轮进口有均匀的速度场和压力场。加工要方便。,1 轴向进气的吸气管 用于单级悬臂式鼓风机或增压器中，形状简单，气流均匀，损失小。,4-1 吸气室,2 径向进气的进气管 气流从径向转为轴向时有转弯，引起叶轮进口流场不均匀，故转弯半径不能太小；又不能太大以免占据空间。一般小于23倍管道直径。壳状导流肋片改善流动。,3 双支承轴承所采用的径向吸气室 尺寸小，结构紧凑,4-1 吸气室,4 水平进气所采用的进气室 进气管不和机器上气缸相连，便于揭盖；但气流情况复杂，叶轮进口
2、处易出现旋绕；很少采用。,双支承轴承采用的吸气室进气通道、螺旋通道和环形收敛通道进气通道：Ain截面到A180 截面， Ain面积大小要与进气管面积相适应，增加这一段的收敛度Ain/ A180可使后面的螺旋通道进口气流均匀，损失小。用分割筋将进气通道分割成几个流道以改善流动情况。,4-1 吸气室,4-1 吸气室,螺旋通道：由A180到Ak一段，截面形状呈梯形。螺旋通道各截面可根据气体流量与q角成比例的关系以及气体的密度和速度的变化规律来确定。,气流速度垂直于通道截面(Dk圆切面)，愈靠近外壳，其速度越小。装分流筋片以保证沿圆周的气流流量分布均匀，并减小气流进入叶轮时产生的旋绕。,4-1 吸气室
3、,环形收敛通道：圆柱面Ak到吸气室的出口截面A0一段。吸气室的损失主要在这儿，流速大，又有90o的转弯，易产生分离，并导致气流沿径向分布不均匀。可增加相对转弯半径和收敛通道的收敛度以改善流动情况。,吸气室各截面面积大小取决于该处的气体流量，密度和速度。,进口：,4-1 吸气室,高压小流量压缩机：,一般低中压压缩机：,运输式压缩机：,4-1 吸气室,出口参数：,固定式压缩机：,离心式增压器：,运输式压缩机：,损失和效率,4-1 吸气室,4-2 无叶扩压器,功能：使从叶轮出来的具有较大速度的气流减速，使动能有效地转化为压力能径向直叶片叶轮：动能占叶轮耗功的50后弯式和强后弯式：动能占叶轮耗功的25
4、40无叶扩压器 叶片扩压器 直壁形扩压器,无叶扩压器：由两个平壁构成的环形通道组成。等宽度或变宽度,连续性定律,不考虑气体密度变化，扩压器宽度不变,4-2 无叶扩压器,进口：,出口：,4-2 无叶扩压器,动量矩不变定律,气体在光滑的无叶扩压器中流动时，若不考虑摩擦力影响，则气流对转轴的动量矩保持不变。,4-2 无叶扩压器,气流流动轨迹,对数螺旋线流动轨迹,增加直径减小流速提高压力,4-2 无叶扩压器,考虑密度变化：,考虑壁面摩擦力：,近似认为气流方向角保持不变,4-2 无叶扩压器,无叶扩压器主要参数：进口宽度，出口宽度和直径比,气流从叶轮出来后不能全部充满扩压器进口段的空间，产生涡流，带来损失
5、。过大时，级性能明显恶化。,4-2 无叶扩压器,流道宽度逐渐加大，cr及a角逐渐减小，气体流动路程增长，加大了摩擦损失。扩压器宽度增大使效率和压头下降。,4-2 无叶扩压器,a角逐渐增大，气体流动路程缩短，减小了摩擦损失和扩压度（分离损失）。收敛角：24o。,无叶扩压器直径比：按气流在扩压器中的增压需要确定,在中间级结构中，直径比范围：,D2大时取较小值。,4-2 无叶扩压器,4-2 无叶扩压器,能量损失,损失系数,与当量扩张角有关,气流轨迹长,损失摩擦损失分离损失,4-2 无叶扩压器,很小时，摩擦损失起主要作用。,增加，气流路程缩短，损失系数减小,增大到一定值后，扩压度增大引起的分离损失增加
6、，使损失系数增加,无叶扩压器效率,4-2 无叶扩压器,不考虑密度变化,考虑密度变化,优点：（1）结构简单，造价低（2）性能曲线平坦，稳定工况范围宽（3）Ma数较高时，效率降低不明显缺点：（1）气流方向角不变，流动路程长，摩擦损失大（2）设计工况下，效率低于叶片扩压器（3）增压主要依靠增大直径，加大了机器外径尺寸,4-2 无叶扩压器,固定式压缩机,运输式压缩机,在无叶扩压器的环形通道中，沿圆周装以均匀分布的叶片，就成为叶片扩压器。气流方向角,连续性定律：,4-3 叶片扩压器,进口,出口,气流速度,4-3 叶片扩压器,若使气流速度减小一半无叶扩压器：叶片扩压器：,形状几何参数：进出口宽度 进出口直
7、径 进出口几何角 叶片数 叶片型线,1 进口直径,2 进口宽度,3 叶片进口角,4 叶片数,5 叶片型线 圆弧形或直板形,4-3 叶片扩压器,改善气流状况（均匀和减速）和降噪,使后续部件流速降低，损失减小,中间级,末级,叶片数要小于叶轮动叶片数，以免缩小稳定工况范围，发生喘振；为避免共振，和叶轮叶片数不应相等或成整数倍,出口直径和出口角,大，扩压作用减弱，流道增长，加大损失,大，当量扩张角过大，扩压度剧增，流动恶化,故,4-3 叶片扩压器,4-3 叶片扩压器,损失系数,效率,4-3 叶片扩压器,优点：（1）扩压程度大，尺寸小（2）设计工况下损失比无叶扩压器小（3）流道短，流动损失小，效率高（比
8、无叶高35）缺点（1）叶片使变工况时冲击损失大，效率下降明显。冲角过大，流动分离，发 生喘振。故性能曲线陡，稳定工况范围窄（2）Ma数较高情况下损失会明显增加,4-3 叶片扩压器,直壁形扩压器：叶片间形成的通道有一段接近于直线形结构复杂，加工麻烦，性能改善并不明显,4-3 叶片扩压器,4-4 弯道和回流器,连续性定律,动量矩定律,气体运动分解：绕转轴按动量矩不变定律作圆周运动绕S点作转弯运动：受离心力作用，cm随转弯半径增大而减小。,4-4 弯道和回流器,摩擦作用,因此,无叶扩压器,叶片扩压器,回流器：引到气流以轴线或所需方向进入下一级。装有叶片，保证气流流动方向,4-4 弯道和回流器,考虑到
9、气流在出口有落后角,4-4 弯道和回流器,回流器叶片型线：中心线一般为圆弧形或一段圆弧与出口处一段直线相结合叶片型式： 等厚度（宽度逐渐向内径方向增大）和变厚度（使回流器 宽度基本不变） 流道截面变化不大，以使流速均匀，损失小,4-4 弯道和回流器,在设计回流器出口部分时，（1）保证一定强度和刚度；（2）尽可能减薄出口边厚度，以免产生严重尾迹；（3）保证出口气流均匀性,叶片数：,4-4 弯道和回流器,损失系数与扩压器损失大小相近,前为叶片扩压器，损失系数变化不大 (叶片扩压器出口气流角基本不变，a5也变化不大，故随流量系数变化平缓）前为无叶扩压器，损失系数变化较大,4-5 蜗壳,蜗壳：收集叶轮
10、或扩压器后面的气体，并将其引到压缩机后面的输气管道或冷 却器中，也称为排气室。1 沿圆周等截面排气室：构造简单，制造方便，但不能适应不同截面处旋绕 气流的不同流量，效率低。2 通流面积沿气流旋绕方向逐渐增大（1）前有扩压器（2）直接接在叶轮后：气流速度大，在蜗壳后再设扩压管，尺寸较小 (3) 不对称蜗壳： 通道截面积变化由减小内径来达到,一、蜗壳横断面形状：圆形，梯形，梨形和矩形,4-5 蜗壳,动量矩不变定律,矩形截面：气流方向角不变，对数螺旋线运动轨迹,4-5 蜗壳,二、确定蜗壳型线（外壁尺寸）方法,1 气体自由流动轨迹：由动量矩定律速度沿径向分布截面流量 截面面积蜗壳壁直径,4-5 蜗壳,
11、（1）梯形截面,（2）圆截面,4-5 蜗壳,4-5 蜗壳,（3）不对称蜗壳,4-5 蜗壳,按照动量矩不变定律设计蜗壳时，往往要作一些修正。,无扩压器情况：蜗壳计算流量可增加15，且不要低于此值，梯形截面扩张角qs 不超过45o叶片扩压器情况：蜗壳计算流量可减少30，且不要超过此值; qs可增大到5060o无叶扩压器情况：蜗壳计算流量可不变； qs可增大到5060o,4-5 蜗壳,2 给定蜗壳各截面的气流速度,（1）叶轮直连蜗壳,Cm随f角稍降,（3）前设扩压器,Cm不随f角变化,（2）梯形蜗壳：Cm从0.7c2下降到0.55c2,蜗壳损失系数,4-5 蜗壳,自由流动蜗壳损失系数,自由流动蜗壳损失系数最小,
