离心式压缩机

《离心式压缩机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心式压缩机（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、2.4.4离心式压缩机离心式压缩机常称为透平式压缩机，主要结构、工作原理都与离心式鼓风机 相似，只是离心式压缩机的叶轮级数多，可在10级以上，转速较高，故能产生 更高的压强。由于气体的压缩比较高，体积变化就比较大，温度升高也比较显著。 因此，离心式压缩机常分为几段，每段包括若干级。叶轮直径和宽度逐段缩小， 段与段间设置中间冷却器，以免气体温度过高。1、结构一一定子与转子转子主要包括有主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件。定子主要包括有气缸和隔板。2、工作原理小意图如右气体沿轴向进入各级叶轮中心处，被旋转的叶轮做功，受离心力的作用，以 很高的速度离开叶轮，进入扩压器。气体在扩压器内降速、增压。经扩压器

2、减速、 增压后气体进入弯道，使流向反转180度后进入回流器，经过回流器后又进入下 一级叶轮。显然，弯道和回流器是沟通前一级叶轮和后一级叶轮的通道。如此， 气体在多个叶轮中被增压数次，以很高的压力能离开。图2-离心压缩机中间级3、特性曲线离心式压缩机的H-Q曲线与离心式通风机在形状上相似。在小流量时都呈现 出压强随流量的增加而上升的情况。4、特点与往复压缩机相比，离心式压缩机有如下优点：体积和重量都很小而流量很 大；供气均匀；运转平稳；易损部件少、维护方便。因此，除非压力要求非常高， 离心式压缩机已有取代往复式压缩机的趋势。而且，离心式压缩机已经发展成为 非常大型的设备，流量达到几十万立方米/时

3、，出口压力达到几十兆帕。2. 4. 5罗茨鼓风机罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似。如图2-所示图2-罗茨鼓风机机壳内有两个渐开摆线形的转子，两转子的旋转方向相反，可使气体从机壳 一侧吸入，从另一侧排出。转子与转子、转子与机壳之间的缝隙很小，使转子能 自由运动而无过多气体泄漏。属于正位移型的罗茨鼓风机风量与转速成正比，当转速一定时，风量与出口 压强无关。该风机的风量范围可自2至500m3/min，出口表压可达80kPa,在40 kPa, 左右效率最高。该风机出口应装气体稳压罐，并设安全阀。流量调节采用旁路，出口阀不可完全 关闭。操作时，气体温度不能超过85 r，否则转子会因受热膨胀而卡住。2.

4、4. 6往复压缩机1、往复压缩机的基本结构和工作原理往复压缩机的基本结构、工作原理与往复泵得比较相似。依靠活塞的往复运动将 气体吸入和压出，主要部件有气缸、活塞、吸气阀和排气阀。图所示为立式单动双缸压缩机，在机体内装有两个并联的汽缸，两个活塞连于同 一个曲轴上，吸气阀和排气阀都在气缸的上部。曲柄连杆机构推动活塞在气缸中 作往复运动。气缸壁上装有散热翅片以冷却缸内气体。因往复压缩机处理的是可压缩气体，压缩后气体的压强增高，体积缩小而温度升高，所以他的工作过程与往复泵的不同，结构也更为复杂。立式单动双缸压缩机1一气赶休2活塞3排气阀 4吸气阀5曲轴6连杆2、往复压缩机的理想压缩循环以单动往复压缩机

5、为例，说明压缩机的工作过程。若它为理想压缩循环过程，贝U 必须满足以下条件：（1）（1）被压缩的气体为理想气体（2）（2）气体在流经吸气阀和排气阀时，流动阻力可忽略不计。（3）（3）压缩机无泄漏。（4）（4）吸入汽缸的气体被全部排出，即排气终了时活塞与气缸端盖之间没有空隙（又称余隙）如图所示，单动往复压缩机的理想压缩循环分为三个阶段：（1）吸气阶段活塞自左向右运动，此时排气阀关闭，吸气阀开启，气体被吸入，直到活塞移到最右端，缸内气体压强为P体积为V、气体状态沿P-V图上水平线4-1而变化。（2）压缩阶段活塞自最右端向左运动，体积逐渐减小，压强不断升高，此时吸气阀和排气阀均 被关闭。直至气缸内气

6、体压强升高到排气阀外的压强P为止。若压缩过程为等 温过程，则气体状态如P-V图中曲线1-2所示；若压缩过程为绝热过程，则气体 状态变化如P-V图中曲线1-2a所示。（3）排气阶段当汽缸内气体压强达到P2时，排气阀被顶开，随着活塞继续向左运动，气体在 压强P2下被完全排出。气体状态变化P-V图中水平线2-3所示。当活塞再从最 左端开始运动时，因缸内无气体，活塞稍向右运动，缸内压强即降至P从而开 始下一个工作循环。理想压缩循环所需外功与气体压缩过程有关，根据理想气体的P-V关系，对于等 温压缩可导出：智理想压缩循环的p-v图理想气体循环的p-v图P2-W=PiViln P式中W等温压缩过程所需外功

7、，J；Vi吸入气体的体积，m3；P、P2分别为吸入派出气体的压强，Pa； 对于绝热压缩可导出：k 1k 乌 kw= PiVi k 1 ( P1 )-1K气体的绝热系数 绝热压缩时排出气体的温度为:T2=T1 （ P1 ） kT1、T2分别为吸入、排出气体的温度，K；若气体压缩过程为介于等温和绝热过程之间的多变过程，上两式仍可使用，只需将k用多变指数m代替即可。3、有余隙存在的压缩循环图238实际压缩循环余隙，实际上在排气终了时，活塞端面与气缸盖之间留有的空隙，称为余隙，有 余隙的理想气体压缩循环又称实际压缩循环。实际压缩循环过程如图，它与理想压缩循环的区别是：由于余隙的存在，残留在 余隙中的气

8、体，当活塞向右运动时，将不断膨胀，气体状态变化如图中曲线3-4 所示。这一过程称为余隙气体的膨胀阶段。因此实际压缩循环是由吸气、压缩、 排气和膨胀四个阶段组成。（1）余隙系数eV3e =匕-V3 x 100%式中V3余隙体积（VV3）活塞一次扫过的体积，m3；一般大中型压缩机的低压气缸6约为8%，高压汽缸约为12%（2）容积指数入0V -V、二 V1 - V 3式中V1-V4为压缩机一次循环吸入气体体积，m3；对于多变压缩过程，入0和e之间关系为：P入 0=1-6 （ P1 ） m -1PP A2-可见，气与6及压缩比（P ）有关，6越大，入0则越小，（。）越大，入0则 越小4、多级压缩多级压

9、缩就是使气体通过多个汽缸经多次压缩才达到所需要终压。在压缩比很高 的情况下，采用多级压缩可以避免气体温度过高，减少功耗，提高气缸容积利用 率，并使压缩机的结构更为合理。图.尤笠三级压缩示意图1、4、7 气缸;2、5-中间冷却器;8出口气体冷却器;3、6、9-油水分离器三级压缩示意图十一个三级压缩的流程图。气体经过每一级压缩通过中间冷却器和油水分离器 后，在进入下一级压缩机。每一级压缩比仅占总压缩比的一部分。多级压缩时级 间设置中间冷却器，可是进入每一级气缸的气体温度降低，从而可减少功耗，提 高压缩机的经济性。压缩机的级数越多，则所需外功愈少，即愈接近于等温压缩过程，但是整个压缩 机系统结构复杂

10、，冷却器、油水分离器等辅助设备也相应增多，克服系统的流动 阻力的能耗也增加。因此，必须根据具体情况确定适当的级数。5、往复压缩机的主要性能（1）（1）排气量往复压缩机的排气量又称为压缩机的生产能力，它是指单位时间排出的气体体 积，其值按吸入状态计算。若无余隙存在，压缩机的理论吸气量分别为 对单动压缩机y赤=ASn对双动压缩机Vmi广(2A - a)Sn式中 v:一理论吸气量 ,m 3 / min ; minJ活塞截面积，m 2 ;盘活塞杆截面积，m 2 ；盘活塞的冲程，m ；J活塞往复次数，1/min。由于余隙的存在，实际吸气量少于理论吸气量，并且压缩机还存在着多种泄 漏，故实际排气量由少于实

11、际吸气量。实际排气量为：V min = in式中匕in 实际排气量 ，m 3 / min；入d排气系数，其值约为(0.80.95)、(2) 轴功率和效率若以绝热压缩过程为例，压缩机的理论功率为：-1/60k pi K-) k k - 1 p i式中七按绝热压缩机的压缩机理论功率，W；压缩机排气量 ，m 3 / min而压缩机的轴功率N为:N =，门dW式中七一一绝热总效率6. 往复式压缩机的流量调节(1)调节转速旁路调节(3) (3)改变气缸余隙体积：显然，余隙体积增大，余隙内残存气体膨胀后所占 容积将增大，吸入气量必然减少，供气量随之下降。反之，供气量上升。这 种调节方法在大型压缩机中采用较

12、多。2.4.7真空泵从设备或系统中抽出气体，使其中的绝对压强低于大气压强，所用的抽气机 械成为真空泵。本质上真空泵也是气体押送机械，只是它的进口压强低、出口为 常压。真空泵的特点如下：(1) (1)由于吸入气体的密度很低，要求真空泵的体积必须足够大；(2) 压缩比很高，所以余隙的影响很大真空泵的主要性能参数有：(1) (1)极限剩余压力(或真空度)：这是真空泵所能达到的最低压力；(2) (2)抽气速率：单位时间内真空泵在极限剩余压力下所吸入的气体体积， 亦即真空泵的生产能力。1. 1.水环真空泵声m单级蒸汽喷射泵1 一工作蒸汽入口；2气体吸入口 ;3喷嘴；4扩散管；5压出口国1 一水环真空泵简

13、图1 一外壳;2-叶片;3 水环;4 一吸入口；5 排出口水环真空泵如图所示，它的外壳1内偏心地装有叶轮，叶轮上有辐射状叶片 泵壳内约充有一半容积的水，当叶轮旋转时，形成水环3。水环具有密封作用， 使叶片向空隙形成大小不同的密封小室。当小室增大时，气体从吸入口4吸入； 当小室变小时，气体由压出口 5排出。水环真空泵可产生的最大真空度为83kPa左右，当被抽吸的气体不宜与水接 触时，泵内可充以其它的液体，故又称为液环真空泵。水环真空泵的特点是结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命长、操作 可靠。它适用于抽吸含有液体的气体。但是它的效率很低，约为3050%，所产 生的真空度受泵内水温的控制。2.

14、 喷射泵喷射泵是利用流体流动时静压能转换为动能而遭成的真空来抽送流体的。它 既可用来抽送气体，也可用来抽送液体。在化工生产中，喷射泵常用于抽真空，故它又称为喷射真空泵。喷射泵的工作流体可以是蒸汽，也可以是液体。图示的是单级蒸汽喷射泵。 工作蒸汽以很高的速度从喷嘴3喷出，在喷射过程中，蒸汽的静压能转变为动能， 产生低压，而将气体吸入。吸入的气体与蒸汽混合后进入扩散管5,使部分动能 转变为静压能，而后从压出口排出。喷射泵结构简单，无运动部件，但效率很低，工作流体消耗很大。由于抽送 液体与工作流体混合，其应用范围受到一定的限制。单级蒸汽喷射泵可达到90% 的真空度，若要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射。3 .往复式真空泵与往复式压缩机的构造和工作原理基本相同，但也有其自身的特点。(1) (1)在低压下操作，汽缸内、外压差很小，所用的活们必须更加轻巧。(2) (2)当要求达到较高的真空度时，压缩比会很大，余隙容积必须很小， 否则就不能保证较大的吸气量。(3) (3)为减少余隙的影响，没有连同活塞左右两侧的平衡气道。干式往复真空泵可造成高达96%99.9%的真空度百分数，事实则只能达到 80%85%的真空百分数。