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压缩机组实际运行中,通过叶轮向气体传递能量,即叶轮通过叶片对气体作功消耗的功和功率外,还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产生的轮阻损失,还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低压端的漏气损失。都要消耗功。这些损失在级内都是不可避免的,只有在设计中精心选择参数,再制造中按要求加工,在操作中精心操作使其尽量达到设计工况,来减少这些损失。另外,还存在流动损失以及动能损失以及在级内在非工况时产生冲击损失。冲击损失增大将引起压缩机效率很快降低。还有高压轴端,如果密封不好,向外界漏气,引起压出的有用流量减少。故此,我们有必要研究这些损失的原因,以便在设计、安装、操作中尽量减少损失,维持压缩机在高效率区域运行,节省能耗。
1、流动损失:定义:就是气流在叶轮内和级的固定元件中流动时的能量损失。产生的原因:主要由于气体有粘性,在流动中引起摩擦损失,这些损失又变成热量使气体温度升高,在流动中产生旋涡,加剧摩擦损耗和流动能量损失,因旋涡的产生就要消耗能量;在工作轮中还有轴向涡流等第二次流动产生,引起流量损失。在叶轮出口由于出口叶片厚度影响产生尾迹损失。弯道和回流器的摩擦阻力和局部阻力损失等。
2、冲击损失
定义:是一种在非设计工况下产生的流动损失。叶轮进口叶片安装角β1A(实际)一般是按照设计气流的进口角β1(设计)来决定的。一般是β1=β1A,此时进气为无冲击进气。但是当工况发生偏离设计工况时,气流进口角β1大于或小于β1A将发生气流冲击叶片的现象。习惯把叶轮进口叶片安装角β1A(实际)与设计气流的进口角β1(设计)之
差叫做冲击角,简称冲角。用i表示。β1A<β1 , i<0,叫负冲角。β1A>β1 , i>0,叫正冲角。在正负冲角的情况下,都将出现气流与叶片表面的脱离,形成旋涡区,使能量损失。冲击损失的增加与流量偏离设计流量的绝对值的平方成正比。
3、轮阻损失
叶轮的不工作面与机壳之间的空间,是充满气体的,叶轮旋转时,由于气体有粘性,也会产生摩擦损失。又由于旋转的叶轮产生离心力,靠轮的一边气体向上流,靠壳的一边气体向下流,形成涡流,引起损失。轮阻损失的计算,有实验公式,有兴趣可查书籍。
4、漏气损失:包括内漏和外漏。内漏气是指泄露的气体又漏回到压缩气体中。包括两种情况:一种是从叶轮出口的气体从叶轮与机壳的空间漏回到进口。另一种是单轴的离心压缩机,由于轴与机壳之间也有间隙,气体从高压的一边经过间隙流入低压一边。外漏是指压缩气体通过轴与机壳密封处间隙或机体的间隙直接漏到大气中。漏气损失是一个不可忽视的问题,我们在维修、操作中应特别注意,有些空压机出现气量打不到设计值就是内漏和外漏引起的
第四章 离心压缩机的基本结构
第一节 离心压缩机系统组成
众说周知,整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系统。虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同,而有许多种规格、型式和结构,但组成的基本元件大致是相同的,主要由转子、定子、和辅助设备等部件组成。
第二节 主机部件
一、离心压缩机的转子
转子是离心压缩机的关键部件,它高速旋转。转子是由叶轮、主轴、平衡盘、推力盘等部件组成。
叶轮
叶轮也叫工作轮,是离心式压缩机的一个重要部件,气体在工作路轮中流动,其压力、流速都增加,同时气体的温度也升高。叶轮是离心式压缩机对气体作功的唯一元件。
1.在结构上,叶轮典型的有三种型式:
⑴闭式叶轮:由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。
⑵半开式式叶轮:无轮盖、只有轮盘、叶片。
⑶双面进气式叶轮:两套轮盖、两套叶片,共用一个轮盘。