09离心式压缩机的典型结构与基本方程(二)

§3.1离心式压缩机的典型结构与工作原理(二) 由级的贝努力方程：H tot0 C0 C0 VdP (hlos ) 00 0 2 2 2

(二) 气体的压缩能头

h

P 0'

P 0

vdP

P 0'

P 0

dP

Pv RT

R与气体分子量有关的气体常数

(1)等温过程压缩能头H is

P 0'

P 0

vd P

P 0'

P 0

RT dP P

P RT ln 0 ' RT ln P 0 v ln P 0

(2)绝热过程压缩能头H ad vdP P0 P0 ' P0 ' P0

P0 P

1 K

K K 1 K 1 P0 v0 K 1

K P0 ' v0 dP P0 v0 K 1 P0 K 1 K K RT0 1 K 1 1 K K

K 1 K

1

P0 绝热过程终了气体温度： T 0' P 0'

P0' T0 T0 P 0K 1 K

K 1 K

T0 ' T0

H ad

K RT0 K 1

K 1 K

K 1 R (T0 ' T0 ) K 1

(3)多变压缩功H polm 1 m m m RT0 1 R (T0' T0 ) m 1 m 1

H pol U 2 pol2

表示叶轮圆周速度用来提高气体压力比的能量利用程度 P0' T0' T0 P 0 m 1 m m 1 m

T0

(三) 级的总功能头与功率1 总功能头：

Htot Hth hl hdf

Hth为1kg有效气体获得的能量。

有效气体：进入到扩压器的气体为有效气体。 流过叶轮的质量流量为消耗的总功率

M tot M M l

Ntot (M M l )H th N df

总耗功可以表示

N df M Ml H tot hth M M

Ml l M

df

N df MH th

Htot Hth l hth df hth Hth hl hdf由贝努力方程：0' C0 ' C0 H tot VdP (hlos ) 00 ' 0 2 2 2 0' C0 ' C0 VdP (hynd ) 00 ' hl hdf 0 2 2 2

总耗功:

Htot Hth l hth df hth Hth hl hdf贝努力方程：0' C0 ' C0 H tot VdP (hlos ) 00 ' 0 2 2 2 0' C0 ' C0 VdP (hynd ) 00 ' hl hdf 0 2 2 2

所以：

0' C0' C0 H th VdP (h ynd ) 00' 0 2

2

2

总功能头的分配如图所示:

2 能头之间的关系：(1)总功能头与理论能头的关系Htot Hth (1 l df ) Hth hl hdf

(2)理论能头与压缩能头的关系H th C j Ci 22 2 i

VdP (h ynd )

j

H tot 2

C j Ci 22

2

2

VdP (hlos ) iji

j

C j Ci 2

VdP (hynd ) ij hl hdfi

j

3 功率计算(1)单级总耗功

Ltot H tot H th hl hdf (1 l df ) H th ( KJ / kg )

Ntot qm H tot qm (1 l df )

(2)多级压缩机内功功率

N i qm H tot

(3)轴功率(4)电机功率

N z Ni N m Ni / m

N

e 1.3Nz

三 级内的各种能量损失

(一) 流动损失1 沿程摩檫损失 沿程摩檫损失主要存在在边界层，边界层越厚，摩檫 损失越大。而主流区内速度梯度小摩檫损失小。

2 边界层分离损失扩压器中主流速度下降，压力升高，边界层流体速度衰减造成边 界层厚度增加。流体压力越来越高，边界层流体遇迎面高压力而产 生局部倒流，即所谓的边界层分离。此外边界层增厚，主气流的通 流面积减小而速度增大，达不到降速增压。

边界层分离与通道形状、粗糙度、雷诺数有关扩压度：通流部分进出口截面积之比F2 F1

相对速度之比

W1 F 2 2 W2 F1 1

避免边界层分离措施： ①限制通流部分的扩张角 ②避免局部压力增大； 2

和扩压度

③抽吸或吹走边界层分离区内气体。

3冲击损失

4 二次涡流损失与尾迹损失

(1)二次涡流损失

二次涡流损失二次涡流干扰主气流的流动，造成能量损失。二次涡流使工作面的边界层变薄，并由动能较大的

主流气体来补充，非工作面侧边界层变厚，速度变小，容易造成气体倒流而产生边界层分离。

减小工作面与非工作面之间的压力梯度减小二次 涡流。

能量不均匀的气流混合会造成 能量损失，进入扩压器产生新的旋

涡，而恶化级的性能。

(2) 尾迹损失 防止措施：叶片出口处削薄或采用翼形叶片

5 激波损失 (静止声源)中振动时，使弹性介质 (1) 当地音速 声源在弹性介质

产生一种有规律的压缩与稀疏交替组成的微弱扰动，这种扰动向空间传播的速度即当地音速a。 (2) 马赫数气流速度C M 当地音速a

a声源在静止流体传播速度，声源在流动流体传播速度：

马赫数:超音速 ： M 1 跨音速 ： M 1

超音速气流易产生波阻损失