【正文】 反映多變壓縮過程所 ˙ 例如把氣體從 10 個(gè)大氣壓壓縮到 100 個(gè)大氣壓，與從 1 個(gè)大氣壓壓縮到 10 個(gè)大氣壓所需要的功耗相同。多變壓縮過程需要的能量頭最大，所以多級壓縮機(jī)常做成多段，增加段間冷卻器從而使壓縮過程向等溫壓縮過程靠近，對于具有中間冷卻器的壓縮機(jī)常用等溫效率來衡量機(jī)器的完善程度。 (3) 壓縮機(jī)過程分析討論 A 三種典型壓縮過程，如氣體溫度和壓比相同，則等溫壓縮過程需要的壓縮功最小，排氣溫度最低 ,等于進(jìn)氣溫度。對于離心式壓縮機(jī)來說，多變指數(shù) m大于絕熱 指數(shù) K。 多變過程和理論絕熱過程的公式具有同樣形式，只是絕熱指數(shù) K代以多變指數(shù) m。 10絕熱壓縮后氣體溫度： T2/T1=(P2/P1)K1/K 絕熱壓縮功為： Had=K/(K1)RT1((P2/P1)K1/K1) () C 多變壓縮過程：過程存在流動(dòng)損失和磨擦損失，外界可以有熱交換或者無熱交換。 設(shè)壓縮機(jī)進(jìn)出口參數(shù)分別為 P V T1和 P V T2，壓縮氣體的所需能量的單位 ，它表示壓縮 1kg 氣體所需的能量。壓縮機(jī)中氣體的實(shí)際壓縮過程是多變壓縮程，但可忽略與外界的熱交換。 (2) 氣體的壓縮過程 靜壓能的提高與氣體的壓縮過程有關(guān)。 9這部分流動(dòng)損失，是指氣流在葉輪內(nèi)和級的固定元件（如吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道、回流器、蝸殼等）內(nèi)的流動(dòng)損失。在一般情況下，動(dòng)能的提高不大，常常可以忽略不計(jì)。 對整個(gè)壓縮機(jī)來說，葉輪對氣體作功轉(zhuǎn)換成下列三個(gè)部分： a 提高氣體的靜壓能（壓縮功），使氣體從進(jìn)口壓力提高到出口壓力。 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是通過葉輪向氣體傳遞能量的。 心式壓縮機(jī)的功耗及效率 (1) 概述：壓縮機(jī)氣體需要消耗的能，大型離心壓縮機(jī)由原動(dòng)機(jī)（如汽輪機(jī) .燃動(dòng)機(jī)等）驅(qū)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)軸端所傳遞的功 率包括壓縮機(jī)軸承、齒輪箱及聯(lián)軸節(jié)等傳動(dòng)部分的機(jī)械損失以及壓縮機(jī)內(nèi)功率。 ˙ 斷地進(jìn)入葉輪，沿徑向流動(dòng)離開葉輪的氣體不但壓力有所增加，還提高了速度，這部分速度就在后接元件擴(kuò)壓器中轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，然后通過彎道導(dǎo)入下級。由于葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體就被不斷地甩出，入口氣體就不 ˙ 當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)（如汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪流道中的氣體受葉輪作 用隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣體被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器中去。 (6) 蝸殼：蝸殼的主要目的是把擴(kuò)壓器或葉輪后面的氣體匯集起來，引到壓縮機(jī)外面去，流向氣體輸送管道或氣體冷卻器，此外在匯集氣體的過程中，一般由于蝸殼外徑的逐漸增大通流截面也漸漸擴(kuò)大，因此也起到一定的降速增壓作用。 (4) 彎道：為了把擴(kuò)壓器后的氣體引入到下一級葉輪的進(jìn)口，就必須改變 氣體流動(dòng)的方向，使其由離心方向的流動(dòng)改為向心方向的流動(dòng)，所以在擴(kuò)壓器的后面設(shè)置了彎道與其相連接。 (3) 擴(kuò)壓器：氣體被從葉輪甩出后，就有較高的流動(dòng)速度，在葉輪出口后設(shè)置流道截面逐漸擴(kuò)大的部件稱為擴(kuò)壓器。 ˙ (2) 葉輪：葉輪也稱為工作輪，它是壓縮機(jī)的心臟部件，氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)，氣體由于受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，使氣體壓力得到提高，速度也得到提高。 ˙ 下面分述這些部件的作用。 通流部分各主要部件的作用 氣體在壓縮機(jī)中流經(jīng)的主要通道部件是進(jìn)氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器和蝸殼。水平剖分便于拆裝機(jī)制造，但密封面大 ，且強(qiáng)度差；對于壓力較高的情況，采用垂直 剖分形式，殼體實(shí)際上是兩缸，內(nèi)缸仍是水平剖分，轉(zhuǎn)子及固定元件都裝在內(nèi)缸中，然后再裝入外缸，外缸為整個(gè)圓筒，在一端或兩端有端蓋，打開后即可把內(nèi)缸拉出。 ˙ 中、角度不對中和綜合不對中。它允許較大的平行不對 ˙ 有的壓縮機(jī)葉輪采用背靠背的方法排列來平衡軸向力。平衡盤是用自身兩側(cè)的壓力差來平衡軸向力的零件。一缸可分為一個(gè)段或多段。根據(jù)冷卻次數(shù)的多少，可將壓縮機(jī)分為幾個(gè)段。一個(gè)缸最多能裝 10 級左右，更多的級需要采用多缸。有的壓縮機(jī)甚至連擴(kuò)壓器也沒有，氣體從葉輪出來直接進(jìn)入排氣室。如圖 一 所示，在壓縮機(jī)中間的級，它包括葉輪、擴(kuò)壓器、彎道和回流器幾個(gè)元件。 5 (2)、定部分，是由氣缸、隔板、徑向軸承、推力軸承、軸端密封等零部件組成，常稱為定子。一臺壓縮機(jī)常常有兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣缸，按壓力高低稱低壓缸、中壓缸、高壓缸。 此外，也可按工作原理分為：沖動(dòng)式、反動(dòng)式、沖動(dòng)式與反動(dòng)式的組合式汽輪機(jī)等。 多壓式 (注入式 )汽輪機(jī) 若工藝過程中有某一壓力的蒸汽用不完時(shí)，就把這些多余的蒸汽用管道注入汽輪機(jī)中的某個(gè)中間級內(nèi)并同原來的蒸汽一起在透平內(nèi)膨脹作功，從而回 收能量。 4二期的空氣壓縮機(jī) /增壓機(jī)及發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)透平就是抽汽凝汽式的。 汽輪機(jī)按照熱力過程分為 : 凝汽式汽輪機(jī) 蒸汽在汽輪汽機(jī)中 作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器內(nèi)部壓力比大氣壓低。 二、汽輪機(jī)的定義和分類 汽輪機(jī)，又叫透平，是用蒸氣來做功的旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。在軸流式壓縮機(jī)中，同樣由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)是氣體產(chǎn)生很高的速度，當(dāng)氣體流經(jīng)與動(dòng)葉片間隔排列的靜葉柵時(shí)，氣體的速度逐漸減慢，從而速 度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?3離心式壓縮機(jī)中氣體壓力的提高是當(dāng)氣流流經(jīng)葉輪時(shí)，由于葉輪旋轉(zhuǎn)使氣體受到離心力的作用而使其速度升高，當(dāng)氣體流經(jīng)擴(kuò)壓器等截面積擴(kuò)張的通道時(shí)，流速逐漸降低，從而是速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，氣體的壓力得到提高。 目前使用最廣泛的壓縮機(jī)通常分為兩類：一類是容積式壓縮機(jī)，它是通過縮小氣體的容積的來提高壓力（諸如活塞式、滑片式、羅茨式、螺桿式）；另一類是透平式壓縮機(jī)，它是利用旋轉(zhuǎn)葉片對氣流的作功、通過氣流的不斷加速、減速因慣性而彼此被擠壓進(jìn)而縮短分子間距來提高壓力。而一般要求被壓縮氣體應(yīng)具有不太高的溫度。增加容積內(nèi)氣體的溫度，使氣體分 子運(yùn)動(dòng)的速度增加，增加撞擊程度可以使氣體壓力提高。 ˙ 第一節(jié) 壓縮機(jī)概述 一、壓縮機(jī)的定義和分類 工業(yè)生產(chǎn)中常需要具有一定的壓力的氣體用于各種用途，而壓縮機(jī)是輸送和提高氣體壓力的機(jī)器。 ˙ 化工企業(yè)壓縮機(jī)組 實(shí)用技能 培訓(xùn)講義 第一節(jié) 壓縮機(jī)概述 第二節(jié) 離心式壓縮機(jī)及汽輪機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 離心式壓縮機(jī)、汽輪機(jī)運(yùn)行有關(guān)概念 第四節(jié) 離心式壓縮機(jī)組輔助系統(tǒng) 第五節(jié) 離心式壓縮機(jī)工況調(diào)節(jié)的幾種方法 第六節(jié) 雙甲車間壓縮機(jī)組的介紹 ˙ ˙ 1 2我們知道，氣體的壓強(qiáng)取決于單位時(shí)間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積的次數(shù)與強(qiáng)烈程度。但當(dāng)溫度減下來后，氣體壓力又隨之降低。因此提高氣體壓力的主要方法是通過增加單位面積內(nèi)氣體分子數(shù)目（也就是縮短分子間距）實(shí)現(xiàn)的，這就要通過壓縮機(jī)完成。 透平壓縮 機(jī)一般分為離心式和軸流式： 離心式壓縮機(jī)：被壓縮的氣體在離心式壓縮機(jī)中的運(yùn)動(dòng)是沿著垂直于壓縮機(jī)軸的徑向進(jìn)行的。 軸流式壓縮機(jī)：氣體在軸流式壓縮機(jī)中的運(yùn)動(dòng)是沿著平行于 ˙ ˙ 壓縮機(jī)軸的方向進(jìn)行的。 在使用上，一般容積式壓縮機(jī)宜用于高壓力，中、小流量的場合；透平壓縮機(jī)則用于低中壓力、大流量的場合，其中軸流式的流量比離心式的更大，壓力則比離心式的低些。 來自鍋爐或其它汽源的蒸汽通過調(diào)速閥進(jìn)入汽輪機(jī)，依次高速流過一系列環(huán)形配置的噴嘴 (或靜葉柵 )和動(dòng)葉柵而膨脹作功，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) (將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功 )，汽輪機(jī)又則帶動(dòng)電機(jī)或壓縮機(jī)，泵等負(fù)荷機(jī)旋轉(zhuǎn)。 抽汽凝汽式汽輪機(jī) 蒸汽在汽輪機(jī)膨脹至某級時(shí)，將其中一部分蒸汽從汽輪機(jī)中抽出來，供給其它的蒸汽用戶；其余蒸汽在后面級中作功后排入凝汽器。 背壓式汽輪機(jī) 蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹作功后，在大于 1 個(gè)大氣壓的壓力下排出氣 ˙ ˙ 缸，其排氣供其它低壓用戶。 汽輪機(jī)也可按蒸汽壓力分為低壓 ( Mpa 以下 )、中壓 (～)、高壓 (～ )、超高壓 (～ )及超臨界( 以上 )的汽輪機(jī)。 第二節(jié) 離心式壓縮機(jī)及汽輪機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu) 一、離心式壓縮機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 從外觀上首先看到的是機(jī)殼，它又稱氣缸，通常用鑄鐵或鑄鋼澆鑄而成。 壓 縮機(jī)本體結(jié)構(gòu)可分兩大部分： (1)、轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤及聯(lián)軸用的半聯(lián)軸節(jié)等零部件組成，又稱為轉(zhuǎn)子。 ˙ ˙ 在壓縮機(jī)理論中常常順著氣體流動(dòng)線路，將壓縮機(jī)分成若干個(gè)級，所謂級就是由一個(gè)葉輪和與之相配合的固定元件結(jié)構(gòu)的基本單元。 壓縮機(jī)每段進(jìn)口處的級稱為首級，它除了上述的元件外還應(yīng)包括進(jìn)氣室；在壓縮機(jī)的排氣口的級稱為末級，它沒有彎道和回流器 ，而代之以排氣室。 在離心式壓縮機(jī)中，氣體流過一級之后，壓力的提高是有限的，要想壓縮到較高壓力時(shí)，就需要通過若干個(gè)級來完成，幾個(gè)級可以裝在一個(gè)缸內(nèi)。氣體經(jīng)壓縮后溫度就要升高，當(dāng)要求壓力比較高時(shí)，常將氣體壓縮到一定壓力時(shí)就從缸內(nèi)引出，在冷卻器內(nèi)降溫，然后再進(jìn)入下級繼續(xù)壓縮。一個(gè)段可以是一個(gè)級也可以是幾個(gè)級。 在多級離心壓縮機(jī)中，由于每級葉 輪兩側(cè)氣體作用在其上的力大小不同，因此，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)指向低壓端的合力，這個(gè)合力稱為軸向力。它位于壓縮機(jī)的高壓側(cè)，用來平衡大部分軸向力的，剩下的軸向力作用于止推軸承上。聯(lián)軸節(jié)又叫靠背輪，它是汽輪機(jī)（或驅(qū)動(dòng)電機(jī)）和壓縮機(jī)以及壓縮機(jī)高低壓缸間的連接件，現(xiàn)在通常采用撓性聯(lián)軸節(jié)。 6 定子包括機(jī)殼和殼內(nèi)的固定元件，機(jī)殼有水平分和垂直剖分兩種型式。 機(jī)殼內(nèi)有各種隔板，在機(jī)殼和隔板之間，隔板與隔板子之間構(gòu)成了吸氣室、擴(kuò)壓器、彎道和回流器等固定元件。這些部件我們稱之為通流部件。 (1) 進(jìn)氣室： 這是將進(jìn)氣室或中間冷卻器的氣體 均勻地吸入葉輪去進(jìn)行增壓的通道 ,因此在壓縮機(jī)中每一段進(jìn)口都設(shè)置進(jìn)氣室。 7所以葉輪使氣體提高能量的關(guān)鍵部件。其目的是進(jìn)一步將氣體的流動(dòng)速度轉(zhuǎn)化為壓力。 (5) 回流器：其作用是將彎道來的氣體均勻的分布到下一級葉輪的進(jìn)口。 作原理 離心壓縮的工作原理與輸送液體的離心泵相似。因而在葉輪中形成了稀薄地帶，入口氣體從而進(jìn)入葉輪填補(bǔ)這一地帶。 8導(dǎo)流器再把從彎道來的氣體按一定方向均勻的導(dǎo)入下級葉輪繼續(xù)壓縮。內(nèi)功率指的是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子對氣體所消耗的功率。葉輪除對氣體作功外，葉輪的輪盤、輪蓋的外側(cè)面及輪緣與周圍氣體的摩擦所產(chǎn)生的輪阻損失、葉輪出口高壓氣體漏回到葉輪低壓端的漏氣損失也都要消耗功。 b 提高氣體的動(dòng)能。 c 克服氣流在級中的流動(dòng)損失 。 總之，壓縮機(jī)級的中功耗有五部分組成，即靜壓能提高、動(dòng)能的 ˙ ˙ 變化、流動(dòng)的損失、輪阻損失和漏氣損失組成的，只有靜壓能的提高對氣體的升壓是有用的。熱力學(xué)把氣體的壓縮過程分為：等溫壓縮過程、絕熱壓縮過程、多變壓縮過程。 現(xiàn)分析各壓縮過程中的靜壓能提高（壓縮功）。 A 等溫壓縮 T=Const （恒定） 等溫壓縮功為 His=RT1Ln(P2/P1) () B 絕熱壓縮 氣體在壓縮過程中與外界無熱交換且無氣體流動(dòng)失和摩擦損失。 多邊變過程氣體溫度計(jì)算式為： T2/T1=(P2/P1)M1/M 多變壓縮功為： ˙ ˙ Hpol=(M1)RT1((P2/P1)M1/M1) () 以上式中 R 為氣體常數(shù)，被壓縮氣體組份越輕則 R 越大。多變指數(shù)和絕熱指數(shù)不同，它不僅和氣體的種類而變化，而且與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)系。機(jī)器設(shè)計(jì)和