化工装置基础理论知识教材设备

1、第四章 设备知识流体机械的分类1. 按能量转换分类：a. 原动机。将流体的能量转变为机械能，用来输出功率。b. 工作机：将机械能转变成流体的能量。用来改变流体的状态与输送流体。本课程所指流体 机械均为工作机。2. 按流体介质分类。a. 泵：用来给液体增压与输送液体的机械b. 压缩机：用来给气体增压与输送气体的机械。c. 分离机：用机械能将混合介质分离开来的机械。3. 按流体机械结构特点分类：a. 往复式结构的流体机械；（如往复式压缩机、往复式泵） 主要运动部件是在缸中作往复运动的活塞。b. 旋转式结构的流体机械。（各种回转式、各种轮式的压缩机和泵以及分离机等）。主要运动部件是转轮或转鼓。4.

2、流体机械的用途流体机械在国民经济众多的物质产品生产中， 如煤炭、 石油化工、 电力、 冶金、 机械、 建筑、 交通运输、医药、食品、城市给排水、农田灌溉、环境治理、航空航天、国防装备等都有着 广泛而重要的用途。4.1 泵1. 1 泵的分类泵的定义 :泵是把机械能转化成液体的能量 ,用来增压输送液体得机械。泵的分类 :（1）按工作原理和结构形式分 :（三大类 ）a. 叶片式泵 : 包括离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵b. 容积式泵 : 往复泵 : 活塞泵、柱塞泵、隔膜泵回转泵: 齿轮泵、螺杆泵、滑片c. 其他类型的泵 : 喷射泵、水锤泵、中空泵（ 2）按其形成流体压力分三类 :低压泵（2Mpa）中

3、压泵（26Mpa） 高压泵（6Mpa）1. 2泵的用途泵的用途很广 ,如水利工程、农田灌溉、石油化工、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。化工生产用泵 ,由于其工作条件要求高压、高温、输送的介质往往有腐蚀性,所以比一般的水泵复杂一些。在各种泵中，离心泵以其流量 ,扬程及性能范围大 ,并且结构简单 ,体积小，重量轻 ,操作平稳 , 维修方便等优点应用最广。4.2离心泵的典型结构与工作原理1离心泵的典型结构，分类及命名方式1.1离心泵的典型结构主要部件：叶轮、转轴、吸入室、蜗壳、轴风箱和密封环等。吸入室：把液体从吸入管吸入叶轮，使液体流入叶轮时速度分布均匀且流动损失小叶轮：作功元件,使液体获得压力

4、能和动能。蜗壳：把从叶轮流出的液体收集起来，以便送出排气管，以减少流动损失，减速增压。1.2离心泵的分类（1） 按流体吸入叶轮的方式分类 ：a. 单吸式泵b.双吸式泵（2）.按级别分类：a. 单级泵b.多级泵 （书上实例为热油泵，八级）（3）.按泵体形式分类：a. 蜗壳泵：壳体成螺旋形状b. 筒形泵：外形为筒形结构，能承受高压 还有其他的分类方法：例如（3）.按泵的扬程分：a. 低压泵（20MHO） b. 中压泵（20 160MHO） c. 高压泵（160MH2O）1.3离心泵的命名方式 I 泵的类型（A、B C分别为叶轮外径经过一、二LI LI LI I 次切割）多级泵的级数新产品标扬程，老

5、产品标（比转数/10）取整（单级扬程）用汉语拼音标出泵的基本形式 的吸入口直径，新产品 mm老产品标英寸数2.离心泵的工作原理及基本方程离心泵的工作过程：离心泵在启动之前，泵内应灌满液体，即灌泵。启动后，原动机带动叶轮旋转，叶轮上 的叶片迫使液体一起旋转而产生离心力，使液体沿叶片流到甩向叶轮出口。经叶轮送入排出管,与此同时，叶轮入口由于液体不断被甩出而形成低压，在吸液管和叶轮入口中心线处地液体之间就产生了压差， 这样吸液罐中的液体便在压差的作用下，不断的进入叶轮之中， 从而使泵不断地工作。注意：倘若不灌泵的话，泵内的原有空气的密度远小于液体的密度，气体通过离心泵的压升很小，也即在入口的真空度很

6、低，往往不足以吸进液罐中的液体，因而离心泵无法工作。离心泵的工作原理:即流动过程中不考虑温度和密度输出的介质为不可压缩的液体，因而有其自身的特点:的变化，是个水力过程。液体泵中流动遵守三个基本方程：欧拉方程：2 2 2 2 2 2 U2 - U1W1W2C2 - C1H t - (U2C2u - U1C1u ) / g 或 H t2g2g2ga.斯陀道拉公式：Ht =(1 -Cctg-Asin -A)u；/gU2Zb.普夫莱德公式：Ht =Ht：，HtJ(1 p)伯努利方程：2 2D表示出口， S表示入口连续性方程：各截面的质量流量相等。274.3离心泵的工作特性1 离心泵的性能参数qv表示容

7、积流量，用 qm表示质量流量流量：单位时间内泵输送出去的液体量。用qvt 二 qv Xqvt表示泵的理论流量, qv指单位时间内流入泵作功部件里的流量,iq表示泄漏量（2） 扬程（H）:单位重量的液体从泵进口到泵的出口处能量的增量，即1N的液体通过泵所获得的有效的能量。用H表示， 单位m 理论扬程做功元件对流经叶轮的单位重量液体所做的功。Ht =H 亠二 hhyd由扬程的定义，可知H _ Eout _ Ein2因为总的机械能 E Zpg 2g2 2所以 H 二 Pd 一 Ps - Cd 企（ZD -ZS）Pg2g又因为cD与cS之差不大，Zd与Zs之差也不大，所以扬程主要体现在第二项，即流体压

8、力 的提高。.转速（n）:单位时间泵的转数，r/min。.气蚀余量：NPSH单位m 是指液流自吸液罐经吸入管到达泵吸入口后，高出汽化压 力Pv所富余的那部分能量头。判断汽蚀产生的条件：有效汽蚀余量：NPSHa泵必需的汽蚀余量NPSH若NPSHa NPSHr泵不发生汽蚀若NPSHa二NPSHr泵开始发生汽蚀若NPSHa ： NPSHr泵严重汽蚀.功率泵的功率：通常指原动机传到泵轴上的轴功率N (KW,W)Ne表示Ne;9qvH1000KW(6)效率：泵的效率即是二NeN ,它表明泵中能量损失的程度。泵中能量损失一般分三种： 容量损失：流量泄漏造成的能量损失。 .水利损失(即流动损失) 机械损失：

9、摩擦引起的能量损失。 所以有三种效率： .容积效率：n =电vqvt容积效率是衡量密封好坏的指标 .水力效率：hydHt水力效率是衡量流径泵的阻力损失大小的指标。 .机械效率:：gqvtHtN它是衡量泵工作的机械损失的大小的指标。Ne：gqH qvHN-NqvtHtv hyd mN泵的总效率:2离心泵的性能及调节2.1离心泵的运行特性泵的特性曲线：H qv曲线，N qv曲线， qv曲线，NPSHr qv曲线 H qv曲线，是选择和使用泵的主要依据，有三种形状:泵的有效功率：是单位内从泵中输出去的液体在泵中获得的有效能量。用ua. 单调下降形或陡降形。随着 qv的增加，H下降很快。对于输送易于堵

10、塞管路的液体介质，常需要这类泵。例如：造纸厂生产的纸浆的输送。b. 平坦形，随着qv的变化，H的变化不大。当采用阀门调节流量时，灵敏性极高，调节损失小。向锅炉内供水的泵应具有此种特性。c. 驼降形，这种泵易发生不稳态现象，但其效率高，成本低。 N qv曲线，是合理选择原动机功率和操作启动泵的依据。a.下降型。qv = 0时N有最大值。所以此类泵不宜采用封闭启动，应打开出口阀启动，而且泵配备的电机功率应大些。（如下图）b. 平坦型。（如下图）c. 上升型。qv =0时N有最小值称为圭寸闭功率。此种泵可采用关闭出口阀圭寸闭启动，减少泵的启动功率。（如下图） qv曲线，泵的效率曲线一般都有最高点。a

11、. 高效率区窄，此类泵的流量调解范围有限。b. 高效率区宽，此类泵有较宽的流量调解范围，适合于流量变化大的情况。 NPSHr qv曲线，是检查泵的工作是否发生汽蚀的依据。通常是按最大流量下的 NPSHr，考虑安全余量及吸入装置的有关参数来确定泵的安全高度。随着qv的增长，NPSHr也增加。2.2离心泵运行工况的调节将改变泵的运行工况点的操作称为泵的调节，泵的调节有三种途径: 改变泵的性能曲线调节。a.改变转速调节。当调节转速，使 门2 ni时，工况点由1变为2。这种方法多用于大型泵的流量调节。b.切割叶轮的外径调节。泵的性能曲线向左下方平移。D2为切割后的外径，当 D2 D2时，工作点由1点变

12、成1点。此方法是不可逆过程，所以不适用于流量经常需要调节的场合。C.改变前置导叶叶片角度调节在叶轮前安装可以调节叶片角度的前置导叶，即可改变叶轮进口前的液体，绝对速度进而 改变扬程和流量。d. 改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节间隙大则泵的流量减少，那么扬程也降低。e. 泵的并联成串联调节并联增加流量；串联增加扬程。当泵为并联或串联工作时，为了改变流量，可以采用减 少 装置中运转泵的台数的方法来适应流量变化的要求。下图为三台性能相同的泵并联时工作特性，i、n、川分别表示1台2台和3台，可以看出运转的台数不同，流量不同。改变管路特性曲线的调节a.闸阀调节。即在排液管路中安装调节阀，改变阀的开度，管

13、路特性曲线的斜率发生变化,阀门开度减小，工作点由 1变成2。优点：结构简单，调节方便，对H -qv曲线较平缓的泵，调节较灵敏。缺点：能量损失大，调节工况下泵的效率低。适用于小型的调节。b.液位调节当液位发生变化时，L - qv曲线发生平移，进而改变工况点,但这种液位变化不应过大，否则泵的效率低，更严重的是液位过高易发生汽蚀，使液流中断。c. 旁路分流调节。L在泵的出口没分路与吸水池相通。在此管路中装一个节流阀。相当于主管与旁通路并联工作时的情况。L1为主管路特性曲线 丄2为旁路性能曲线，L为并联合成曲线。A为旁路打开 时的工况点，B为管旁路关阀时的工况点。它适应于流量减小而扬程也要减小的场合，

14、一般说来此法不经济从图中可以知道，旁路打开后，主管路中的流量减小（由 qvB降至qvAi）,扬程也减少（由Hb降至Ha）.3.离心泵的启动与运行3.1启动前的准备工作启动前检查。内容：a.关于润滑油。b. 轴承的润滑与冷却系统。c. 转子状况。d. 传动装置。e. 基础。f. 关闭出口阀，检查其它阀是否处于最小负荷位置。g. 点动泵，检查叶轮转向。灌泵。以形成和保持吸入真空。暖泵。输送高温液体时，启动前应暖泵。3.2启动程序 灌泵、暖泵、关闭泵出口阀。 对于强制润滑的泵，启动油泵。 启动冷却水泵或打开冷却水阀。 全阀启动，在空转 24min内，逐渐打开出口阀，增加流量，并达到要求的负荷。3.3

15、运转中的注意事项 轴承 C 的温升，不应超标。 转子的不平衡性应控制在规定的范围。4.4 其它类型的泵往复泵往复泵是活塞泵、柱赛泵和隔膜泵的总称，它是容积式泵中的一种，应用比较广泛。1往复泵基本结构和工作原理（1）基本结构主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。泵缸内活塞与阀门间 的空间为工作室。2工作原理往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的液体输送机械。往复泵有自吸能力，启动前不灌泵。当活塞自左向右移动时， 工作室的容积增大形成低压， 吸入阀被泵外液体推开而进入泵 缸内， 排出阀因受排出管内液体压力而关闭。 活塞移至右端点时即完成吸入行程。 当活塞自

16、右向左移动时泵缸内液体受到挤压使其压力增高， 从而推开排出阀而压入排出管路， 吸入阀 则被关闭。 活塞移至左端点时排液结束， 完成了一个工作循环。活塞如此往复运动，液体间 断地被吸入泵缸和排入压出管路，达到输液的目的。活塞从左端点到右端点 （或相反） 的距离叫做冲程或位移。 活塞往复一次只吸液一次和排液 一次的泵称为单动泵。 单动泵的吸入阀和排出阀均装在泵缸的同一侧， 吸液时不能排液， 因此排液不连续。 对于机动泵， 活塞由连杆和曲轴带动， 它在左右两端点之间的往复运 动是不等速的，于是形成了单动泵不连续的流量曲线。为了改善单动泵流量的不均匀性，设计出了双动泵和三联泵。双动泵活塞两侧的泵缸 内

17、均装有吸入阀和排出阀， 活塞每往复一次各吸液和排液两次， 使吸入管路和压出管路总有 液体流过， 所以送液连续，但由于活塞运动的不匀速性， 流量曲线仍有起伏。双动泵和三联 泵的流量曲线都是连续的但不均匀。a*e*图皆號戏动泵示意图S2-33往豆亮的流量曲线(a)单动泵(bJ双动泵 2)往复泵在吸入管路的终端和压出管路的始端装置空气室，利用气体的压缩和膨胀来贮存或放出部分液体，可使管路系统流量的变化减小到允许的范围内。3.往复泵的工作点与流量调节任何类型泵的工作点都是由管路特性曲线和泵的特性曲线的交点所决定的，往复泵也不例外。由于往复泵的正位移特性，工作点只能沿Q=常数的垂直线上移动。要想改变往复

18、泵的输液能力，可采取如下措施：(1) 旁路调节装置 往复泵的流量与管路特性曲线无关，所以不能通过出口阀调节流量，简便的方法是增设旁路调节装置，通过调节旁路流量来达到主管路流量调节的目的。显而易见，旁路调节流量并没有改变泵的总流量，只是改变了流量在旁路之间的分配。旁路调节造成了功率的无谓消耗，经济上并不合理。但对于流量变化幅度较小的经常性调节非常方便，生产上常采用。(2) 改变活塞冲程或往复频率调节活塞冲程S或往复频率n均可达到改变流量的目 的，而且能量利用合理， 但不宜于经常性流量调节。对于输送易燃易爆液体，采用直动泵可以方便调节进入蒸汽缸的蒸汽压力实现流量调节。计量泵计量泵又称比例泵，当要求

19、精确输送流量恒定的液体时， 可以方便而准确地借助调节偏 心轮的偏心距离，来改变柱塞的冲程而实现。有时，还可通过一台电机带动几台计量泵的方 法将几种液体按比例输送或混合。隔膜泵当输送腐蚀性液体或悬浮液时，可采用隔膜泵。隔膜泵实际上就是柱塞泵，其结构特点是借助薄膜将被输液体与活柱和泵缸隔开，从而是使得活柱和泵缸得以保护。隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质；隔膜右侧充满水或油。 当柱塞作往复运动时，迫使隔膜交替向两侧弯曲， 将被输送液体吸入和排出。弹性隔膜系采用耐腐蚀橡胶或金属薄片制成。隔膜泵用来定量输送剧毒、易燃、易爆和腐蚀性或含悬浮物的液体。回转式泵魁口回转式泵又称转子

20、泵，属正位移泵，它的工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转 来吸液和排液的。化工中常用的有齿轮泵和螺杆泵。1-皱入活门2-压出活门3-活柱4-水（或泊）缸E-隔膜图2-37隔脱泵1齿轮泵目前化工中常用的是外啮合齿轮泵。泵壳内有两个齿轮，其中一个为主动轮，它由电 机带动旋转；另一个称为从动轮，它是靠与主动轮的相啮合而转动。两齿轮将泵壳内分为互不相通的吸入室和排出室。当齿轮按图中箭头方向旋转时，吸入室内两轮的齿互相拨开，形成低压而将液体吸入； 然后液体分两路圭寸闭于齿穴和壳体之间随齿轮向排出室旋转，在排出室两齿轮的齿互相合拢，形成高压而将液体排出。近年来已逐步采用的内啮合式的齿轮泵， 其较外啮合齿

21、轮泵工作平稳，但制造较复杂。齿轮泵的流量小而扬程高，适用于粘稠液体乃至膏状物料的输送，但不能输送含有固 体粒子的悬浮液。冒2-站齿癇圈Z-39取螺杆泵2 螺杆泵螺杆泵由泵壳和一根或多根螺杆所构成。双螺杆泵工作原理与齿轮泵十分相似，它是 依靠互相啮合的螺杆来吸送液体的。当需要较高压头时，可采用较长的螺杆。螺杆泵的压头高、效率高、运转平稳、噪音低，适用于高粘度液体的输送。【正位移泵的特点】（1）有自吸能力，启动前不需要灌泵。（2）定排量，其不随压头和管路特性而变，而压头随管路要求而定。（3）通常采用旁路调节流量。5泵的选用5.1选用原则 根据所输送的流体性质（如清水、粘性液体、含杂质的流体等）选择

22、不同用途、不同类型 的泵。 流量和扬程必须满足工作所需要的最大负荷。额定流量一般直接采用工作中的最大流量或取（1.1-1.5 ）正常流量。额定扬程取所需扬程的 1.05-1.1倍。 尽可能使泵处于高效工作区内，而且泵的运行工况长期位于高效区内。 为防止汽蚀，应满足 NPSHr : NPSHa。 按输送工质的特殊要求选泵。 所选择的泵应具有结构简单，易于操作与维修、体积小、重量轻、设备投资少等特点。 应以综合指标高者为最终选定的泵的型号。5.1.2各种泵的适用范围见书上图4-415.1.3选用分类按性能要求选用按扬程的变化规律选择按工质选用：化学性质、流体性质a. 粘性介质的输送。b. 含液体的

23、输送。c. 低温液化汽的输送。d. 含有固体颗粒液体的输送。e. 不允许泄露液体的输送。f. 腐蚀性介质的输送。5.2 选用方法和步骤5.2.1 泵的实际选择方法 （两种） 利用“泵型谱”选择。利用“泵性能表”选择。5.2.2 泵的选用步骤搜集原始数据 qv ,H 介质等。 泵性能的选择及计算、运行参数。 选择形式。 校核。4.5 压缩机（一）离心压缩机 一般说来，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量。也就是缩 短气体分子件的距离。 为了达到这个目标， 除了采用挤压元件来挤压气体的容积压缩方法外， 还有一种用气体动力学的方法，即离心压缩。利用机器的做功元件，对气体做功，使其在

24、离心力场中压力得到提高，同时动能也大 大增加，随后在扩张流道中流动时，这部分动能又转变为静压能，是气体压力进一步提高。 这就是离心压缩机的增压原理。1离心压缩机的典型结构1. 定义：利用旋转叶轮，实现能量的转换，使液体主要沿径向向离心方向流动，从而提 高压力的机器，称为离心压缩机。2. 组成：离心式压缩机由定子和转子两部分组成。 定子：又称固定元件。它主要指吸气室、扩压器、弯道、回流器、蜗壳等。 转子：包括轴、轴套、叶轮、平衡盘等2. 级的典型结构1.定义：级是离心压缩机使气体增压的基本单元， 由一个叶轮及其附属的固定元件组成。2.级的三种型式：a. 中间级 : 由叶轮、扩压器、弯道、回流器组

25、成；b. 首级：由吸气管和中间级组成；c. 末级：由叶轮、扩压器和排气蜗室组成。3. 离心压缩机的级的特征截面（以中间级为例）in 吸气管进口截面，即首级进口截面，或整个压缩机的进口截面0叶轮进口截面，中间级、末级的进口截面；1 叶轮叶道进口截面；2叶轮出口截面3扩压器进口截面4扩压器出口截面（即弯道入口截面）5弯道出口截面（即回流器进口截面）6回流器出口截面o本级的出口截面（也是下一级的进口截面）对于末级还有：7排气蜗室进口截面out 排气蜗室的出口截面， 即末级出口截面。或整个压缩机的出口截面。 3.主要构件及其功能：（1 ） 叶轮： 是唯一对气体做功的部件。 气体进入叶轮后， 在叶片的推

26、动下跟着叶轮旋转， 由于叶轮对气体做功，增加了气体的能量，因此气流流出叶轮的压力和速度都有增 加离心叶轮的型式：a 案整体结构分：闭式、半开式和双面进气室三种。b 按叶片弯曲的形式分：后弯型、前弯型、径向型三种 离心式压缩机多采用后弯式叶轮，因为级的效率高，稳定工况区宽。 前弯型叶轮级的效率低，稳定工况区窄。2） 扩压器：气体从叶轮流出时，速度很高，为了充分利用这部分速度能，常在叶轮后 设置流通截面逐渐扩大的扩压器，以便将速度能转变成压力能。扩压器的类型 : 无叶扩压器：结构简单、级的变工况的效率高，稳定工况区宽，通常较多采用。 叶片式扩压器：设计工况效率高，但结构复杂。（3）弯道：为了把扩压

27、器出来的气流引入下一级叶轮去进行压缩，在扩压器后设置使气 流由离心方向改变为向心方向的弯道。（4）回流器：为了使气流以一定方向均匀地进入下一级叶轮进口，设置回流器，在其中 一般有导叶。（5）蜗壳：将由扩压器（或直接由叶轮）出来的气流汇集起来并引出机外，另外，由于 蜗壳的曲率半径和通流截面的逐渐扩大，它也起降速扩压的作用。（6）吸气室：其作用是将需压缩的气流，由进气管（或中间冷却器出口）均匀地导入叶 轮去增压。 另外，为了防泄漏，机壳的两端装有前、后轴封，在级与级之间和叶轮盖进口外缘 面处，还分别装有密封装置，为了平衡作用在止推轴承上的轴向力，常常在机器的 一端装有平衡盘。4离心压缩机的特点 离

28、心压缩机和往复活塞压缩机比较，离心压缩机有以下特点：1 优点：（ 1） 流量大：因为离心压缩机中气体是连续的， ，其流通截面积大，且叶轮转速高， 所以气流速度较大，流量很大。（ 2） 转速高：离心压缩机转子只作旋转运动，几乎无不平衡质量，转动惯量小，运 动件与固定件间保持一定的间隙，因而转速可以提高。可以用工业汽轮机直接 驱动， 既可简化设备， 又能利用化工厂的热量， 还便于实现压缩机的变速调节。（ 3） 结构紧凑；（ 4） 运转可靠，维修费用低。2 缺点：（ 1） 单级压力比不高，高压比所需的级数比活塞压缩机多；（ 2） 不适用于小流量的场合。5.级内的各种能量损失 级内的能量损失有三种：级

29、内的流动损失、漏气损失和轮阻损失。5.1 级内的流动损失 级内的流动损失包括：摩阻损失、分离损失、冲击损失、二次流损失和尾迹损失。（1） 摩阻损失 由于流体的粘性而产生的能量损失。 流体在壁面处流速为零，在流道的中间部分流速最大，这样在主流区与近壁面间就 存在着一个速度梯度较大的薄层， 称为边界层。 边界层内流体之间存在着内摩擦力。 或粘滞力，为了维持流体的流动，就必须外加能量来克服摩擦力，造成的能量的损 失。这就是摩阻损失。（2）分离损失 在离心压缩机减速增压的通道中， 沿着流动方向主流区的速度不断下降， 静压上升。 边界层的流动由于得不到主流区足够的拖动而速度减少更快，边界层的厚度逐渐增

30、加。当主流区的动能不足以带动整个边界层前进时，紧挨壁面的流体会首先停滞下 来，再往前移动，就会因为抵抗不住迎面的压差阻力而产生局部道流，这就是边界 层分离，它产生的损失称为分离损失。为了减少分离损失，应该控制通道的当量扩张角6 8 o弓I入扩压度的概念：扩张流道的进出口速度之比值。(3) 冲击损失当流量偏离设计工况时，流体的进口角与叶轮或扩压器的进口安装角不一致，造成 气流对叶片的冲击，形成了冲击损失。(4) 二次流损失叶轮叶道是弯曲的，并且其中存在着轴向漩涡。因此，叶道中的气流速度分布是不 均匀的，在工作面测最低。而叶道内的压力分布恰好相反。由于压差的作用，造成 气流有工作面向非工作面的流动

31、，即二次涡流。它是一种与主流方向相垂直的流动，加剧了叶片非工作面边界层的增厚与分离，造成二次流损失。二次流一般发生在叶轮叶道、吸气室及弯道等有急剧转弯处，而且曲率半径越小， 则损失越大。因而，为减少二次流损失，应在这些地方取用大的曲率半径或设置导 流叶片，或适当的增加叶片数目，减轻叶片的负荷。(5) 尾迹损失由于叶片的尾缘有一定的厚度，气流流出叶道后流通面积突然扩大，会在此形成边 界层，另外，叶片两侧的边界层叶在此处汇合，造成许多漩涡，主流带动这些漩涡， 造成的损失即称为尾迹损失。为了防止或减少尾迹损失的形成和影响，可以将叶片出口处削薄，或采用翼型叶片 代替等厚度叶片。以上各种损失往往不单独存

32、在，随着主流混在一起相互作用、相互影响。5.2漏气损失1. 产生漏气损失的原因： 由于叶轮出口压力大于进口压力，这样就有部分气体经由叶轮与轮盖的间隙流出，在一个循环又随主流流动，造成膨胀与压缩的循环，形成能量的损失。 级的出口压力大与叶轮的出口压力，这样就有部分气体经由叶轮外周与隔板的间隙、隔板与轴套的间隙流回到离心压缩机内参与循环，造成损失。2. 密封件的结构形式及用途a. 迷宫式密封：又称梳齿密封，是一种非接触性密封，包括以下几种型式：i曲折性密封ii平滑型密封iii阶梯型密封iv径向排列的迷宫密封v蜂窝型的迷宫密封梳齿密封主要用于离心压缩机级内、轮盖出的密封、级间密封和平衡盘的密封上，也

33、 可以作为轴端密封中的辅助密封。b. 机械密封主要用于整级轴的端部密封。机械密封主要由动环、静怀、弹簧和端盖组成。动环与轴一起高速回转，静环用弹簧连 接在端盖上，静环是静止不动的，靠弹簧的压紧力与动环的端面紧密接触，以达到密封 的目的。由于两密封面为端面接触，所以又称为端面接触式密封。机械密封的形式多种多样，有单端面、双端面密封；又有单弹簧、多弹簧结构；平衡型 或不平衡型。密封材料：动环一般为硬质材料，静环材料相对为软质材料。C.浮油环密封浮油环密封主要用于高压离心压缩机的轴封上，亦称液膜密封。液膜密封元件主要有几个浮动环、间隔环、甩油环和轴套组成。浮油环的密封原理， 就相当于把整个浮环套在轴

34、套上，在环与轴套间注入高压油，形成油膜，阻止气体流出。由于浮环能与轴自动对中，能明显的减小油膜密封的间隙值，从而减小带压液体的用量，也大大减少漏油量。 而且，浮环与轴不发生接触摩擦，故运转平稳，使用寿命长。特别适合与大压差、 高转速的场合，解决了离心压缩机向高速发展 的一个技术关键。d. 干气密封干起密封与机械密封、油膜密封之间的最大不同是采用的密封介质为气体，在密封动环的端面上开有一圈沟槽，进入槽内的气体的动压效应产生开启力，使动、静环两端面产生微小的间隙，其间的泄漏量甚微，而且省去了密封油系统，结构简单、工作可靠，故 日益受到重视与推广应用。5.3轮阻损失叶轮旋转时，轮盘、轮盖的外侧和轮缘

35、都要与周围的空气发生摩擦，引起轮阻损失。（二）容积式压缩机容积式压缩机的定义：（改变容积）是指依靠改变工作腔来提高气体压力的压缩机。由于改变工作腔容积的方式有两种；一种是靠活塞的往复运动，另一种是靠“活塞”或叫“转子”的旋转运动，所以容积式压缩机又有“往复式”压缩机和“回转式”压缩机两类。1往复式压缩机的工作原理1.1往复式压缩机的组成部分（见下图）a. 工作腔部分：气缸、活塞、气阀。b. 传动部分：连杆、曲轴、十字头。c. 机身部分：用于支撑（或连接）气缸与传动部分和其他辅助部分。d. 辅助设备：比如润滑系统（油泵、注油器）、冷却系统、控制检测系统。1.2压缩机级的理论循环级：被压缩气体进入

36、工作腔内完成一次气体压缩称为一级。一个工作循环：每个级完成进气、压缩、排气过程、称为一个工作循环。 如果一个工作循环，具备以下特征则称这样一个工作循环为理论循环。气体通过气阀时，无压力损失，且压力没有波动，保持恒定。工作腔内无隙容积，腔内的气体被全被排出。工作腔内被作为一个独立体与外界无热交换。气体无泄漏 气体压缩过程指数为定值具备以上特征的往复压缩机级的理论循环指示图如下-H I外止点内止点外功，我们把该外功成为指示功。图排气压缩进气（回程）进气过程：4-1，是等压过程，因而过程线为一水平线（由外止点到内指点）压缩过程：1-2，从内止点开始，到达到排气压力时停止，过程指数为一个定值，即该曲线

37、 是一个等指数曲线。排气过程：2-3，是等压过程，过程线为一水平线，从排起点开始到外止点结束。止占：八、极限位置称为止点，（靠近主轴侧为内止点）回程:向内止点运动。去程:向外止点运动。行程:外止点与内止点之间的距离。那么指示图中4-1-2-3-4成为压缩机的理论循环。1.3压缩机级的理论循环指示功从高等数学的知识可知，图2-1种封闭曲线4-1-2-3-4所包围的面积即为完成该循环所需的2-1可称为指示功图。设进气是压力为 p1，进气量为v1 （又称行程容积Vs，Vs二Vj = ApS， S为行程。 排气时压力为p2。 气体对活塞做功为正，活塞对气体做功为负，这样每一个过程的功为: 进气过程：

38、p1v1 ； 排气过程： -p2v2V2压缩过程：p(-dv)一V2P2代数和即为总的指示功：w = PWj - p2v2 - v P(-dv)二R vdp上式说明，对于理想气体，Wi在一定的进排气压力下，只与压缩过程有关。典型的理论压缩循环有三种，这样就有三种压缩理论循环指示功。a. 绝热压缩循环指示功绝热压缩是指进行压缩时，气体与外界无交换，压缩产生的热量全部用于气体提高温度。由热力学的知识可知，绝热过程方程为由此可以将积分，得出绝热压缩理论循环指示功，即k丄kkpvcon st = pm = p2v2b. 等温压缩循环指示功：k 11kW ：(叭 fdpPM/(P2)下-1pipk 1

39、p1等温压缩：即在压缩过程中，气体温度保持不变，T, =T2等温过程方程为pv = con st 二 PM 二 p2v2那么Wdp - - pm In 比J PP1c. 多级压缩循环指示功：多级压缩循环：压缩过程中，气体有温度变化，并且与外界有外交换m,mmpv con st = pmP2V2m4(匹)m-1m T p1m 1P2 P1WW 一 p ()mdp = -PMP1p对三个过程进行比较可知，等温过程最省功。1.4级的实际循环理论循环是一个假象的理想状态，实际循环比它复杂得多，从一个级的实际循环指示图上，可以看出级的实际循环有以下特点：从图中体现的，这样在排首先膨胀，所以指示图上a.由

40、于气流流经气阀和管道时有摩擦而产生压力损失，因而;Pd:Pl(P4)，Pb P2(P3)气体不能完全排出工作腔，原因是任何的工作腔都有余隙容积, 气终了时，缸内有咼压气体，并有活塞自外止点向内止点运动时， 有一个膨胀过程，c d 进排气过程有压力损失，而且压力有波动b. 阀室的容积有限，往复式压缩机间断地吸、排气时，工作容积中的气体间断地从进、排气系统吸入和排出，由此产生压力波动。即d a,b c并不是水平线过程指数m不是一个定值（气体与各接触壁面间始终有温差）气体有泄漏（由于气缸容积不可能绝对密封）实际气体理想气体的差别也给压缩机的循环带有影响2.多级压缩多级压缩的定义：将气体的压缩过程分在

41、若干级中进行，并在每级压缩之后， 将气体导入中间冷却器进行冷却。2.1多级压缩的理由可以节省压缩气体的指示功。为了便于分析，以两极压缩为例，先把每级都看成理论循环，且每级排气冷却后， 温度都降到与第一级名义进气温度相等Pc；Pj cPd图中1-2 -3 为等温过程线经一级压缩达到排气压力所需功耗为Si23cd经二级压缩达到排气压力所需功耗为S12 3 cd这样省功为S2332之所以省功，就是因为采用了中间冷却，若冷却不完善无法将气体温度降至名义气体温度， 那么将比完全冷却的功耗大。即图中S122 3 cd。可以降低排气温度m 排气温度 Td =Ts ； m （ Td为排气温度，Ts为进气温度）由上式可以看出，；越小，则Td越小采用多级压缩降低了每级的压力比，进而降低了排气 温度为什么要降低排气温度呢？原因有： 排气温度过高，会导致性能恶化，粘度降低，或形成积炭现象。 对某些特殊气体，因排气温度过高，还会产生腐蚀或爆炸。提高容积系数的利用率。降低活塞力活塞力P由于采用多级压缩，每级容积因冷却而逐渐减少，在行程相同的情况下，相当于活塞面积减少，即 F减少，因而活塞力减少。2.2级数的选择理论上讲，级数越多会越省功，但级数过多会造成压缩机结构复杂，同时机械摩擦损失、 流动损失会增加，设备的整体尺寸、重量会增加，维修费用大，