风机与压缩机教材第十章轴流式压气机

轴流式压气机的工作原理
轴流式压气机是一种常见的流体机械，它主要通过对流动气体的动能进行转换来实现对气体的压缩。

轴流式压气机的工作原理如下：
1. 气体进入压气机通过进气口，进入压气机中的转子。

2. 转子上安装有一系列的叶片，这些叶片呈倾斜角度，使得气体在通过叶片时产生一个向前的推力。

3. 气体在经过叶片时，受到叶片的作用力，产生一个向前的冲力。

这个冲力使得气体的速度增加，同时也增加了气体的动能。

4. 当气体通过转子时，气体被推入下一个叶片组，重复上述的过程。

这样，气体在不断的通过叶片组，速度逐渐增加，并且产生了连续的推力。

5. 在气体通过压气机后，气体的动能转化为压力能，实现了气体的压缩。

此时，气体会通过出口口排出。

值得注意的是，轴流式压气机的工作原理与离心式压气机有所不同。

轴流式压气机通过叶片的作用将气体推向前进方向，而离心式压气机则通过离心力使得气体沿着轴线方向扩散。

由于工作原理的不同，轴流式压气机通常适用于需要高流量、低压比的应用，而离心式压气机则适用于需要高压比的应用。

简述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律概述及解释说明1. 引言1.1 概述轴流式压气机是一种常见的热能转换设备，广泛应用于航空、发电和工业领域。

它通过叶片的旋转运动将气体进行压缩，提高了气体的静压力和动能。

然而，叶片在压缩过程中不断受到气体的冲击和离心力的作用，这就要求叶片在设计和制造过程中具备一定的性能优化和结构改善。

本文旨在简要描述轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律，包括影响叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律以及叶片材料和制造工艺的发展与改进等方面。

同时还涵盖了中间级叶片变化规律和最后一级叶片变化规律，并分析了气动特性、效率以及振动特性等关键问题。

通过对这些内容进行阐述，我们可以更好地理解轴流式压气机中各个级别叶片变化背后的原因与机制。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、轴流式压气机第一级叶片变化规律、轴流式压气机中间级叶片变化规律、轴流式压气机最后一级叶片变化规律以及结论。

引言部分将对文章的主要内容进行概述，为读者提供整体框架。

接下来的各个部分将详细描述轴流式压气机各级别叶片的变化规律，并解释背后的原因和机制。

最后的结论部分将总结本文主要观点，并展望未来发展趋势。

1.3 目的本文旨在探讨轴流式压气机从第一级到最后一级叶片的变化规律，从而增进对该设备工作原理和性能优化方面的理解。

通过深入研究叶片设计参数、叶片剖面及角度变化规律、叶片材料和制造工艺的发展与改进，我们可以更好地了解轴流式压气机在实际应用中遇到的挑战与解决方案。

此外，通过对气动特性、效率以及振动特性等关键问题进行分析，我们可以为未来轴流式压气机设计与制造提供参考意见，并预测其可能的发展趋势。

通过本文的撰写，我们希望能够促进轴流式压气机领域的研究与发展，推动该设备在不同领域应用的创新与进步。

2. 轴流式压气机第一级叶片变化规律：2.1 叶片设计参数的影响：在轴流式压气机中，第一级叶片是整个压气机系统中起始压缩空气的关键部分。

进口、收缩器、导向叶片（导叶）、动叶片、转子、扩压器、出口增压原理：伯努利方程，气体从进口流入压气机，经收缩器时流速得到初步提高，进口导向叶片使气流改为轴向，同时还起扩压管的作用，使压力有所提高。

转子在外力作用下作高速转动，固装在转子上的动叶片推动气流，使气流获得很高的流速。

高速气流进入导叶（静叶），气流动能降低而压力升高，相邻导叶叶片间的通道相当于一个扩压管。

气体流经每一级连续进行类似的过程，使气体压力逐渐升高伯努利方程：理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。

因著名的瑞士科学家 D.伯努利于1738年提出而得名。

对于重力场中的不可压缩均质流体，方程为:式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和线性速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。

上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。

但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。

对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各项分别称为静压、动压和总压。

显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。

飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。

据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。

在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。

在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项[1]。

离心式风机，气流沿平行旋转轴的方向流入叶轮，被高速旋转的叶轮沿垂直旋转轴的方向甩出，通过蜗壳的收集，从出口排出。

轴流式风机，气流沿平行旋转轴方向流入叶轮，被旋转叶轮加压以后，仍然沿平行旋转轴方向流出叶轮，通过下游的扩压器收集，排出。

离心式空气压缩机是由叶轮带动气体做高速旋转，使气体产生离心力，由于气体在叶轮里的扩压流动，从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高，连续地生产出压缩空气。

离心式空气压缩机属于速度式压缩机，在用气负荷稳定时离心式空气压缩机工作稳定、可靠。

①结构紧凑、重量轻，排气量范围大；
②易损件少，运转可靠、寿命长；
③排气不受润滑油污染，供气品质高；
④大排量时效率高、且有利于节能。

离心式空气压缩机的工作原理：
随着机轴传递给叶片的动能,气体在叶片驱使下高速旋转,产生离心力,机内气体
在离心力作用下,沿叶片流道向叶片出口甩出.从叶片出口流出的高速气体,在蜗
壳流道内速度逐渐变慢,压力逐渐升高,并沿排出口排出.与此同时,叶片入口处的气体减少,压力降低,形成出入口压差,也就连续吸入新的气
轴流式压缩机
气体由轴向吸入，经压缩后从轴向排出的一种透平压缩机。

属速度型压缩机。

主要由叶轮、导叶和机壳等组成。

依靠高速旋转的叶轮将气体从轴向吸入，气体获得速度后排入导叶，经扩压后再沿轴向排出。

优点是气流路程短，阻力损失较小，流量较大，效率比离心式压缩机高。

大多用于燃气轮机和喷气式发动机。

石油化工生产中有的用轴流—离心组合式压缩机输送流量大的气体。

陕西鼓风机厂轴流压缩机培训教材目录一、轴流压缩机的发展概况二、轴流压缩机的基本工作原理三、机组的自动调节及保安系统四、轴流压缩机选型五、轴流压缩机与管网联合工作六、轴流压缩机配套辅机设备七、其他一、轴流压缩机的发展概况在十九世纪，轴流式鼓风机已应用于矿山通风和冶金工业的鼓风。

但限于当时的理论研究和工业水平还比较落后，这种风机的全压只有10～30mmH2，O效率仅达15～25%。

1853 年都纳尔（Tournaire ）向法国科学院提出了多级轴流式压缩机的概念。

1884 年英国 C.A. 帕森斯（Parsons）将多级反动式透平反向旋转，得出了第一台实验用轴流式压缩机，但效率很低。

二十世纪初期，帕森斯制造了第一台轴流式压缩机，19 级，流量85m3/min，压力12.1kPa·G，转速4000r/min ，效率约60%。

由于效率低，故轴流式压缩机未能成功地推广应用。

从二十世纪三十年代开始，由于航空事业发展的需要，对航空燃气轮机进行了大量的理论和试验研究，特别是对轴流式压缩机的气体动力学的理论研究和平面叶栅吹风的实验研究，使轴流压缩机的理论和设计方法不断完善，效率提高到80～85%。

从四十年代开始，轴流式压缩机已广泛应用于航空燃气轮机中，迄今仍占有很重要的地位。

现代轴流式压缩机的效率可高达89～91%，甚至更高。

瑞士苏尔寿（SULZER）公司是世界上轴流压缩机设计制造技术的先进代表。

1932 年苏尔寿公司制造了世界上第一台增压锅炉使用的工业轴流压缩机，1945 年苏尔寿公司制造了第一台轴流式高炉鼓风机，其流量为1200～1800m3/min，压力为78775～142179Pa(G)，转速为5200r/min ，功率为3900kW，由电动机驱动。

此后轴流式高炉鼓风机逐渐被采用，多为固定静叶式，由汽轮机驱动，通过改变汽轮机的转速来调节高炉使用工况。

这种压缩机的缺点是稳定工作区较窄，而且在部分负荷时压缩机的效率比较低。

压气机的特性认识通过这学期的课堂学习和近段时间课下查资料学习，使我对压气机的知识有了一定的了解和认识。

压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。

根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机和离心式压气机。

首先，我们了解下轴流压气机的结构和工作特性。

轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。

转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。

每一排动叶和紧随其后的一排静叶构成轴流式压气机的一级。

压气机的效率高，说明压缩过程中的流阻损失小，实际过程接近理想过程。

或者说，压气机效率愈高，达到相同增压比时，所需要外界输入的机械功愈少。

目前，单级轴流压气机的绝热效率可以达到90％以上，高增压比的多级轴流压气机的绝热效率也可以达到85％以上。

高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，且每级的工作原理大致相同，因此我们可以通过研究压气机的一级来了解其工作原理。

轴流压气机的基元级由一排转子叶片和一排静子叶片组成，它保留了轴流压气机的基本特征。

为研究方便，可将圆柱面上的环形基元级展开成为平面上的基元级（如图1－1），在二维平面上研究压气机基元级的工作原理。

图1－1展开成平面的基元级速度三角形在研究压气机工作特性中有着重要的作用。

将动叶进口和动叶出口的速度三角形叠加画到一起，就可以得到基元级的速度三角形，如图1－2（a）所示。

在一般亚声速流动的情况下，气流经过基元级的动叶和静叶后，绝对速度的周向分量Cu和相对速度的周向分量Wu变化比较大，而绝对速度的轴向分量Ca和相对速度的轴向分量w a变化不大，可近似地认为Ca1=Ca2=Ca3。

这样，基元级的速度三角形可进一步化简为图1－2(b)所示形式。

通过速度三角形我们就可以对压气机中气体流动情况进行分析。