离心式压缩机和透平

透平压缩机工作原理具有高速旋转叶轮的动力式压缩机[1]。

它依靠旋转叶轮与气流间的相互作用力来提高气体压力，同时使气流产生加速度而获得动能，然后气流在扩压器中减速，将动能转化为压力能，进一步提高压力。

在压缩过程中气体流动是连续的。

透平压缩机是在通风机的基础上发展起来的。

它广泛用于各种工艺过程中输送空气和各种气体，并提高其压力。

分类按气体流动方向的不同，透平压缩机主要分为轴流式和离心式两类。

在轴流压缩机中，气体近似地沿轴向流动(见彩图[轴流压缩机结构图])。

在离心压缩机中，气体主要沿着径向流动。

另外还有一种斜流（混流）压缩机，其气体流动方向介于这两者之间。

排气压力在 1.5×10(～2×10(帕范围内的透平压缩机又称作透平鼓风机。

排气压力低于1.5×10(帕的则属于通风机，不再称为透平压缩机。

性能透平压缩机主要性能参数是流量、排气压力、功率、效率和转速。

描绘这些参数之间的关系的曲线称为透平压缩机的性能曲线。

图1 [轴流压缩机与离心压缩机的性能曲线]是轴流压缩机和离心压缩机在不同转速下排气压力与流量关系的性能曲线。

轴流压缩机的性能曲线比离心压缩机的陡得多，在高速下更为明显。

在等转速下增大流量时，通过压缩机的流量达到某一临界值后便不再继续增加，这一工况称为阻塞工况。

当减小流量至某一工况时，压缩机和管路中气体的流量和压力会出现周期性低频率、大振幅的波动，这种不稳定现象称为喘振。

一旦发生喘振，机组就会产生强烈振动，如不及时防止或停车，机组便会毁坏。

把不同转速下的喘振工况点连接起来的曲线称为喘振线，它表示喘振不稳定工作区的界限。

喘振工况点到同转速下阻塞工况点的范围称为稳定工况区，压缩机必须远离喘振线而在稳定工况区工作。

为了防止喘振，一般采取防喘振措施，例如放气或回流以增加进口流量，把静叶（导流器叶片）做成可以调整角度的形式。

透平压缩机所需功率很大，其通流部分的完善程度，常用绝热效率或多变效率（见热力过程）来评定。

常见透平机械工作原理图解风机包括通风机、透平鼓风机、罗茨鼓风机和透平压缩机，详细划分为离心式压缩机、轴流式压缩机、离心式鼓风机、罗茨鼓风机、离心式通风机、轴流式通风机和叶氏鼓风机等7大类一、离心式压缩机离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平式压缩机）。

在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。

早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。

由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。

随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。

有些化工基础原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纤维、橡胶等重要化工产品。

在生产这种基础原料的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位，是关键设备之一。

除此之外，其他如石油精炼，制冷等行业中，离心式压缩机也是极为关键的设备。

我国在五十年代已能制造离心式压缩机，从七十年代初开始又以石油化工厂，大型化肥厂为主，引进了一系列高性能的中、高压力的离心式压缩机，取得了丰富的使用经验，并在对引进技术进行消化、吸收的基础上大大增强了自己的研究、设计和制造能力。

性能特点：优点：离心式压缩机之所以能获得这样广泛的应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点。

1、离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。

2、运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。

3、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。

4、离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。

透平压缩机多变过程-----《离心式压缩机原理》P21 多变过程是一个有损失的实际压缩过程，可以分为对外无热交换和对外有热交换的两种情况进行讨论。

对外无热交换时的实际压缩过程（Q0=0，Qhyd≠0），由于存在损失，所以它是一个不可逆过程。

在图1-9上，用曲线1-2表示对外不热交换的多变过程。

从能量方程式和伯努利方程式得知：W pol+ℎℎyd+ℎl+ℎdf=c p T2−T1这时，由多变压缩功和损失消耗的能量之和，相当于面积a2’’2’2cb，由于在p2等压线下，2’’和2之间的面积等于：c p T2−T2’‘=c p T2−T1损失是以热量形式加给气体，按照T-S图的性质，加到气体内的热量为过程曲线下的面积b12c。

因而多变压缩功Wpol相当于a2’’2’21b(即等于面积a2’’2’2cb减去面积b12c)。

多变压缩过程比定熵压缩其压缩功大相当于面积12’2。

这是因为多变压缩过程加入了损失转换的热，使得温度附加的提高，则需要较多的工。

对外具有热交换的过程，一般指具有冷却的过程。

此时：W pol+ℎℎyd+ℎl+ℎdf=c p T2−T1+Q0压缩过程线按图1-10中1-2进行。

由于c p T2−T1相当于面积a2’’2d，气体向外界传出的热量为面积d212’’’c。

为了比较方便，假定这时损失消耗的工与无热交换时相同，以面积b12’’’c表示，则多变压缩功相当于面积a2’’21b（即等于面积d212’’’c加上面积a2’’2d再减去面积b12’’’c）。

由于冷却程度不同，所需要传出的热量也不同。

如果气体传出的热量愈多，气体在压缩过程中加热俞少，这时所节省的功愈多，越接近等温过程，多变压缩功越小，图1-10所表示的有冷却的过程，其多变指数为1<m<k。

在T-S图上的多变压缩过程中，实际级后气体的温度，若不包括由于轮阻损失和漏气损失所引起的气体温度变化时，上面计及的损失只是流动损失hhyd。

三种压缩机（往复式、螺杆式、离心式）性能特点、优缺点一、三种常见压缩制冷机介绍1、螺杆式压缩机螺杆式压缩机又称螺杆压缩机。

20世纪50年代，就有喷油螺杆式压缩机应用在制冷装置上，由于其结构简单，易损件少，能在大的压力差或压力比的工况下，排气温度低，对制冷剂中含有大量的润滑油（常称为湿行程）不敏感，有良好的输气量调节性，很快占据了大容量往复式压缩机的使用范围，而且不断地向中等容量范围延伸，广泛地应用在冷冻、冷藏、空调和化工工艺等制冷装置上。

以它为主机的螺杆式热泵从20世纪70年代初便开始用于采暖空调方面，有空气热源型、水热泵型、热回收型、冰蓄冷型等。

在工业方面，为了节能，亦采用螺杆式热泵作热回收。

2、离心式压缩机离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机（即透平式压缩机）。

在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用, 使气体压力得到提高。

早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。

由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。

随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。

3、往复活塞压缩机是各类压缩机中发展最早的一种，公元前1500年中国发明的木风箱为往复活塞压缩机的雏型。

18世纪末，英国制成第一台工业用往复活塞空气压缩机。

20世纪30年代开始出现迷宫压缩机，随后又出现各种无油润滑压缩机和隔膜压缩机。

50年代出现的对动型结构使大型往复活塞压缩机的尺寸大为减小，并且实现了单机多用。

活塞式压缩机使用历史悠久，是目前国内用得最多的制压缩机。

由于其压力范围广，能够适应较宽的能量范围，有高速、多缸、能量可调、热效率高、适用于多种工况等优点；其缺点是结构复杂，易损件多，检修周期短，对湿行程敏感，有脉冲振动，运行平稳性差。

离心式压缩机一、离心式压缩机的发展概况离心式压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理气量大，体积小，结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受污染等特点。

随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复活塞式压缩机。

二、离心压缩机的工作原理和基本结构1、工作原理一般说，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与分子之间的距离。

为了达到这个目标，除了采用挤压元件来挤压气体的容积式压缩方法以外，还有一种用气体动力学的方法，即利用机器的作功元件（高速回转的叶轮）对气体作功，使气体在离心力场中压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩流道中流动时这部分功能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理或增压原理。

2、基础结构下面分别叙述压缩机流道中各组成部分（或称为通流元件）的作用。

吸气室：压缩机每段的第1级入口都设有吸气室，其作用是将气体从进气管均匀地导入叶轮的入口以减小气体进入时的流动损失。

叶轮：叶轮是离心压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械即通过此高速回转的叶轮叶片对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作动部件，故亦称工作轮。

叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也没有轮盖的半开式叶轮。

扩压器：气体从叶轮流出时，具有很高的速度，为了使这部分速度能尽可能地转化为压力能，在叶轮外缘的周围设置了流通截面逐渐扩大的流通空间，这就是扩压器。

扩压器是由前后隔板组成的环形通道。

其中不装叶片的称为无叶扩压器，装有叶片的称为叶片扩压器。

弯道：为了把从扩压器流出来的气体引导到下一级去进行再压缩，在扩压器外围设置了使气体由离心方向改变为向心方向的环形通道，称为弯道。

弯道是由隔板和气缸内壁组成的环形空间。

1、蒸汽透平工作原理：1.1蒸汽透平（或称汽轮机）是用蒸汽做功的旋转式原动机，它将蒸汽的热能转变成透平转子旋转的机械能，这一转变过程需要经过两次能量转换，即蒸汽通过透平喷嘴（静叶片）时，将蒸汽的热能转换成蒸汽高速流动的动能，然后高速气流通过工作叶片时，将蒸汽的动能转换成透平转子旋转的机械能。

蒸汽透平按工作原理分为两类：冲动式和反动式，冲动式透平的蒸汽热能转变成动能的过程，仅在喷嘴中进行，而工作叶片只是把蒸汽的动能转换成机械能，即蒸汽在喷嘴中膨胀，速度增大，温度压力降低，而在叶片中仅将其动能部分转变为机械能（汽体流速降低），而由于叶片沿流动方向的间槽道截面不变，因而蒸汽不再膨胀，压力也不再降低；而在反动式透平中，蒸汽在静叶片中膨胀，压力温度均下降，流速增大，然后进入动叶片（工作叶片），由于动叶片沿流动方向的间槽道截面形状与静叶片间槽道截面变化相同，所以蒸汽在动叶片中继续膨胀，压力也要降低，由于汽流沿着动叶片内弧流动时方向是改变的，因此，叶片既受到冲击力的作用，同时又受到蒸汽在动叶片中膨胀，高速喷离动叶片产生反动力的作用，冲动力和反动力的合力就是动叶片所承受的力，，这就是说，在反动式透平中，蒸汽热能转变成动能的过程，不仅在静叶片中进行，也在动叶片中进行。

按热力过程分，透平可分为背压式、凝汽式和抽汽凝汽式三类：背压式透平——在透平中工作后的蒸汽，在较高压力（大于0.1MPa）下排出，供作它用；KT2501、KT1503等属于凝汽式透平――蒸汽在透平中作功后全部排入凝汽器中冷凝；KT1501B属于抽汽凝汽式透平――将在透平高压缸作过功的蒸汽抽出一部分供作它用，而另一部分蒸汽在透平低压缸继续作功后全部排入凝汽器中冷凝。

只有一个叶轮的蒸汽透平称为单级透平，这种透平功率小、转速高、效率低，一般用于驱动小型油泵或水泵；为了提高能量转换的效率，透平往往不是仅有一只叶轮，而是让蒸汽依次通过几个叶轮（一个叶轮为一级），逐级降低其压力、温度，蒸汽每经过一次热能——动能——机械能的转换，称为工作的一个级，级与级之间用隔板隔开，第一级出来的蒸汽进入第二级，第一级的喷嘴装在汽缸的隔板上，蒸汽经过第二级喷嘴，再次降压、降温、升速，然后去推动第二个叶轮，依次类推，这种透平称为多级透平，多级透平的喷嘴和动叶片是相间排列的，大功率透平将几级叶轮装在一个汽缸内，根据蒸汽工作压力分为高、中、低压缸，有时一个缸还可分成几段，每段都有几个叶轮。

化工用离心式压缩机详解一、化工离心式压缩机的基本组成与分类1、化工离心式压缩机的基本组成从外观上看一台压缩机，首先看到的是机壳，它又称气缸，通常是用铸铁或铸钢浇铸而成。

一台高压离心式压缩机通常有两个或两个以上气缸，按其气体压强高低分别称为低压缸、中压缸和高压缸。

压缩机本体结构可以分为两大部分：转动部分，它由主轴9、叶轮6（本压缩机共有8叶轮）、平衡盘8、推力盘11以及半联轴器等零部件组成，称为转子。

固定部分，是由气缸5、隔板7（每个叶轮前后都配有隔板）、径向轴承12、推力轴承10、轴端密封等零部件组成，常称为定子。

2、化工离心式压缩机的分类在国民经济许多部门中，特别是在采矿、石油、化工、动力和冶金等部门中广泛地使用气体压缩机来输送气体和提高气体的压强。

压缩机种类繁多，尽管用途可能一样，但其结构型式和工作原理都可能有很大的不同。

气体的压强取决于单位时间内气体分子撞击单位面积的次数与强烈程度，如果增加容积内气体的温度，使气体分子运动的速度增加，可以使气体压强提高，但当温度降下来，气体压强又随之降低，而一般要求被压缩的气体应具有不高的温度，故此法不可取。

因此，提高气体压强的主要方法就是增加单位容积内气体分子数目，也就是容积式压缩机（活塞式、滑片式、罗茨式、螺杆式等等）的基本工作原理；利用惯性的方法，通过气流的不断加速、减速，因惯性而彼此被挤压，缩短分子间的距离，来提高气体的压强，透平式压缩机的工作原理属于这一类。

透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，它利用叶片和气体的相互作用，提高气体的压强和动能，并利用相继的通流元件使气流减速，将动能转变为压强的提高。

一般透平式压缩机可以进行如下分类。

（1）按气体运动方向分类①离心式。

气体在压缩机内大致沿径向流动。

②轴流式。

气体在压缩机内大致沿平行于轴线方向流动。

③轴流离心组合式。

有时在轴流式的高压段配以离心式段，形成轴流、离心组合式压缩机。

（2）按排气压力Pd分类①通风机。

1、离心式压缩机的特点有哪些？离心式压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理气量大、体积小、结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受油污染，可采用的驱动形式较多等特点。

2、离心式压缩机的工作原理？一般来说，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与分子之间的距离，为了到达这一目标，采用气体动力学的方法，即利用机械的作功元件〔高速回转的叶轮〕，对气体作功，使气体在离心式的作用下压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道内这局部动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理。

3、离心式压缩机常见的原动机有哪些？离心式压缩机常见的原动机有：电动机、汽轮机、燃汽轮机等。

4、离心式压缩机的辅机设备有哪些？离心式压缩机主机的运行是以辅机设备的正常运行为前提的，辅机包括以下几个方面：〔1〕润滑油系统。

〔2〕冷却系统。

〔3〕凝结水系统。

〔4〕电气仪表系统即控制系统。

〔5〕干气密封系统。

5、离心式压缩机按结构特点分哪几种类型？离心式压缩机按结构特点可分为：水平剖分式、垂直剖分式、等温压缩式、组合式等类型。

6、转子由哪些局部组成？转子包括主轴、叶轮、轴套、轴螺母、隔套、平衡盘和推力盘。

7、级的定义？级是离心式压缩机的根本单元，它是由一个叶轮和一组与其相配合的固定元件所构成。

8、段的定义？每一进气口到排气口之间的级组成一个段，段由一个或几个级组成。

9、缸的定义？离心式压缩机的缸由一个或几个段组成，一个缸可容纳的级数最少一级，最多到达十级。

10、列的定义？高压离心式压缩机有时需要由两个或两个以上的缸组成，由一个缸或几个缸排列在一条轴线上成为离心式压缩机的列，不同的列，其转速不一样，高压列的转速高于低压列，同一转速〔同轴〕的列，高压列的叶轮直径大于低压列。

11、叶轮的作用是什么？按结构特点有哪几种类型？叶轮是离心式压缩机对气体介质作功的唯一元件，气体介质在高速旋转的叶轮的离心推力下，随叶轮一起作旋转运行，从而获得动能，并由扩压器局部地转化为压力能，在离心力的作用下，由叶轮口甩出，沿扩压器、弯道、回流器进入下一级叶轮进一步增压，直至由压缩机出口排出。

透平压缩机的分类透平压缩机的分类可以从不同的角度进行，主要包括以下几个方面：按工作原理分类、按压缩介质分类、按结构分类等。

下面将逐一介绍这些分类。

一、按工作原理分类1. 离心式透平压缩机：离心式透平压缩机是利用离心力将流体离心压缩的一种压缩机。

它主要由转子、叶轮和静叶环等组成。

流体进入叶轮后，受到离心力的作用，流体的动能增加，压力也随之增大。

离心式透平压缩机适用于大流量、中高压力的气体压缩。

2. 轴流式透平压缩机：轴流式透平压缩机是利用流体在转子叶片上产生的轴向力将流体压缩的一种压缩机。

它主要由转子、叶片和固定导向器等组成。

流体在叶片上产生的轴向力将流体压缩，使其压力增大。

轴流式透平压缩机适用于大流量、低中压力的气体压缩。

二、按压缩介质分类1. 气体透平压缩机：气体透平压缩机主要用于对气体进行压缩。

它可以将气体从低压力区域压缩到高压力区域，满足不同工艺过程对气体压力的要求。

气体透平压缩机广泛应用于石油化工、电力、冶金等领域。

2. 蒸汽透平压缩机：蒸汽透平压缩机主要用于对蒸汽进行压缩。

它可以将蒸汽从低压力区域压缩到高压力区域，满足不同工艺过程对蒸汽压力的要求。

蒸汽透平压缩机广泛应用于热电厂、化工装置等领域。

三、按结构分类1. 单级透平压缩机：单级透平压缩机是指只有一个压缩级的透平压缩机。

它只有一个转子和一个叶轮，用于将流体压缩到目标压力。

单级透平压缩机结构简单、易于维护，适用于小流量、中高压力的气体压缩。

2. 多级透平压缩机：多级透平压缩机是指具有多个压缩级的透平压缩机。

它由多个转子和叶轮组成，每个压缩级的流体压力逐级增大，最终达到目标压力。

多级透平压缩机通过多级压缩可以提高压缩比，适用于大流量、高压力的气体压缩。

以上就是透平压缩机的主要分类。

通过对透平压缩机的分类，我们可以更好地了解不同类型的透平压缩机的特点和应用领域，为选择合适的透平压缩机提供参考依据。

在实际应用中，需要根据具体的工艺要求、流体特性和工作环境等因素来选择适合的透平压缩机。