1、流体机械原理,西安交通大学流体机械研究所西安交通大学流体机械国家专业实验室闻苏平 2010年授课于西安交通大学B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理（离心压缩机部分）,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,课程重点讲授的内容,离心压缩机原理离心压缩机的研究现状与技术发展流体机械的设计方法流体机械的应用,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械,流体机械的定义 流体机械是以流体（液体或气体）为工作介质与能量载体的机械设备流体机械的分类流体机械分为原动机与工作机原动机：将流体的能量转换为机械能的机械设备。水轮机、汽轮机、燃气轮机、风力机、气
2、动工具等工作机：将机械能转换为流体的能量。各类风机、泵、压缩机等,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,绪论 第一节 压缩机的分类 第二节 离心式压缩机的应用 第三节 离心式压缩机的工作原理第一章 气体流动的基本方程和基本概念 第一节 欧拉方程式 第二节 能量方程式 第三节 伯努利方程式 第四节 气体压缩过程和压缩功 第五节 级的总耗功和功率 第六节 级中气体状态参数的变化 第七节 级的效率 第八节 流量及流量系数 第九节 能量头及能量头系数,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,第二章 级中能量损失 第一节 摩擦损失 第二节 分离损失 第三节 二次流损失 第四节 尾迹损失
3、 第五节 Re数和Ma数对流动损失的影响 第六节 级的性能曲线 第七节 漏气损失 第八节 轮阻损失第三章 叶轮 第一节 叶轮典型结构比较 第二节 叶轮的主要结构参数 第三节 能量头、周速系数的计算 第四节 叶轮主要参数对级性能的影响 第五节 半开式混流式叶轮,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,第四章 固定元件 第一节 吸气室 第二节 无叶扩压器 第三节 叶片扩压器 第四节 叶轮主要参数对级性能的影响 第五节 半开式、混流式叶轮第五章 相似原理在离心压缩机中的应用 第一节 相似原瑗的基础知识 第二节 离心压缩机的相似条件 第三节 相似原理的应用 第四节 相似模化设计 第五节 性能换
4、算,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,第六章 离心式压缩机的性能曲线和调节 第一节 离心式压缩机的性能曲线 第二节 压缩机与管网联合工作 第三节 旋转失速和喘振 第四节 压缩机的串联和并联 第五节 离心式压缩机的调节第七章 三元流动 第一节 运动参数 第二节 基本方程式 第三节 简化计算模型 第四节 流线曲率法 第五节 绝对无旋运动,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,第八章 实际气体 第一节 实际气体的压缩性系数 第二节 实际混合气体 第三节 实际气体的热力学性质 第四节 实际气体的压缩过程第九章 离心式压缩机热力设计 第一节 中间冷却与分段 第二节 热力设计概述
5、第三节 压缩机中各段各级主要参数的选择 第四节 级通流部分基本尺寸的确定 第五节 计算例题,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,绪论,离心压缩机的分类与应用,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,气体压力定义：单位面积所承受的气体分子的撞击力。根据分子撞击的形式可以分为以下两种提高压力的方法：减容压缩过程：压缩机为一定容积的气体 聚集在容器内，通过减小容器的容积，增加单位体积内气体分子数量，增加了气体分子撞击单位面积的次数，以增加气体的压力。所产生的压力满足方程：P2=P1（V1/V2）。加速流体压缩过程:增加气体分子的动能，提高气体分子撞击单位面积的力量提高压力。根据动
6、能转换为势能的原理，为流体加速到高速然后降低速度，通过改变气流流动方向，把气体所具有的动能转化为势能（压力能）。,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,压缩机的分类,压缩机,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,活塞压缩机,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,空气滤清器,进气阀,
7、气 缸,活 塞,散热片,排气阀,单级活塞式压气机结构示意图,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,4.13,External-Drive Compressors,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,4.15.1,Reciprocating Compressor,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,4.15.3,Scroll Compressor Operation,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,螺杆压
8、缩机,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,螺杆压缩机的运行,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,4.15.3,Screw Compressor Operation,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,螺杆式制冷压缩机结构和工作原理,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,4.15.3,Scroll Compressor Operation,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,透平压缩机的分类,轴流式离心式混流式,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,轴流式压缩机,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏
9、平主讲 2010年 B72班,离心式,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,混流式,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,轴流离心混合式,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,Centrifugal Fans离心风机,9-19D high pressure,GY4-73 boiler fan,DKT-2 low noise fan,B30 axes flow fan,high temperature,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,多翼风机,流体机械原理
10、 闻苏平主讲 2010年 B72班,罗茨风机（泵）,The two rotating components confine a volume of gasThe volume of the pocket decreases in rotation so pressure increases,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,透平压缩机和容积式压缩机比较,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,离心压缩机的特点,优点：排气量大，气体
11、流经离心压缩机是连续的，其流道截面积较大，叶轮转速很高，气流速度很大，因而流量很大。结构紧凑、尺寸小。它比同气量的活塞式小得多；运转平稳可靠，连续运转时间长，维护费用小，操作人员少；不污染被压缩的气体，这对化工生产是很重要的；转速较高，适宜用蒸汽轮机或燃气轮机直接拖动。缺点：单级压力比不高，不适用于较小的流量；稳定工况区较窄，尽管气量调节较方便，但经济性较差,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,Single Stage Centrifugal Compressor Application,Flow rate is 500,000m3/hr and having compressio
12、n ratio 3 with discharge pressure 80bar,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,Multistage Integrally Geared Compressor Applications,Flow rate ranging from 1,000 to 500,000 m3/hrHaving pressure upto 100 bar,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,Pipeline Compressor Applications,This is the natural gas compressor for pipeline tran
13、sportation having pressure ratio ranging from 1.05 to 1.5,shaft speed ranging from 3,000 to 13,500 rpm anddischarge pressure ranging from 80 to 125 bar,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,离心压缩机的典型结构与应用,压缩过程主要在离心压缩机的级中进行，级由以下六个元件组成：进气室（吸气室）：把气体均匀地引入叶轮。叶轮：在叶轮内进行能量传递，提高气体的动能和压力能。扩压器：把叶轮出口流体
14、的较高动能转换为压力。弯道：在多级离心压缩机中，引导气体进入下一级，继续进行压缩，提高气体压力。回流器：使气流按所需的方向均匀地进入下一级蜗室：把扩压器或叶轮后面的气体汇集起来引到压缩机处,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,叶轮,扩压器,弯道,回流器,主轴,蜗壳,进气室,密封,平衡盘,机壳,隔板,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,离心压缩机水平剖分面,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,闭式叶轮,叶轮进口,轮盖密封,轮盖shroud,轮盘hub,叶片,叶轮进口,c1,w1,u1,c2,w2,u2,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,半开式三元
15、叶轮,三元叶片,轮盘(Hub）,叶片工作面压力吗（PS）,叶片非工作面吸力面（SS),流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,离心压缩机的典型结构,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。,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,离心压缩机的工作原理,气体由吸气室吸入。通过叶轮对气体作功，使气体压力，速度，温度提高然后流入扩压器，使速度降低，压力提高，弯道，回流器主要起导向作用。使气流流入下一级继续压缩。最后由未级出来的高压气体级蜗室和出气管输出。,流体机械原理 闻苏平主讲
16、2010年 B72班,级的典型结构,级定义：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。级的三种型式：中间级:由叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；首级：由吸气管和中间级组成；末级：由叶轮、扩压器和排气蜗室组成。,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,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0本级的出口截面（也是下一级的进
17、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。,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,级是离心压缩机使气体增压的基本单元，有三种型式，即：首级、中间级、末级。,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,叶轮背靠背布置,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,水平剖分结构,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,筒形结构,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,齿轮式,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,流体机械原理 闻苏平主讲 2010年 B72班,谢谢,
