离心式空压机的工作原理

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离心式压缩机用于压缩气体的主要工作部件是高速旋转的叶轮和通流面积逐渐增加的扩压器。简而言之，离心式压缩机的工作原理是通过叶轮对气体作功，在叶轮和扩压器的流道内，利用离心升压作用和降速扩压作用，将机械能转换为气体压力能的。 更通俗地说，气体在流过离心式压缩机的叶轮时，高速旋转的叶轮使气体在离心力的作用下，一方面压力有所提高，另一方面速度也极大增加，即离心式压缩机通过叶轮首先将原动机的机械能转变为气体的静压能和动能。此后，气体在流经扩压器的通道时，流道截面逐渐增大，前面的气体分子流速降低，后面的气体分子不断涌流向前，使气体的绝大部分动能又转变为静压能，也就是进一步起到增压的作用。 显然，叶轮对气体作功是气体压力得以升高的根本原因，而叶轮在单位时间内对单位质量气体作功的多少是与叶轮外缘的圆周速度u2密切相关的：u2数值越大，叶轮对气体所作的功就越大。而u2与叶轮转速和叶轮的外径尺寸有如下关系：式中D2--叶轮外缘直径，m； n--叶轮转速，r/min。 因此，离心式压缩机之所以要有很高的转速，是因为：

1)对于尺寸一定的叶轮来说，转速n越高，气体获得的能量就越多，压力的提高也就越大；

2)对于相同的圆周速度(亦可谓相同的叶轮作功能力)来说，转速n越高，叶轮的直径就可以越小，从而压缩机的体积和重量也就越小；

3)由于离心式压缩机通过一个叶轮所能使气体提高的压力是有限的，单级压比(出口压力与进口压力之比)一般仅为1.3～2.0。如果生产工艺所要求的气体压力较高，例如全低压空分设备中离心式空气压缩机需要将空气压力由0.1MPa提高到0.6～0.7MPa，这就需要采用多级压缩。那么，在叶轮尺寸确定之后，压缩机的转速越高，每一级的压比相应就越大，从而对于一定的总压比来说，压缩机的级数就可以减少。所以，在进行离心式压缩机的设计时，常常采用较高的转速。但是，随着转速的提高，叶轮的强度便成了一个突出的矛盾。目前，采用一般合金钢制造的闭式叶轮，其圆周速度多在300m/s以下。 另外，对于容量较小的离心式压缩机而言，由于风量较小，叶轮直径也较小，可采用较高的转速；而容量较大的压缩机，由于叶轮直径较大，相应地转速也应低一些。例如，为国产3200m3/h空分设备配套的DA350-61型离心式压缩机，转速为8600r/min；而为国产10000m3/h空分设备配套的1TY-1040/5.3型空气压缩机，转速为6000r/min。