軸流式壓縮機-緒論和第一章

1、軸流式壓縮機0 緒論 （1）1 軸流壓縮機基本工作原理（3）2 級中能量損失 （3）3 平面葉柵試驗研究 （3）4 葉片扭曲規(guī)律 （3）5 多級軸流壓縮機 （3）6 軸流壓縮機性能與調(diào)節(jié) （2）0-1 透平壓縮機的分類一、分類1 軸流壓縮機 0-1 透平壓縮機的分類2 離心壓縮機離心壓縮機0-1 透平壓縮機的分類3 斜流壓縮機0-1 透平壓縮機的分類4 混合壓縮機混合壓縮機0-1 透平壓縮機的分類二、各類壓縮機使用范圍（1）容積式：中小流量 活塞式：高壓力， 回轉(zhuǎn)式：低壓力 （2）透平式：大中流量 離心式：各種壓力； 軸流式：中低壓力三、 特點 0-1 透平壓縮機分類與離心壓縮機相比與離心壓縮

2、機相比優(yōu)點：優(yōu)點：1 設(shè)計工況下效率較高，絕熱效率可高設(shè)計工況下效率較高，絕熱效率可高5102 流量大，重量輕，體積較小流量大，重量輕，體積較小缺點缺點1 穩(wěn)定工況范圍窄，性能曲線較陡，變工況性能差，易喘振穩(wěn)定工況范圍窄，性能曲線較陡，變工況性能差，易喘振2 對工質(zhì)中雜質(zhì)敏感，葉片易受磨損對工質(zhì)中雜質(zhì)敏感，葉片易受磨損0-1 透平壓縮機分類四、發(fā)展趨勢：四、發(fā)展趨勢：1 高效化高效化 （1）減小壓縮機中各種損失）減小壓縮機中各種損失 （2）改善各工況壓縮機性能）改善各工況壓縮機性能（3）采用符合實際流動情況的設(shè)計與計算方法）采用符合實際流動情況的設(shè)計與計算方法2 高壓化高壓化 高流速，沖波，機

3、器高轉(zhuǎn)速及材料問題高流速，沖波，機器高轉(zhuǎn)速及材料問題3 低噪音化低噪音化 （85dB） 機械噪音，氣動噪音機械噪音，氣動噪音 原因，機理，影響音速及降噪措施原因，機理，影響音速及降噪措施0-2 軸流壓縮機結(jié)構(gòu)0-2 軸流壓縮機結(jié)構(gòu)0-2 軸流壓縮機結(jié)構(gòu)一、轉(zhuǎn)子1、動葉2、主軸3、推力盤氣體由吸氣室吸入，通過動葉對氣體作功，使氣體壓力、速度、溫度升高，氣體由吸氣室吸入，通過動葉對氣體作功，使氣體壓力、速度、溫度升高，然后流入靜葉，使速度降低，壓力升高。由末級出來的高壓氣體經(jīng)出口整然后流入靜葉，使速度降低，壓力升高。由末級出來的高壓氣體經(jīng)出口整流器，擴壓器，再由出氣室排除。流器，擴壓器，再由出氣室

4、排除。二、靜子1、機殼2、導(dǎo)流器3、靜葉4、整流器4、擴壓器5、排氣室6、密封7、軸承第一章 軸流壓縮機基本工作原理1-1 軸流壓縮機簡圖及基本研究方法1-1 軸流壓縮機簡圖及基本研究方法級的簡圖tD級的外徑（包括葉片頂部與氣缸級的外徑（包括葉片頂部與氣缸之間的徑向間隙）之間的徑向間隙）hD級的內(nèi)徑（輪轂直徑）級的內(nèi)徑（輪轂直徑）/htdDD輪轂比輪轂比l葉片高度葉片高度rz徑向間隙，葉尖與氣缸內(nèi)壁間距徑向間隙，葉尖與氣缸內(nèi)壁間距軸向間隙，二葉片排之間軸向距離軸向間隙，二葉片排之間軸向距離1-1 簡圖及基本研究方法均徑處截面均徑處截面環(huán)形葉柵：把形狀相同的葉片切環(huán)形葉柵：把形狀相同的葉片切面彼

5、此以一定距離沿圓周排成一面彼此以一定距離沿圓周排成一個環(huán)形表面?zhèn)€環(huán)形表面基元級：一對動葉和靜葉環(huán)形葉基元級：一對動葉和靜葉環(huán)形葉柵組成柵組成平面葉柵：平面葉柵：代替環(huán)形葉柵，方代替環(huán)形葉柵，方便符合實際便符合實際1-2 基元級葉型與葉柵主要參數(shù)/cc b一、葉型幾何參數(shù)型面：葉型型線所包圍的切面型面：葉型型線所包圍的切面中線：葉型型線內(nèi)切圓圓心連線中線：葉型型線內(nèi)切圓圓心連線b：葉弦，連接中線兩端點的直線：葉弦，連接中線兩端點的直線c：葉型最大厚度：葉型最大厚度葉型最大相對厚度葉型最大相對厚度f葉型中線最大撓度葉型中線最大撓度/ffb相對最大撓度相對最大撓度a葉型前緣至最大撓度處距離葉型前緣至

6、最大撓度處距離1x前、后緣方向角前、后緣方向角2x葉型彎曲角葉型彎曲角12xx12,r r前、后緣小圓半徑前、后緣小圓半徑1-2 基元級葉型與葉柵主要參數(shù)/tc b二、葉柵幾何參數(shù)葉柵前額線：葉型前緣點連線葉柵前額線：葉型前緣點連線葉柵后緣線：葉型后緣點連線葉柵后緣線：葉型后緣點連線t：柵距，相鄰葉型在圓周方向距離：柵距，相鄰葉型在圓周方向距離相對柵距相對柵距/b t葉柵稠度葉柵稠度b進、出口安裝角進、出口安裝角2A葉型彎曲角葉型彎曲角21AA12, 氣流進、出口角氣流進、出口角1A葉型安裝角葉型安裝角三、氣流特征角11Ai氣流進口沖角氣流進口沖角22A氣流出口落后角氣流出口落后角21氣流轉(zhuǎn)折

7、角氣流轉(zhuǎn)折角1-3 基元級增壓原理21一、流道形狀與增壓關(guān)系一、流道形狀與增壓關(guān)系擴張通道，速度減小，靜壓升高。對葉柵，進出口柵距相等擴張通道，速度減小，靜壓升高。對葉柵，進出口柵距相等2211sinsinFtFt要求：彎曲要求：彎曲1-3 基元級增壓原理要求：要求：1 彎曲彎曲 2 流道截面積漸增流道截面積漸增1-3 基元級增壓原理111cwu二、氣流在基元級中的流動二、氣流在基元級中的流動222cwu12ddff23ssff21ww32cc21pp32pp亞音速情況亞音速情況12()tuuuhLu wwu w 212211coscosuuuuwccccc 1-3 基元級增壓原理三、動葉柵對

8、氣體作功三、動葉柵對氣體作功 （歐拉方程）（歐拉方程）歐拉方程歐拉方程12aaaccc222cosacuc ctg111cosacuc ctg12()tahuc ctgctg1-3 基元級增壓原理2221112uwucuw歐拉第二方程歐拉第二方程2222222uwucuw2222211212()22tuuccwwhu ww22utuwhu wuhuu 122()tuahwchctgctguuuh在在u一定時，反映了氣流在葉柵中的轉(zhuǎn)折程度，也即反映了氣流的一定時，反映了氣流在葉柵中的轉(zhuǎn)折程度，也即反映了氣流的擴壓程度，是說明葉柵工作性能的重要參數(shù)之一。擴壓程度，是說明葉柵工作性能的重要參數(shù)之一。

9、1-3 基元級增壓原理提高提高ht方法（受限制）方法（受限制）1 增加動葉柵圓周速度，但受葉片材料強度限制。增加動葉柵圓周速度，但受葉片材料強度限制。 固定式壓縮機：固定式壓縮機： 運輸式壓縮機：運輸式壓縮機：150300/tum s220370/tum s2 增大扭速增大扭速 wu，即增大氣流轉(zhuǎn)折角，即增大氣流轉(zhuǎn)折角，但太大的，但太大的會使氣流易于脫會使氣流易于脫 離，流動惡化。離，流動惡化。3 增加軸向速度增加軸向速度c1a，但過大的，但過大的c1a 會引起會引起Mw1增大；而且增大增大；而且增大c1a主要是增主要是增 加了動壓頭。加了動壓頭。3232;ccpp1-3 基元級增壓原理四、靜

10、葉柵中氣流壓力的提高四、靜葉柵中氣流壓力的提高流道擴張流道擴張一般情況下，一般情況下，c3方向與方向與c1一致。一致。靜葉柵功能：靜葉柵功能：1 將氣流從動葉柵中所得到的動能進一步轉(zhuǎn)化為壓力能，以提高整級壓增將氣流從動葉柵中所得到的動能進一步轉(zhuǎn)化為壓力能，以提高整級壓增2 使氣流以合適的角度進入后一級使氣流以合適的角度進入后一級1-4 基元級速度三角形111cosucc一、速度三角形一、速度三角形111cosuww222cosucc222cosuww111111sinsinaaccww222222sinsinaaccww11uucwu22uucwu亞音速軸流壓縮機，一級的壓亞音速軸流壓縮機，一

11、級的壓比很小，動葉進出口容積流量比很小，動葉進出口容積流量變化不大，軸流速度相差不過變化不大，軸流速度相差不過5，故認為：，故認為：1122aaaacwcw1-4 基元級速度三角形11, ,auuccuw1-4 基元級速度三角形基元級速度三角形四決定參數(shù)基元級速度三角形四決定參數(shù)11112,(, )(,)auucccuwww12(,)uwcc1111sinacc1222sinacc1111sinacw1222sinacw1-4 基元級速度三角形111/acVF（1）反映了級的通流能力。在面積一定時，增大）反映了級的通流能力。在面積一定時，增大c1a，可增大容積流量。當，可增大容積流量。當 容積

12、流量一定時，增大容積流量一定時，增大c1a可減小通流面積，縮小機器尺寸可減小通流面積，縮小機器尺寸1（2）增大）增大c1a，可增大級的能量頭，可增大級的能量頭ht（3）過大）過大c1a，可增大，可增大Mw1或者或者Mc2 ，超過許可值，使損失增大，超過許可值，使損失增大（4）容積流量不變的情況下，）容積流量不變的情況下， 增大增大c1a使葉片過短，增大損失使葉片過短，增大損失（5）1/acu流量系數(shù)，表示通流能力，是說明基元級工作狀況的一流量系數(shù)，表示通流能力，是說明基元級工作狀況的一個重要參數(shù)個重要參數(shù)四參數(shù)影響四參數(shù)影響1-4 基元級速度三角形21uc切向速度又稱作預(yù)旋。與圓周速度切向速度

13、又稱作預(yù)旋。與圓周速度u方向相同，正預(yù)旋；若相反，負預(yù)旋方向相同，正預(yù)旋；若相反，負預(yù)旋3u對加功量，壓比，效率及級的尺寸有決定性影響對加功量，壓比，效率及級的尺寸有決定性影響4()utuw hu w 一定圓周速度下，反映了級加功量的大小，表明氣流在葉柵中的轉(zhuǎn)折程度一定圓周速度下，反映了級加功量的大小，表明氣流在葉柵中的轉(zhuǎn)折程度1-4 基元級速度三角形速度三角形功能速度三角形功能速度三角形是了解與分析級中氣流工作狀況的有效工具，通過它可以一目了然速度三角形是了解與分析級中氣流工作狀況的有效工具，通過它可以一目了然地明白動靜葉柵中：地明白動靜葉柵中：（1）氣流速度大大小及變化）氣流速度大大小及變

14、化（2）流道中氣流轉(zhuǎn)折的程度）流道中氣流轉(zhuǎn)折的程度（3）級的作功能力）級的作功能力（4）負載在動靜葉柵中的分配情況）負載在動靜葉柵中的分配情況（5）葉柵中葉型大致的安放位置）葉柵中葉型大致的安放位置1-5 級中能量分析一、能量方程一、能量方程222221212121()22pccccLiic TT2222122122wwccL22122121()2pwwiic TT動葉柵中相對速度及其動能的下降結(jié)果，增大了氣體的熱焓，而熱焓動葉柵中相對速度及其動能的下降結(jié)果，增大了氣體的熱焓，而熱焓的大部分將轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能的大部分將轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能動葉柵動葉柵1-5 級中能量分析靜葉柵靜葉柵223232

15、02ccLii2223322ccii靜葉柵中焓的增加是由于動能減小的結(jié)果靜葉柵中焓的增加是由于動能減小的結(jié)果與外界無熱交換1-5 級中能量分析二、熱力學(xué)第一定律二、熱力學(xué)第一定律21()11rrknQhR TTkn221211()()11rrkdpnR TTQR TTQkn熱量熱量流動損失流動損失1-5 級中能量分析三、伯努利方程（三部分）三、伯努利方程（三部分）222211 212trccdpLhh222121 212rwwdph動葉柵動葉柵氣流通過動葉柵流道時，由于流通面積擴大，相對速度下降，氣流動能減氣流通過動葉柵流道時，由于流通面積擴大，相對速度下降，氣流動能減少。這部分動能大部分轉(zhuǎn)化

16、為壓能而提高了氣體壓力，少部分克服流動損少。這部分動能大部分轉(zhuǎn)化為壓能而提高了氣體壓力，少部分克服流動損失。這就是氣流在動葉柵中的增壓原理失。這就是氣流在動葉柵中的增壓原理223232 322rccdph靜葉柵靜葉柵2233311 31 3112trrccdpdpLhhh1-5 級中能量分析基元級基元級基元級中動葉加給氣體的機械功，一部分用來提高氣體的壓力能，一部基元級中動葉加給氣體的機械功，一部分用來提高氣體的壓力能，一部分用于克服流動損失分用于克服流動損失1-6 壓縮過程、壓縮功及效率121111kkadpkhRTkp一、壓縮過程與壓縮功一、壓縮過程與壓縮功1 絕熱過程絕熱過程2 多變過程

17、多變過程121111nnpolpnhRTnp21212121()()padadadadpolrpc TThTThhc TTTT1-6 壓縮過程、壓縮功及效率二、效率二、效率1 絕熱效率絕熱效率2 多變效率多變效率21211111polpolpolrnnTThnnkkhhTTkk1-6 壓縮過程、壓縮功及效率多變效率與絕熱效率關(guān)系多變效率與絕熱效率關(guān)系1111111111polkkkkadadnkpolpolnkpolkkhhnn1111polkkadkk當壓比很小時，兩效率近似相等，這對亞音速單級情況很有意義。當壓比很小時，兩效率近似相等，這對亞音速單級情況很有意義。1-7 基元級的反動度及預(yù)

18、旋一、反動度的表達式一、反動度的表達式氣流經(jīng)過基元級時，在動葉柵與靜葉柵中氣體的靜壓增量按一定比例分配，氣流經(jīng)過基元級時，在動葉柵與靜葉柵中氣體的靜壓增量按一定比例分配，這種分配情況對級的工作，性能級效率有一定影響。這種分配情況對級的工作，性能級效率有一定影響?；壏磩佣缺硎緞尤~柵中靜壓增（包括損失）與基元級理論能量頭之比基元級反動度表示動葉柵中靜壓增（包括損失）與基元級理論能量頭之比21 2131 31rsttrdphhdphh C3約等于約等于c11-7 基元級的反動度及預(yù)旋反動度具體表達式反動度具體表達式22212121()()2111222tstuuuuumuttucchhccccc

19、chhu cuu 212111()(2)111222uuuuuuucccccccuuuu 212112()2()112222uuuuuumuccuwwwwwuuuu 1-7 基元級的反動度及預(yù)旋二、反動度與速度三角形的關(guān)系1-7 基元級的反動度及預(yù)旋0 （1）221202stwwh12ww1202uuwwu 12uuww氣流在動葉柵中速度大小不變，氣流在動葉柵中速度大小不變，只是改變方向。動葉柵壓增為只是改變方向。動葉柵壓增為0，整個基元級壓增全部發(fā)生在靜整個基元級壓增全部發(fā)生在靜葉柵中葉柵中122121,ww cc cw1-7 基元級的反動度及預(yù)旋速度三角形特點速度三角形特點（1）（2）基元

20、級速度三角形基形為）基元級速度三角形基形為 右偏直角三角形右偏直角三角形（3）沖動級，缺點：）沖動級，缺點： 靜葉柵中擴壓厲害，符合靜葉柵中擴壓厲害，符合大，流動以惡化，造成大損失大，流動以惡化，造成大損失 Mc2大，易超過許可值而大，易超過許可值而加大損失加大損失 一般不采用一般不采用0.5 （2）1-7 基元級的反動度及預(yù)旋22122222211220.522sttwwhccwwh 222221121222tccwwh動葉柵中加給氣體的能量，對動葉柵中加給氣體的能量，對半轉(zhuǎn)化為壓能和動能。半轉(zhuǎn)化為壓能和動能。1210.52uuccu 1-7 基元級的反動度及預(yù)旋12uuccu122uuuc

21、ucw 211uuucucw 12cw21cw特點：特點：1 基形為等腰三角形基形為等腰三角形2 最大馬赫數(shù)較小，流動損失小最大馬赫數(shù)較小，流動損失小 3 u較大仍可采用較大仍可采用1-7 基元級的反動度及預(yù)旋222102cc1 （3）1stthh 12cc12112uuccu 12uucc 氣流得到的能量全部在動葉柵中氣流得到的能量全部在動葉柵中轉(zhuǎn)化為壓力能，靜葉柵中無壓增，轉(zhuǎn)化為壓力能，靜葉柵中無壓增，只起改變流速方向，使氣流以合只起改變流速方向，使氣流以合適角度進入下一級適角度進入下一級1-7 基元級的反動度及預(yù)旋特點：特點：1 基形為左偏直角三角形基形為左偏直角三角形2121212,c

22、c ww wc3防止防止Mw1超過許可值超過許可值4 當當u與與ca都不太大時可應(yīng)用之都不太大時可應(yīng)用之動葉柵進口氣流絕對速度為動葉柵進口氣流絕對速度為軸向或接近軸向的基元級軸向或接近軸向的基元級0.70.9 （4）1111;0;auucccwu第一級之前不用進氣導(dǎo)葉，第一級之前不用進氣導(dǎo)葉，可減小整機軸向尺寸可減小整機軸向尺寸速度三角形介于速度三角形介于0.5和和1.0之之間，工作特點也介于二者之間，工作特點也介于二者之間間1-7 基元級的反動度及預(yù)旋平時較少用平時較少用1-7 基元級的反動度及預(yù)旋1.0 （5）1-7 基元級的反動度及預(yù)旋1.0 三、三、0.5 比較比較;/tuahu cc

23、u 相同相同1,1.01,0.5wwMMu大時，大時，0.5反作用度優(yōu)反作用度優(yōu)勢明顯勢明顯1,auu cc相同相同1-7 基元級的反動度及預(yù)旋1-7 基元級的反動度及預(yù)旋121actgctgucctg2,au c相同相同12()tahuc ctgctg1,1.02,1.01,0.52,0.5,1.0,0.5tthh1,1.0,0.5wwMM1-7 基元級的反動度及預(yù)旋31,aw c相同相同0.51.0uu,0.5,1.0tthh1.0的靜葉柵中沒有壓增，的靜葉柵中沒有壓增，靜葉與轉(zhuǎn)子之間不要求密封，靜葉與轉(zhuǎn)子之間不要求密封，簡化結(jié)構(gòu)簡化結(jié)構(gòu)0.5動靜葉壓增均配，工質(zhì)動靜葉壓增均配，工質(zhì)作用于

24、轉(zhuǎn)子上軸向推力比作用于轉(zhuǎn)子上軸向推力比1.0可減小一半；動葉相應(yīng)可減小一半；動葉相應(yīng)截面上彎曲應(yīng)力減小，弦長截面上彎曲應(yīng)力減小，弦長可短；動靜葉在葉柵上安裝可短；動靜葉在葉柵上安裝都有一定傾斜度，縮短軸向都有一定傾斜度，縮短軸向尺寸尺寸1-7 基元級的反動度及預(yù)旋, , ,uh四、確定速度三角形的氣動參數(shù)四、確定速度三角形的氣動參數(shù)1-7 基元級的反動度及預(yù)旋112uucwuu 1acuuwhu, ,h確定速度三角形基本形狀確定速度三角形基本形狀111111/aauuuccutgwwuwu111/122uuuuuccwhwuuuu 11/(/2)tgh12/(/2)tgh11/(1/2)tgh12/(1/2)tgh1-7 基元級的反動度及預(yù)旋112uucwuu 五、預(yù)旋五、預(yù)旋正預(yù)旋和負預(yù)旋正預(yù)旋和負預(yù)旋預(yù)旋小，反動度大預(yù)旋小，反動度大U一定，采用正預(yù)旋可降低一定，采用正預(yù)旋可降低Mw1；在在u較大的運輸式壓縮機中，常采用正預(yù)旋，以控制較大的運輸式壓縮機中，常采用正預(yù)旋，以控制Mw1；w1一定一定可用正預(yù)旋提高可用正預(yù)旋提高u；在；在u較小的固定式壓縮機中（特別后面級，較小的固定式壓縮機中（特別后面級，c1a小，小，溫度高