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第二章第二章 压气机压气机压气机的特点及应用；压气机的特点及应用；轴流式压气机级、基元级的工作原理；轴流式压气机级、基元级的工作原理；轴流式压气机中的能量损失；轴流式压气机中的能量损失；多级压气机；多级压气机；压气机变工况工作特性；压气机变工况工作特性；压气机喘振及防止方法。压气机喘振及防止方法。2-2 平面叶栅n自学内容（P52-59）n一、平面叶栅的基本参数n二、平面叶栅内的气体流动n三、平面叶栅的冲角特性n四、跨音速级压气机的工作简介 （通过激波减速增压）2-3 轴流式压气机中的能量损失一、外部损失n包括：包括：n （1 1）轴承的机械摩擦损失；）轴承的机械摩擦损失；n （2 2）外气封的漏气损失。）外气封的漏气损失。n用机械效率用机械效率 m m表示。表示。n会增加压气机的功率，但不会影响气体的状态。会增加压气机的功率，但不会影响气体的状态。二、内部损失 气体的流动阻力损失，使部分有用功变为无用的热能。气体的流动阻力损失，使部分有用功变为无用的热能。既会使拖动压气机的功率增加，又会改变气体的状态。既会使拖动压气机的功率增加，又会改变气体的状态。（1）通流部分中的摩擦阻力和涡流损失）通流部分中的摩擦阻力和涡流损失 叶型损失叶型损失在叶型表面形成边界层而引起的摩擦阻力损失。在叶型表面形成边界层而引起的摩擦阻力损失。端面损失端面损失在叶片高度方向限制叶栅通道的壁面上（气缸和转在叶片高度方向限制叶栅通道的壁面上（气缸和转鼓表面）形成边界层而引起的摩擦阻力损失。鼓表面）形成边界层而引起的摩擦阻力损失。二次流损失二次流损失因形成涡流而引起的损失。因形成涡流而引起的损失。n（2 2）级内的漏气损失；）级内的漏气损失；n（3 3）转盘端面与气流的摩擦损失；）转盘端面与气流的摩擦损失；n（4 4）出口速度损失（余速损失）。）出口速度损失（余速损失）。各种能量损失各种能量损失功耗功耗效率效率 必须想方设法尽力地减小能量损失必须想方设法尽力地减小能量损失从设计、制造、运行三方面同时着手从设计、制造、运行三方面同时着手2-4 多级压气机 亚音速气流，级压比为亚音速气流，级压比为 1.21.35，必须多级串联。，必须多级串联。由若干单级压气机沿轴线方向依次排列组成通流部分是减缩的，叶片高度逐级降低。轴流式一般变化较小轴流式一般变化较小一、多级压气机通流部分的结构形式（a）等内径）等内径Dh=const外径外径Dt和平均直径和平均直径Dm逐级降低逐级降低应用：应用：小流量或固定式燃机中小流量或固定式燃机中 特点：特点：各级增压能力相差不大；各级增压能力相差不大；级压比级压比 st较低，级数多；较低，级数多；级效率较高。级效率较高。（b）等外径）等外径 Dt=const内径内径Dh和平均直径和平均直径Dm逐级增大逐级增大特点：特点：各级增压能力大，各级增压能力大，st较高，级数少；较高，级数少；能量损失大，级效率低。能量损失大，级效率低。应用：应用：运输式燃气轮机运输式燃气轮机（c）等平均直径）等平均直径 Dm=const内径内径Dh逐级增大、外径逐级增大、外径Dt逐级减小逐级减小特点：特点：各级增压能力、级数、级效率等介入二者之间。各级增压能力、级数、级效率等介入二者之间。（d）混合式）混合式应用：应用：高压比、小流量压气机采用。高压比、小流量压气机采用。特点：特点：前几级等内径、中间等外经、后几级等平均直径前几级等内径、中间等外经、后几级等平均直径二、多级压气机的主要性能参数1流量流量GC进口截面截面A-A处处：GCGA A Ax CAxkg/s2压比压比压气机出口气流压力与进口气流压力的比值压气机出口气流压力与进口气流压力的比值用静压力表示：用静压力表示：用滞止压力表示：用滞止压力表示：3压压气机效率气机效率 C*C*与与级级效率效率 st*之之间间的关系？的关系？即多级压气机的绝热效率即多级压气机的绝热效率低于各单级的平均热效率。低于各单级的平均热效率。式中式中“”重热系数重热系数重热效应重热效应：由于克服流动阻力所消耗的能由于克服流动阻力所消耗的能量基本上都转换成摩擦热量，使下量基本上都转换成摩擦热量，使下一级气体的进口温度提高，从而增一级气体的进口温度提高，从而增加了下一机的绝热压缩功，使压气加了下一机的绝热压缩功，使压气机的效率降低。机的效率降低。4功率功率NC 若压气机作为一个独立的整体使用时，必须考虑外部损失，若压气机作为一个独立的整体使用时，必须考虑外部损失，压气机消耗的总功率压气机消耗的总功率：2-5 压气机的特性压气机的特性 压气机的特性：压气机的特性：包括包括设计设计工况在内的各种工况下的工况在内的各种工况下的压压气机工作性能。气机工作性能。主要参数：主要参数：GC、C*、C*、nC、环环境境压压力力p0及温度及温度T0 压压气机特性曲气机特性曲线线：压压气机主要工作参数在各种工况下的相互关系曲气机主要工作参数在各种工况下的相互关系曲线线。表示表示环环境条件一定境条件一定理论方法：近似理论方法：近似实验方法：可靠实验方法：可靠保持保持nc不变，改变不变，改变Gc，获得，获得 C*、C*随流量的变化关系随流量的变化关系；流流量特性线量特性线改变转速改变转速nc，重复。，重复。压气机的特性线图压气机的特性线图把各种不同转速下的流量特把各种不同转速下的流量特性线画在一起，得到一组以性线画在一起，得到一组以转转速速n nC C为参变量为参变量压压比比 C C*和效率和效率 C C*随流量随流量G GC C变化的曲线。变化的曲线。一、压气机级的特性曲线一、压气机级的特性曲线 （单级压气机）（单级压气机）压比曲线压比曲线 当转速当转速nc一定一定时时，压压比曲比曲线线可分可分为为左、右两左、右两侧侧支。支。在特性在特性线线上某点上某点o处处的的压压比最高。比最高。效率曲线效率曲线 在转速在转速nc一定一定时时，有一个流量使，有一个流量使效率最高，此效率最高，此时时流阻最小。流阻最小。当流量当流量Gc增加或减少增加或减少时时，都使流，都使流阻增大，效率阻增大，效率下降。下降。等效率曲线等效率曲线压气机只能在喘振压气机只能在喘振边界线的右侧工作。边界线的右侧工作。等效率线等效率线二、多级压气机的特性曲线二、多级压气机的特性曲线 （轴流式）（轴流式）主要区别：主要区别：多级压气机的压比曲线，一般不存在多级压气机的压比曲线，一般不存在左侧支，喘振在右侧支上出现。左侧支，喘振在右侧支上出现。（喘振点的压比为该转速的最高压比）（喘振点的压比为该转速的最高压比）在相同转速下，多级压气机的压比、在相同转速下，多级压气机的压比、效率的变化比单级的更剧烈，即特性效率的变化比单级的更剧烈，即特性曲线变得更陡峭。曲线变得更陡峭。（在转速不变时，正常工作范围较小）（在转速不变时，正常工作范围较小）压气机的转速愈高，多级压气机的特压气机的转速愈高，多级压气机的特性曲线显得愈陡峭。性曲线显得愈陡峭。三、压气机的通用特性曲线三、压气机的通用特性曲线 实际运行条件经常变化实际运行条件经常变化（1 1）当进气温度）当进气温度T0不变，只改变不变，只改变p0时时各截面压力和流量均随各截面压力和流量均随p0成比例变化，成比例变化，C*和和 C*不改不改变变。（2）当进气温度）当进气温度T0变化时变化时 流量流量Gc发生变化，发生变化，C*和和 C*也会也会变变化化。在不同的环境条件下，必须重新绘制压气机在不同的环境条件下，必须重新绘制压气机的特性曲线。的特性曲线。对特性线无影响对特性线无影响对特性线有影响对特性线有影响非常不方便非常不方便（大气条件、地理位置等（大气条件、地理位置等环境条件环境条件）怎么解决？怎么解决？应用相似理论，采用相似参数（折合参数）应用相似理论，采用相似参数（折合参数）来绘制压气机的特性曲线。来绘制压气机的特性曲线。压气机的通用特性曲线压气机的通用特性曲线 统一采用四个参数统一采用四个参数折合流量折合流量 折合转速折合转速压比压比效率效率轴流式压气机的通用特性曲线轴流式压气机的通用特性曲线下次课讲 压气机喘振及其防止方法 第三章 燃气涡轮 作业：作业：6 8