排气压力2×105帕的一般又称为轴流鼓风机。
轴流压缩机
排气压力高于1.5×104帕、气体沿接近轴向流动的透平压缩机。
- 英文名称
- axial flow compressor
- 所属学科
- 机械工程
19世纪末,英国C.A.帕森斯让多级反动式汽轮机反向旋转,作为试验用轴流压缩机,但由于效率很低而不能实用。20世纪初,英国制造出第一台轴流压缩机,效率仍不高。一直到20世纪30年代,由于航空事业的发展,开展了对轴流压缩机气体动力学的理论研究和试验研究,效率才有显著提高。亚声速级(气流速度低于声速)中压力比不大,一般不超过1.3。为了提高级的压力比和增大流量,人们研究跨声速和超声速压缩机,并已广泛应用于喷气式发动机中。轴流压缩机的效率已高达90%,功率最大已超过150兆瓦,最大流量达到20000米3/分,单机压力比达到7~9,甚至高达10~15。
动叶列与它后面的导流器组成级,压缩机通常由若干个级构成级组(见图)。轴流压缩机的进气管、收敛器、进口导流器、级组、出口导流器、扩压器和排气管等元件合称为通流部分。导流器固定在机壳内,组成定子。动叶均匀地安置在轮盘或转轴上组成转子。转子两端有密封,整个转子支承在两端的径向轴承上,其中一段装推力轴承,以承受由于压缩气体作用在转子上的轴向推力。气体由进气管均匀地引至收敛器和进口导流器,以一定的速度进入第一级。气体在级中受到叶片的动力作用,因获得能量而提高压力。气体沿各级依次压缩,逐步提高压力,经出口导流器、扩压器和排气管送出。
轴流压缩机工作时,气体质点大体上是沿着与旋转轴线相平行的圆柱形回转面上运动,旋转的叶轮将外界的机械功传递给流体,流体的压力能和速度能增加,静叶导流器将叶轮流出的动能转化为压力能,并将流体引至下级叶轮入口。气体在多级轴流压缩机中的流动是较复杂的三元流动。多级轴流压缩机具有每个级中的流动情况相似、工作原理相同的特点。
轴流压缩机的主要性能参数为压力比、流量、功率和效率等。其最小流量受喘振工况限制,最大流量受阻塞工况限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调静叶等方法进行调节,以扩大运行工况范围。轴流压缩机与离心压缩机相比较,适用于实现多级压缩,可以得到较高的总压比和效率;此外,轴流压缩机的流量可以做到更大,径向尺寸较小,而轴向尺寸较大;结构更简单,运行维护更方便,并且在同样操作参数条件下,价格较便宜。但是,轴流压缩机的单级压比较低;稳定工况区较窄,特性曲线较陡,变工况调节性能较差,容易发生喘振;对气体中的固体杂质较敏感,叶片易磨损;叶片形状较复杂,制造工艺要求较高。
轴流压缩机除广泛用于燃气轮机装置以外,还用于高炉鼓风、空气分离、天然气液化和重油催化等装置中压送空气和其他气体。
条目图册
扩展阅读
- 姬忠礼,邓志安,赵会军.泵和压缩机.北京:石油工业出版社,2008.
- 李云,姜培正.过程流体机械.北京:化学工业出版社,2008.