第3章(第一節(jié))_壓氣機的原理和特性

1、 按按分類分類 軸流式軸流式 離心式 按工作原理和構(gòu)造分類按工作原理和構(gòu)造分類活塞式壓氣機活塞式壓氣機 葉輪式壓氣機葉輪式壓氣機特殊引射式壓縮器特殊引射式壓縮器 按壓縮氣體壓力范圍分類軸流式壓氣機的結(jié)構(gòu)軸流式壓氣機的結(jié)構(gòu)壓氣機的級壓氣機的級 由一列動葉片由一列動葉片和緊跟其后的一列靜葉片構(gòu)成的和緊跟其后的一列靜葉片構(gòu)成的壓氣機的基本工作單元。壓氣機的基本工作單元。第一級第一級三個特征截面：級前1、級間2和級后3葉型：葉片橫截面形狀。葉型：葉片橫截面形狀。型線：葉型輪廓線，包括背弧型線、內(nèi)型線：葉型輪廓線，包括背弧型線、內(nèi)弧型線及二者的連接圓弧線?；⌒途€及二者的連接圓弧線。中弧線：葉型型線所有內(nèi)

2、切圓圓心的連線。中弧線：葉型型線所有內(nèi)切圓圓心的連線。弦長：型線在弦線方向的投影長度。弦長：型線在弦線方向的投影長度。外弦長外弦長b內(nèi)弦長內(nèi)弦長中弧線兩端點的連線。中弧線兩端點的連線。前后緣方向角：葉型前、后緣點處中弧線的切前后緣方向角：葉型前、后緣點處中弧線的切線與外弦線間的夾角。線與外弦線間的夾角。葉型的彎曲角葉型的彎曲角：表征葉型彎曲程度的角度。：表征葉型彎曲程度的角度。 = 1+ 2 葉柵前后額線：葉型前、后緣點的連線。葉柵前后額線：葉型前、后緣點的連線。葉型安裝角葉型安裝角 ：外弦線與圓周方向的夾角。：外弦線與圓周方向的夾角。 ：兩個相鄰葉型上同位點在圓周方向上的距離。：兩個相鄰葉型

3、上同位點在圓周方向上的距離。 ：葉型中弧線在前緣點和后：葉型中弧線在前緣點和后緣點的切線與葉柵前、后額線的夾角。緣點的切線與葉柵前、后額線的夾角。進出氣角：氣流進、出口相對流速與葉柵前、進出氣角：氣流進、出口相對流速與葉柵前、后額線的夾角。后額線的夾角。進口沖角：葉柵的入口安裝角與氣流進氣角進口沖角：葉柵的入口安裝角與氣流進氣角之差。之差。出口落后角：葉柵的出口安裝角與氣流出氣角之差。出口落后角：葉柵的出口安裝角與氣流出氣角之差。氣流轉(zhuǎn)折角：氣流出氣角與進氣角之差。氣流轉(zhuǎn)折角：氣流出氣角與進氣角之差。氣流的絕對速度、氣流的絕對速度、相對速度和圓周速相對速度和圓周速度的矢量關(guān)系：度的矢量關(guān)系：扭

4、速：相對速度的圓周分量變化量。扭速：相對速度的圓周分量變化量。( (反映外界對氣體做功量的大小。反映外界對氣體做功量的大小。) )212122222112222112221122212111222d21d22cuppppccwwwu wccqv pccqpccppq 22233222322322322322ccppqppccq理理想想壓壓縮縮功功輸輸入入的的機機械械功功能量損失能量損失壓氣機效率：壓氣機效率：100%1scccscWhWWWWh 內(nèi)部損失內(nèi)部損失 型阻損失型阻損失（影響因素：葉型）（影響因素：葉型） a、葉柵表面附面層中產(chǎn)生的、葉柵表面附面層中產(chǎn)生的摩擦和脫離摩擦和脫離現(xiàn)象引起

5、；現(xiàn)象引起； b、葉片表出口尾跡中的、葉片表出口尾跡中的渦流渦流以及與主流的以及與主流的摻混摻混； c、在超音速氣流中發(fā)生的、在超音速氣流中發(fā)生的激波激波現(xiàn)象等引起的能量損失?，F(xiàn)象等引起的能量損失。 端部損失端部損失（影響因素：葉片高度）（影響因素：葉片高度）端部摩擦端部摩擦二次流損失二次流損失 徑向間隙的漏氣損失徑向間隙的漏氣損失（影響因素：動靜間隙大小、前后壓差和（影響因素：動靜間隙大小、前后壓差和直徑大小等）直徑大小等）外部損失外部損失 支持軸承和止推軸承上的機械摩擦損失；支持軸承和止推軸承上的機械摩擦損失； （相應(yīng)的減損措施：采用高效軸承、適當潤滑等措施）（相應(yīng)的減損措施：采用高效軸承

6、、適當潤滑等措施） 經(jīng)過經(jīng)過高壓轉(zhuǎn)子軸端與機匣之間的間隙泄漏到外界去的漏氣損失。高壓轉(zhuǎn)子軸端與機匣之間的間隙泄漏到外界去的漏氣損失。（相應(yīng)的減損措施：增設(shè)氣封裝置）（相應(yīng)的減損措施：增設(shè)氣封裝置） 壓比隨流量的變化情況（轉(zhuǎn)速不變）壓比隨流量的變化情況（轉(zhuǎn)速不變）無損失時：級的壓比隨流無損失時：級的壓比隨流量的增大而減小量的增大而減小考慮摩擦損失時：單位質(zhì)考慮摩擦損失時：單位質(zhì)量氣體的損失隨流量的增量氣體的損失隨流量的增大而增大大而增大考慮考慮漩渦損失時：存考慮考慮漩渦損失時：存在使壓比最大的最佳流量在使壓比最大的最佳流量maxminminmaxmin()/VVVVVqqqqq壓氣機工作范圍式中

7、：某轉(zhuǎn)速下壓氣機進口的最大空氣流量； 同轉(zhuǎn)速下壓氣機進口的最小空氣流量。特點特點 壓比隨流量變化壓比隨流量變化一般不存在左支，喘振一般不存在左支，喘振點出現(xiàn)在右支上；點出現(xiàn)在右支上； 壓比和效率隨流壓比和效率隨流量變化的特性線較單級量變化的特性線較單級陡峭，高轉(zhuǎn)速下幾乎成陡峭，高轉(zhuǎn)速下幾乎成垂線，導(dǎo)致其工作范圍垂線，導(dǎo)致其工作范圍變窄。變窄?！巴ㄓ玫耐ㄓ玫摹眱?nèi)涵：內(nèi)涵： 無論壓氣機的尺寸無論壓氣機的尺寸（幾何相似）、進氣量（幾何相似）、進氣量和進氣條件如何變化，和進氣條件如何變化，該特性線都適用。該特性線都適用。“通用的通用的”根據(jù)：根據(jù)： 根據(jù)根據(jù)相似原理相似原理，若，若對應(yīng)的對應(yīng)的定性準則

8、數(shù)定性準則數(shù)彼此彼此相等，則對應(yīng)的所有無相等，則對應(yīng)的所有無因次參數(shù)都彼此相等。因次參數(shù)都彼此相等。壓氣機的定性準則數(shù)壓氣機的定性準則數(shù) 第一級動葉柵的第一級動葉柵的進口速進口速度馬赫數(shù)度馬赫數(shù)和和圓周速度馬赫數(shù)圓周速度馬赫數(shù)是壓氣機的兩個基本定性準是壓氣機的兩個基本定性準則數(shù)，其他任何與之成比例則數(shù)，其他任何與之成比例且相互獨立的無因次參數(shù)都且相互獨立的無因次參數(shù)都可代替成為定性準則數(shù)。可代替成為定性準則數(shù)。某壓氣機通用特性線某壓氣機通用特性線代替代替進口速度馬赫數(shù)進口速度馬赫數(shù)的的定性準則數(shù)定性準則數(shù)代替代替圓周圓周速度馬赫速度馬赫數(shù)數(shù)的定性的定性準則數(shù)準則數(shù)典型的典型的不穩(wěn)定工況不穩(wěn)定工

9、況失速失速喘振喘振阻塞阻塞葉背的邊葉背的邊界層分離界層分離區(qū)易擴大區(qū)易擴大當流量減小時，若葉片當流量減小時，若葉片2的背部先出現(xiàn)氣流分離，葉片的背部先出現(xiàn)氣流分離，葉片2與與3之間的流道將被部分堵塞，于是該流道前方將形成低速氣之間的流道將被部分堵塞，于是該流道前方將形成低速氣流區(qū)（停滯區(qū)），導(dǎo)致該停滯區(qū)附近的氣流改變流向。流區(qū)（停滯區(qū)），導(dǎo)致該停滯區(qū)附近的氣流改變流向。 a、隨流量減小，失速先在一隨流量減小，失速先在一個或幾個葉片的葉尖處產(chǎn)生，個或幾個葉片的葉尖處產(chǎn)生，然后沿徑向和周向擴展；然后沿徑向和周向擴展；b、壓比、效率隨流量的減小而連續(xù)變化；壓比、效率隨流量的減小而連續(xù)變化；c、葉圈中

10、可有一個或多個對稱的失速區(qū)，多個失速區(qū)相葉圈中可有一個或多個對稱的失速區(qū)，多個失速區(qū)相互干擾，不穩(wěn)定性增加，常發(fā)生于葉片較長的級中?；ジ蓴_，不穩(wěn)定性增加，常發(fā)生于葉片較長的級中。單級單級壓氣壓氣機阻機阻塞的塞的原因原因高轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞高轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞 即氣流流速達到聲即氣流流速達到聲速，流量達到最大臨界值，形成氣流阻塞。速，流量達到最大臨界值，形成氣流阻塞。低轉(zhuǎn)速下的邊界層脫離阻塞低轉(zhuǎn)速下的邊界層脫離阻塞 即由于氣流即由于氣流負沖角較大，動葉柵腹面上出現(xiàn)嚴重的氣流負沖角較大，動葉柵腹面上出現(xiàn)嚴重的氣流分離，使出口通流面積減小而發(fā)生阻塞。分離，使出口通流面積減小而發(fā)生阻塞。多級多級壓氣壓氣機

11、阻機阻塞的塞的原因原因高轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞高轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞 （阻塞機理同單級壓氣機的阻塞機理）（阻塞機理同單級壓氣機的阻塞機理） 。低轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞低轉(zhuǎn)速下的聲速阻塞 末幾級由于受流末幾級由于受流量增大和前幾級壓比降低、氣流密度減小量增大和前幾級壓比降低、氣流密度減小的雙重影響，氣流速度仍然增加較大并可的雙重影響，氣流速度仍然增加較大并可能達到聲速，從而導(dǎo)致能達到聲速，從而導(dǎo)致聲速阻塞聲速阻塞。多級壓氣機的中間放氣機構(gòu)多級壓氣機的中間放氣機構(gòu) 中間放氣中間放氣在多級壓氣機通流部分的一個或幾個截面處將一在多級壓氣機通流部分的一個或幾個截面處將一部分氣體放到大氣中或者重新引回壓氣機進口，以防部分氣體放到大氣中或者重新引回壓氣機進口，以防止壓氣機在低速運行時發(fā)生喘振的一種方法。止壓氣機在低速運行時發(fā)生喘振的一種方法。 中間放氣的防喘機理中間放氣的防喘機理 從壓氣機中間放掉部分氣體，放氣口前流量相對增從壓氣機中間放掉部分氣體，放氣口前流量相對增大，放氣口后流量相對減小，使首、末級的氣流沖角均大，放氣口后流量相對減小，使首、末級的氣流沖角均可以