广西大学 能源与动力装置基础 第7章容积式压缩机和泵(2)
轴流压缩机技术及应用
第一节压缩机械的分类 (4)第二节轴流压缩机的发展概况 (5)第三节透平压缩机的主要术语和技术参数 (7)第二章轴流压缩机的基本工作原理 (9)第一节全静叶可调轴流压缩机的典型结构与工作过程 (9)第二节轴流压缩机的基本研究方法 (11)第三节基元级叶型与叶栅主要几何参数 (11)第四节基元级增压原理 (13)第五节压缩过程、压缩功及效率 (15)第六节流量与流量系数、能量头与能量头系数、反动度与预旋 (17)第三章轴流压缩机选型 (21)第一节轴流压缩机与离心压缩机的比较 (21)第二节几种不同形式的轴流压缩机的比较 (23)第三节风机的选型参数 (25)第四节如何正确提供风机的设计参数、使用条件和要求 (26)第五节轴流压缩机与管网联合工作 (26)第四章陕鼓轴流压缩机的技术优势与特点 (28)第一节陕鼓轴流压缩机的技术优势 (28)第二节陕鼓轴流压缩机系列 (30)第三节气体动力学设计特点 (32)第四节主要零部件的结构与特点 (33)第五节转子动力学和强度设计 (37)第一节改造原理 (40)第二节几种改造方案 (41)第二节成功改造示例 (43)第六章轴流压缩机自动化控制 (46)第一节控制系统概述 (46)第二节主风流量——静叶定位串级调节系统 (47)第二节防喘振控制系统 (53)第四节主风机的逆流保护 (57)第七章轴流压缩机组的成套设计 (59)第一节陕鼓轴流压缩机组的特点 (59)第二节机组的成套范围和配套水平 (60)第三节为机组成套所做的工作 (63)第八章轴流压缩机组的安装调试 (67)第一节轴流压缩机组安装调试概述 (67)第二节施工前的准备工作 (68)第三节机组就位及找正 (73)第四节轴流压缩机的内部组装 (80)第五节辅机安装应注意的几个问题 (82)第六节轴流压缩机组的试运行 (83)第七节轴流压缩机的检验及维修 (85)第一章 概 述本章介绍压缩机的分类、轴流压缩机的发展概况及技术术语。
能源与动力装置基础综合试题整理资料
能源与动力装置基础综合试题整理资料1、已知通风机的流量qv＝20m3/s，压力p＝15000Pa和功率P＝270KW；叶轮直径d2＝0.90m，圆周速度n＝2900rpm，求压力系数、流量系数和比转速。
（10分）答：流量系数：压力系数：比转数：2、当一台正在运行的风机，通过变速装置使其转速增加，在其它条件不变的情况下，其全压、流量、功率将如何变化？试用图形表示并解释。
(5分) 答：全压、功率增加，流量不变。
3、写出叶轮机械欧拉方程的数学表达式，解释其物理意义。
（至少说出两点作用）1、方程表示单位质量流体与叶轮的功能转换关系，表示功能转换的总效果。
2、只与叶片进、出口参数有关，使用方便。
3、理论能量头与u、cu有关。
4、工作机与原动机。
5、不同型式叶轮的应用4、请画出汽轮机单个级的热力过程曲线，并在图中注明有关符号（包括各个焓降及各项损失）级的热力过程曲线5、往复活塞机械有哪三个主要运动部件？它们各有何作用？（4分）答：往复活塞机械主要有曲轴、连杆和活塞这三个主要运动部件。
活塞的作用是与气缸盖和气缸等组成内燃机的燃烧室或压缩机的压缩腔。
连杆的作用是把活塞和曲轴相连，使活塞的往复运动与曲轴的旋转运动相互转换。
曲轴的作用是通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
6、什么是制冷系数？什么是热力完善度？他们各有何作用？（4分）答：制冷系数是制冷机制冷量与输入功率之比，表征了制冷机在给定工况下的技术经济性。
热力完善度是指制冷循环的制冷系数与逆卡诺循环的制冷系数之比，它表示了制冷循环与理想循环的接近程度，可以作为不同工作温度下制冷循环经济性的衡量指标。
7、请解释火电厂的蒸汽动力循环——回热循环，并说明回热循环的意义。
（5分）答：给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器中加热锅炉给水，与之相应的热力循环叫回热循环。
（1）回热抽汽可使汽轮机进汽量增加，而排汽量减少。
二者对提高机组效率、改善末级的设计（强度）都是有好处的；（2）由于热效率的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热面，节约部分金属材料；（3）由于凝汽量的减少，可以减少凝汽器的换热面，节约大量的铜材。
《泵与压缩机》课件
5.2 空压机的应用
探索空压机在工业制造、机械 加工等领域中的广泛应用。
5.3 真空泵的应用
介绍真空泵在光学仪器、化学 实验等领域的实际应用情况。
六、结论
6.1 泵和压缩机的重要性
强调泵和压缩机在各个行业中的重要作用，对社会经济发展的贡献。
6.2 未来发展趋势
1.3 泵和压缩机的基 本原理
解析泵和压缩机的基本工 作原理，包括转子、蜗壳、 驱动装置等组成结构。
二、泵的工作原理
2.1 泵的定义和分类
详细描述泵的定义和常见分类， 如离心泵、容积泵等。
2.2 泵的工作原理和组成 结构
探索泵的工作原理，包括吸入 液体、离心力推动、压力传递 等过程，并研究不同泵的内部 结构。
3
3.3 压缩机的应用场景
探寻压缩机在不同领域的广泛应用，如制冷、空调、石油化工等。
四、泵与压缩机的比较
1 4.1 泵与压缩机的区别
对比泵和压缩机的不同之处，如工作原理、功能、使用场景等。
2 4.2 泵与压缩机的共同点
分析泵和压缩机之间的相似之处，如物质输送、能量传递等。
五、实例应用
5.1 水泵的Biblioteka 用《泵与压缩机》PPT课件
通过本课件，我们将深入探讨泵和压缩机，了解它们的分类、工作原理以及 应用场景。加深对泵与压缩机的理解，拓宽知识面。让我们开始吧！
一、介绍
1.1 什么是泵和压缩机
探索泵和压缩机的定义和 作用，了解它们在各行各 业中的重要性。
1.2 泵和压缩机的分类
介绍泵和压缩机的不同类 型和用途，包括离心泵、 容积泵、离子泵、离心压 缩机、螺杆压缩机等。
2.3 泵的应用场景
能源与动力装置基础 能动装置1-2
《能源与动力装置基础——流体机械》
3．根据流体流动方向，观察并说明所见到机 器设备中面积（速度、压力）是如何变化？
4．观察所见到的系统装置，了解其中有几种 流体流动，每种流体经过的部件分别是哪些 机械和设备
《能源与动力装置基础——流体机械》
基地总体参观
一、实习的目的
了解流体机械和换热设备的分类、动力装 置与这些机械设备的关系。
二、 实习要求
根据参观和了解，写出第一次的报告：时间、 地点、内础——流体机械》
三、 实习思考题 1．将表1－1中的各种机械的结构简图与实物 模型对比，重点了解其中几种，建立一些实 物模型的概念，例如径流式、活塞式…… 2．将表1－2中的各种热交换器的结构简图与 实物模型对比，重点了解其中几种，建立一 些实物模型的概念，例如管式、板式……
《能源与动力装置基础——流体机械》
换热器的分类
按流动方向分：顺流式、逆流式、错流式、混流式
按传热方式分：间壁式、混合式、蓄热式
间 壁 式 混 合 式 管 式 板 式 沉浸式、喷淋式、套管式、 管壳式、翅片管式、热管式 波纹平板式、板壳式、 螺旋板式、板翅式 蓄 热 式 回热式或 再生式 如热风炉
直接接触式 如冷却塔
《能源与动力装置基础——流体机械》
第二节 能源与动力装置的分类 一、流体机械
流体（液体和气体）为工质，与外界进行能量和质 量传递的机械被称为流体机械。 分类
根据流体是液体还是气体分为水力机械和气体机械；
根据能量是输出还是输入机械功可分为动力机械 (或原动机)和工作机械；
按工作原理又常分为速度式(叶片式)、容积式(往 复、回转)和其它形式的流体机械(如射流泵等)。
《能源与动力装置基础——流体机械》
能源与动力装置基础5-2
能源动力 曲轴 : 通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动.
能源动力
作用：通过连杆将活塞的往复运动转换为曲轴 的旋转运动。 受力：气体压力、活塞连杆组的惯性力和扭力 作用。 结果：产生相应的扭矩、弯曲、压缩和拉伸应 力及变形；高速旋转的主轴颈和连杆轴颈（曲 柄销）遭受到严重的摩擦和磨损。
气缸体、气缸套和气缸盖三个主要固定件 能源动力 机体：由气缸体、曲轴箱和机座或油底壳及主 轴承盖等组成 。 气缸体和曲轴箱常铸成一体， 气缸体的上半部内腔装有活塞往复运动导向和 容纳工质的圆柱形空腔，称为气缸。 气缸体的下半部分支承曲轴的曲轴箱，其内腔 为曲轴和连杆的运动空间。 气缸体的顶部与气缸盖连接，底部与机座或油 底壳连接。 气缸体结构形式一般分为三种：平分式气缸体， 其刚度较差；龙门式气缸体，其刚度较好； 隧道式气缸体，其刚度最好。
连杆 作用：把活塞和曲 轴连接起来，使 活塞的往复运动 与曲轴的旋轴运 动相互转换，并 将活塞所受的气 体压力传给曲轴。 组成：连杆小头 （包括衬套轴 承）、杆身和大 头（包括大端盖、 连杆螺栓及连杆 瓦）等，
能源动力
能源动力
连杆小头：连杆与活塞销相连的部分。一般 为圆筒形，与杆身连成一体。为了减少磨损、 维修方便，小头都镶有铜衬套。 杆身：断面形状大多数是“工”字形，其翼 面的长轴安排在连杆摆动平面内，且断面尺 寸由小头向大头逐渐增大 。 优点：a. 抗弯断面模数大，抗弯曲能力强。 b. 抗弯强度大。 c.使连杆传力及应力均匀分布。 连杆大头：连杆与曲轴相连部分，曲柄销在 连杆大头轴承中作相对高速旋转。 整体式结构、剖分式结构
活塞环：是装在活塞环槽的开口弹性金属环， 分为气环和油环。 气环：主要起密封和散热作用，防止缸内高温 高压燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶吸收热量 的一部分传给气缸套。2－3道 油环：起刮油和铺油的作用。 上行铺油 下行刮油
能源动力装置基础1-1
按结构分类，表1-2： 1. 间壁式： (1)管式(2)板式(3)(热)管式 2. 混合式 3. 蓄热式
1. 间壁式：
(1) 管式
能源动力
(2)板式
(3)(热)管式
能源动力
能源动力
2. 混合式
3. 蓄热式
二、应用
能源动力
2010年有生产1000万辆汽车的能力，舰船、飞机、 巡航导弹
发电装机容量96年2.5亿KW，2000年3亿KW ，2004年 4亿KW ， 2020年到9亿Kw
。
1．将表1．1中的各种机械的结构简图与实物模型对比，重点了解其中几种， 建立一些实物模型的概念，例如径流式、活塞式、．．．．．． 2．将表1．2中的各种热交换器的结构简图与实物模型对比，重点了解其中几 种，建立一些实物模型的概念，例如管式、板式、．．．．．． 3．根据流体流动方向，观察并说明所见到机器设备中面积（速度、压力）是 如何变化？ 4．观察所见到的系统装置，了解其中有几种流体流动，每种流体经过的部件 分别是哪些机械和设备。
专业内容：热能、化学能、机械能、电能等之间转换 原理及其装置（机械、设备） 装置的现代设计、制造、运行——数值化；创新， 如7μ m涡轮机；增加信息技术，如电喷发动机
能源动力
※本课程内容安排体现了知识的系统性、共同 基础和内容的融合：（工作原理的整合）
第一章是复习和总结； 在二到九章讨论单个机器、设备， 主要针对某种过程； 在十、十一章装置系统， 主要是针对循环。 第一、二章基础部分有难度，面广、第一次接触专业
1 速 度 式
(1)轴流、 (2)径流(离心)压缩机
能源动力
轴流
旋转轴
离心
(3)混流(斜流)式
照 片
能源动力
能源动力装置基础2-2(2011)
静叶栅
向向
动叶栅 喷嘴
面面
静叶栅
动叶栅
后导叶
第二节 叶轮中能量转换
一. 叶轮进出口速度三角形
G GG 11.. 矢矢量量定定义义：： c = w + u
αβ 欧美表示
◆叶轮旋转才有速度三角形 ◆速度——绝对c、相对w、牵连u
能源动力
22.. 标标量量关关系系：： w2 = u2 + c2 − 2ucu
σ
= 1− c2u∞ − c2u u2
=1− π Z
sin β2b
四. 反作用度Ω
能源动力
（反力度、反应度、反击系数、反动度）
定定义义：：叶叶轮轮内内流流体体静静压压能能和和重重力力势势能能变变化化((或或等等熵熵 Δ静Δ静h焓h焓ss)降)降之之ΔΔ比比hh22ss))的的大大小小与与级级能能量量hhtthh((或或级级滞滞止止等等熵熵焓焓降降
3. 理论能量头hth仅与叶轮的进出口u和cu有关，而流体的cu主要依赖于叶轮转 数和几何尺寸，由于决定cu的因素很复杂，还没有精确的表达式，所以hth不 容易精确计算，需要借助于各种试验的和经验的公式。例如，径流工作机械 的滑移系数公式、轴流工作机械的落后角公式（见三、四章）。
4. 欧拉第二方程式 wth= hth =0.5(u22-u12)+0.5(c22- c12)+0.5(w12- w22)
α1
= β2;α2
= β1
→Wst
=
w12
− w22 2
=
c22
−c12 2
=
1 2Wth
能源动力
讨论：叶轮
能源动力
1. 欧拉方程是单位质量流体与叶轮的功能转换表达式，它表示功能转换的总 效果。应用很方便，不必深入了解叶轮内部流动细节。
能源与动力设备基础考试题及答案
能源与动力设备基础考试题机械暖通类/电工类/计算机类20xx年01月工作牌编号：＿＿＿＿专业＿＿＿＿岗位＿＿＿＿分数＿＿＿＿一、选择题52分（可多选，答错不得分，每空0.5）1.1流体机械是以流体（包括AD）为工质，与外界进行（CK ）传递的机械。
按原理分有（G E F ），如我车间的（ B I J ）A液体B压缩机C能量D气体E速度式F容积式G喷射式H电机I通风机J泵K 质量1.2物质有三态（BFG ）流体具有（ACE）A压缩性B 固态C粘性E膨胀性F液态G气态1.3热传递有（ACD）形式，A传导B摩擦C辐射D对流E吸热1.4换热设备按流体运动方向分有（ABC ），按传递热量方法分有（CGH ）间壁式分（DE ），如我车间的（I J K ）A顺流式B逆流式C错流式D管式E板式F间壁式G混合式H蓄热式I 锅炉省煤器J制冷机蒸发器K制冷机冷凝器1.5游标卡尺读数值有（ABC）可直接测量工件的（DEF ）A 0.10mm.B 0.50mmC 0.02mm D外尺寸E 内尺寸F深度尺寸1.6 螺纹有（ADG ）标准螺纹包括( BCEF)。
A标准螺纹B锯齿形螺纹C普通螺纹D 非标准螺纹E管螺纹F梯形螺纹G特殊螺纹1.7使用活动扳手应让（ A ）承受主要作用力A固定钳口B活动钳口C任何方向1.8砂轮的旋转方向要正确，应使磨屑（ B ）砂轮。
A飞离B向下飞离C向上飞离D向外飞离1.9标准公差的大小与（D ）有关A基本尺寸B公差等级C基本偏差D基本尺寸与公差等级1.10金属腐蚀按腐蚀机理分（FK）按腐蚀环境分（GHJ ）按腐蚀破坏形态分（ABCDE）A均匀腐蚀B局部腐蚀C晶间腐蚀D断裂腐蚀E氢损伤F化学腐蚀G海水腐蚀H介质腐蚀J土壤腐蚀K电化学腐蚀1.11压力容器用材料的常规力学性能指标主要有（ABDJ），制造工艺性能包括（BEFGH I）A强度B硬度B热处理性D韧性E可锻性F可焊性G切削加工性H研磨性I冲压性J 塑性1.12普通螺栓用（BG ）钢，常用传动轴用（BC）钢，锅炉管道用（ADE ）钢A 20#B 35#C 45#D 12CrMoE 15CrMoF 16MnG A31.13安全阀按整体机构及加载机构不同分（ABC ），锅炉蒸汽主气包用安全阀为（B ）空压系统气包用安全阀为（ B ）。
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《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
㈡、滚动转子式
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
这种机型可用于真空泵和压缩机
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
滚动转子式压缩 机的工作过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
(三)、 螺杆式
螺杆机械可以作为泵、压缩机、膨胀机使用。它们能 处理很多种工作流体，其中有液体、气体、干蒸气、 有相变发生的多相混合流。它们的运行模式可以是 干式、喷油、压缩或者膨胀过程中喷入其它的流体。
螺杆式流体机械是利用相互啮合螺杆的旋转运动，把 流体封闭在啮合腔内，将流体从吸入端沿着螺杆轴 向连续推进至排出端。
螺杆式流体机械的种类主要有两种：单螺杆和双螺杆
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
单螺杆
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
工作过程
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
㈠、滑片式 Sliding Vane Compressor
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滑片式结构可作为泵、压缩机、真空泵使用 喷油滑片压缩机的单级压力比可达8~10，用于中、 小型压缩空气装置、小型空调制冷装置中，空气 压缩机的排气量范围为1~20m3/min，制冷压缩机的 排气量小于1m3/min，在石油、化学、食品、建筑 行业中，无油滑片压缩机用来输送各种气体、粉 尘或颗粒物料。
a）PC型；b）PP型；c）CP型；d）CC型
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
1-螺与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
1-经济器组件 2-能量调节组件 3-主转子轴 4-电动机定子 5-吸气过滤器 6-电动机转子 7-星轮 8-油池
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双螺杆式压缩机
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
双螺杆式压缩机的工作过程
Double Screw Compressor
㈣、涡旋式 Scroll Compressor
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
3．结构简单，体积小，质量轻，可靠性高 涡旋式压缩 机构成压缩室的零件数目与滚动转子式及往复式的零 件数目之比为1：3：7，所以涡旋式的体积比往复式小 40％，质量轻15％；又由于没有吸气阀和排气阀，易 损零件少，加之有轴向、径向间隙可调的柔性机构， 能避免液击造成的损失及破坏，故涡旋式压缩机的运 行可靠性高；因此，涡旋式压缩机即使在高转速下运 行也保持高效率和高可靠性，其最高转速可达13000r ／min。 缺点：需要高精高的加工设备和精确的装配技术。
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涡旋式压缩机的工作过程
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涡旋式压缩机
Scroll Compressor
吸气 排气
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卧式涡旋压缩机 日立公司
Using R-22 refrigerant the compressor has an extended cooling range from -45°C to +5°C.
HITACHI horizontal scroll compressor for refrigeration application ， 1988，as the world's first.
用于冷藏、 冷冻柜
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1、效率高 涡旋式压缩机的吸气、压缩、排气过程 是连续单向进行，因而吸入气体的有害过热小；相 邻工作腔间的压差小，气体泄漏少；没有余隙容积 中气体向吸气腔的膨胀过程，容积效率就高，通常 高达95％以上；动涡旋体上的所有点均以几毫米的 回转半径作同步转动，所以运动速度低，摩擦损失 小；没有吸气阀，也可以不设置排气阀，所以气流 的流动损失小。涡旋式压缩机的效率比往复式约高 10％。涡旋式、往复式、滚动转子式三种压缩机的 容积效率vv和等熵效率与压力比相比，涡旋式要优 越得多。 2．力矩变化小，振动小，噪声低，压缩机运转平稳； 又因为涡旋式压缩机吸气、压缩、排气是连续进行 的，所以进排气压力的脉动很小，所以振动小，噪 声低。
第七章 容积式压缩机和泵
第一节 结构形式与工作原理
第二节 压缩机的排气量调节
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
第一节 结构形式与工作原理
容积型压缩机和泵
（按压缩机部件运动特点分）
往复式
回转式
（按结构特点分）
活塞式
滚动
转动式
滑 片 式
单螺 杆式
双螺 杆式
涡 旋 式
罗 茨 式
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往复式压缩机工作过程
吸气过程
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压缩过程
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排气过程
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膨胀过程
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活塞式压缩机P-V图
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二、回转泵与压缩机
结构特点： (1) 、星轮在螺杆轴线两侧对称配置，作用 在螺杆上的径向气体力互相抵消。两排 气孔口呈径向，使螺杆两端间有可能设 置引气通道，让端面上的气体力平衡。 因此，动力平衡性好。 (2)、 螺杆旋转一周，一个基元容积完成 两次吸气、压缩、排气循环，相当于一 台六缸双作用的活塞压缩机。因此，排 气量相同时，它比其它回转式机型的结 构尺寸小。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
罗茨式
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
第二节 压缩机的排气量调节
一、活塞压缩机的排气量
活塞压缩机的排气量:在压缩机排气端测得的 单位时间内排出的气体容积值，换算到第一级 进口状态的压力和温度时的数值 。
活塞压缩机的 行程容积
Vh
4
D Si
2
排气量调节
• 目的：当耗气量小于排气量时，采取措施 减小排气量使两者相等。 • 常用的调节方法有作用于驱动、管路、气 缸部位的。 转速调节（用于驱动） 管路调节（管路） 余隙调节、滑阀调节（气缸）
思考题
• 试写出不同结构、不同用途的容积式压缩 机的名称。 • 容积式压缩机有哪些主要的类型，试简述 其各自的特点及应用场合。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
涡旋流体机械可以用于泵、压缩机、膨胀机、发动 机、风机、真空泵。 涡旋泵的工作介质为粘性 液体，其工作过程只有吸液和排液过程。立式和卧 式全封闭涡旋压缩机用于制冷和热泵技术，其功率 范围为0.75~11KW，汽车空调系统采用开启式涡旋 压缩机，其吸气容积为60~150CM3/转，用于轿车和 中型车的空调。 压缩是膨胀的逆过程，压缩机 稍加改装便可成涡旋膨胀机，它可作制冷和低温工 业的能量回收装置、能源领域的动力回收装置。
回转泵与压缩机是工作容积作回转运动的 容积式流体机械，它们是依靠容积的周期性变 化来实现流体的增压与输送，其容积的变化是 通过气缸里的一个或几个转子作旋转运动来实 现的。 同一型式的泵与压缩机的结构基本相同， 只是回转泵无内压缩过程。
《能源与动力装置基础——容积式压缩机和泵》
回转泵与压缩机的型式和结构种类较多，一 般按元件的特征命名，应用广泛的有：滑片式、 滚动转子式、螺杆式、涡旋式、罗茨式。 回转压缩机运行中，当气体受到压缩时，将液体 喷入工作腔，吸收气体的压缩热，降低排气温度，这 类机器称为喷液回转压缩机。所喷的液体可以是水、 油、制冷剂、其它液体。喷液机型应考虑相关零部件 的防腐、防锈措施。若工作腔为干式运行，则称为无 润滑、或无油、或干式机器。 喷液作用：润滑、密封、降温、降噪