第3章(第一节)_压气机的原理和特性
第三章1增压技术
压气机的热力学过程
---多变指数的推导
W*=Wad*+ Wv + Wr=Wn* +Wr
Wn* = Wad*+ Wv
由上式可以推出实际过程的平均多变指数。
n
k
Wr
n 1 k 1 R T4* T1*
(3-6)
18
空气在进口段中的流动
---进口的形式(1)
车辆用增压器的进口型式一般为圆锥形或圆柱形，图
会对叶片产生巨大的应力，其强度较差，不宜于在
高速旋转工况下使用。
31
空气在叶轮内的流动
---工作叶轮的形式(3)
压气机工作叶轮的叶片形状，也可分为前弯、径向、
后弯三种，如上图所示。(a)前弯叶片，(b)径向叶
片，(c)后弯叶片。
32
空气在叶轮内的流动
---工作叶轮的形式(4)
前弯叶片，工作叶轮可将较多的能量传递给空气，
提高增压器的响应速度，改善发动机的加速性；效率高，
压气机效率高可以改善发动机的燃油耗；特性的可工作范
围广，这是车用增压器对压气机最为重要的要求之一，因
为车用发动机的工况变化频繁，且变化范围大，只有压气
机的可工作范围广，才能保证增压器和发动机的良好匹配。
2
概述---压气机的构造(1)
压气机级由进口、工作叶轮、扩压器、集气器
所以，根据这样的变化规律，导风轮的进口安装角，
应设计成外径处角度较小，而内径处角度较大。
由上页公式还可看出，如果导风轮进口处的外径过
大，就会引起该处的相对速度w1过大，使得相对马
赫数Mw1接近或大于1，这将在气流中产生激波，而
压气机工作原理
压气机工作原理压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在各种工业领域中都有着广泛的应用。
压气机的工作原理是通过机械运动将气体压缩，从而增加气体的压力。
在本文中，我们将详细介绍压气机的工作原理及其相关知识。
首先，我们来了解一下压气机的基本结构。
压气机通常由叶轮、壳体、驱动装置和控制系统等部分组成。
叶轮是压气机中最关键的部件，它通过旋转运动将气体压缩。
壳体则起到了固定叶轮和导向气体流动的作用。
驱动装置则提供了叶轮旋转所需的动力，而控制系统则用于监测和调节压气机的运行状态。
压气机的工作原理主要包括吸气、压缩和排气三个过程。
在吸气过程中，叶轮旋转，气体被吸入并被带动旋转。
随后，气体进入叶轮，叶轮的旋转运动将气体压缩，从而增加了气体的压力。
最后，在排气过程中，压缩后的气体被排出压气机，从而完成了整个工作循环。
在压气机的工作过程中，需要注意一些关键参数的控制。
首先是压气机的进气量和出气量，这直接影响了压气机的工作效率。
其次是压气机的压力比，即压缩前后气体的压力比值，这也是衡量压气机性能的重要指标。
此外，还需要关注压气机的温度和振动等运行状态参数，以确保压气机的安全稳定运行。
压气机的工作原理涉及到流体力学、热力学等多个学科知识。
在实际应用中，不同类型的压气机有着不同的工作原理和特点。
例如离心式压气机通过离心力将气体压缩，而螺杆式压气机则是通过螺杆的旋转将气体压缩。
不同类型的压气机在不同的工况下有着各自的优势和适用范围。
总的来说，压气机是一种非常重要的工业设备，它在许多行业中都有着广泛的应用。
了解压气机的工作原理对于正确使用和维护压气机至关重要。
通过本文的介绍，希望读者能对压气机的工作原理有一个更深入的了解，从而更好地应用于实际生产中。
在工业生产中，压气机扮演着至关重要的角色，它的工作原理和性能直接影响着生产效率和产品质量。
因此，对压气机的工作原理进行深入的了解和研究，对于提高生产效率和节约能源具有重要的意义。
4-燃气轮机-第四讲 压气机工作原理及特性
影响压气机级的增压能力的因素（限制条件） 影响压气机级的增压能力的因素（限制条件）
叶片材料许用应力（强度） 叶片材料许用应力（强度）的限制 圆周速度u不能过大 圆周速度 不能过大 叶栅气动性能的限制 气流转பைடு நூலகம்角∆β不宜过大 气流转折角 不宜过大
5.轴流式压气机的级效率
6.轴流式压气机的效率和能量损失
第三章 压气机工作原理和结构
1、压气机的主要功能和分类 2、轴流式压气机的本体结构 3、压气机的级的工作原理 4、压气机的特性和通用特性曲线 5、压气机的不稳定工况
（三）压气机级的工作原理
思考题一：何为轴流式压气机的基元级？ 思考题一：何为轴流式压气机的基元级？
——用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无 用假想的同轴圆柱面切割级的叶片排所到的高度无 穷小的级。 穷小的级。 三个特征截面：
外部损失
支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失； ①支持轴承和止推轴承上的机械摩擦损失； 相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施） （相应的减损措施：采用高效轴承、适当润滑等措施） 经过高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失 高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失。 ②经过高压转子轴端与机匣之间的间隙泄漏到外界去的漏气损失。 相应的减损措施：增设气封装置） （相应的减损措施：增设气封装置）
能量损失 输 入 的 机 械 功
压气机效率： 压气机效率：
理 想 压 缩 功
Ws ηc = × 100% δ hc W ⇒ ηc = 1 − W W = Ws + δ hc
压气机的能量损失
内部损失
型阻损失（影响因素：叶型） ① 型阻损失（影响因素：叶型） a、叶栅表面附面层中产生的摩擦和脱离现象引起； 摩擦和脱离现象引起 、叶栅表面附面层中产生的摩擦和脱离现象引起； b、叶片表出口尾迹中的涡流以及与主流的掺混； 涡流以及与主流的掺混； 、叶片表出口尾迹中的涡流以及与主流的掺混 激波现象等引起的能量损失 c、在超音速气流中发生的激波现象等引起的能量损失。 、在超音速气流中发生的激波现象等引起的能量损失。 端部损失（影响因素：叶片高度） ② 端部损失（影响因素：叶片高度） 端部摩擦 二次流损失 径向间隙的漏气损失（影响因素：动静间隙大小、 ③ 径向间隙的漏气损失（影响因素：动静间隙大小、前后压差和 直径大小等） 直径大小等）
第10次课 压气机 (3)
12
喘振机理 当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一
步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使 气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时 堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机 堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下， 于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄 的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积”起来，反压 又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。
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4、双转子或三转子压气机
第五节 压气机气流控制系统
➢ 压气机容易发生喘振的工作状态和外部条件 起动及低功率状态 发动机转速（推力）下降过程 民用飞机打开反推 军机打开加力 歼击机作大过载机动飞行 使用操作不当
➢ 措施：中间级放气，双转子，进口可调导流叶片和多级 可调整流叶片并用——气流控制系统
29
4、双转子或三转子压气机
为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很 自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发 动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机 和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。 因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、 风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不 再受风扇的掣肘。
➢ 将压气机分成两个或三个转子，分别由各自的涡轮来带动，使
得一台高增压比的压气机成为两个或三个低增压比的压气机。
4、双转子或三转子压气机
为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度， 人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气 机和高压压气机工作在不同的转速之下，这样低压压气机 与低压涡轮联动形成低压转子，高压压气机与高压涡轮联 动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在 两个同心的传动轴上，当压气机的空气流量和转速前后矛 盾时，它们就可以自动调节，推迟了前面各级叶片上的气 流分离，从而增加了喘振裕度。
压气机原理
压气机原理
压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在航空、化工、能源等领域都
有着广泛的应用。
压气机的工作原理基本上是通过动态和静态两种方式来实现的，下面我们将从这两个方面来详细介绍压气机的工作原理。
首先，我们来看一下压气机的动态工作原理。
压气机通过动态压力来增加气体
的压力。
当气体通过压气机的转子叶片时，叶片将气体加速，使其动能增加，同时使气体的静压降低。
在叶片后面的扩压器中，气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
这种动态工作原理使得压气机能够以较高的效率来增加气体的压力，因此在航空发动机等领域得到了广泛的应用。
其次，我们再来看一下压气机的静态工作原理。
压气机通过静态压力来增加气
体的压力。
在压气机中，气体通过静叶片时，叶片将气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
在静叶片后面的扩压器中，气体的静压进一步增加，从而实现了对气体压力的增加。
这种静态工作原理使得压气机能够在一定范围内实现对气体压力的精确控制，因此在化工、能源等领域得到了广泛的应用。
除了动态和静态工作原理之外，压气机还有一些其他的工作原理，如离心压气
机的离心力原理、轴流压气机的轴流原理等。
这些工作原理都是基于动态和静态原理的基础上进行的进一步发展和应用，使得压气机能够更好地满足不同领域的需求。
总的来说，压气机的工作原理主要是基于动态和静态两种方式来实现的，通过
这些工作原理，压气机能够实现对气体压力的增加和控制，从而在航空、化工、能源等领域发挥着重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对压气机的工作原理有一个更加深入的了解。
3-轴流压气机原理
Lu
W12
W22
C22
C12
U
2 2
U12
2
2
2
（1）、给气流加入功叶栅中的气流动能必然发生 变化，也就是加工量体现在气流动能的变化上。 （2）三项的意义分别是：相对动能的变化量（动 叶静压的升高）、绝对动能的变化量（为静叶静压 升高做准备）、离心力做的功。
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
轴向速度Ca的选取
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
预旋的影响
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理—— 第三章轴流压气机基元级理论
基元级的无因次参数和无因次速度三角形
基元级的无因次参数有：运动反动度量Ω、流量系数Φ和能量头系数
等。关于运动反动度已在上面讲过，下面只介绍其它两个参数． 一、流量系Φ： 流量系数是气流轴向分速与圆周速度的比值．它表示着压气机的通流
能力。
ca V u Fu
式中：V——气体的容积流量，
F——垂直轴向的环形通道面积。 当流量一定时， Φ值大小直接影响通流面积。如果要求压气机 迎风面积小， Φ应取的值大。对轴流式压气机的平均半径基元级，
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
叶轮机械原理——
第三章轴流压气机基元级理论
圆周速度u的选取
03轴流式压气机c结构PPT课件
§3.3.2 压气机的静子
轴流式压气机静子主要由气缸 和静子叶片组件组成。它是压气机 中不旋转的部分
12
2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
（一）气缸
气缸是静子的核心，其他的静止 部件均固定在上面。它是整台机组的 承力骨架，承受着机组的重量、压缩 空气的内压力以及其他的作用力。
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2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
（一）气缸
分段的气缸结构优点：
1. 前后缸可采用不同材料，前段工作温度 低用铸铁，后段工作温度高用铸钢，以 便物尽其用。
2. 每段气缸较短，便于内表及叶根槽的加 工。
3. 压气机一般需在中间级放气防喘，在气 缸分段处采用一圈环状放气道，这样沿 圆周一圈流出的气流较均匀，不会对叶 片造成不均匀的激振力。
§3.3.2 压气机的静子
（3）用固紧环固定的静叶环
用可拆卸的固紧环来固定静叶环。其优点 是气缸内壁无槽道而加工简化。
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§3.3.2 压气机的静子
3 可调静叶
MS9001E
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2020/10/30
§3.3.3 转子
压气机转子是高速旋转的部件，它包括轮 盘、轴、动叶以及装在一起的其他零件。
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2020/10/30
§3.3.2 压气机的静子
（一）气缸
在机组的轴向尺寸允许时，压气机出口采用直线 通道式的扩压器较好。扩压角2γ＜10°－12 ° 时扩压效 率较高。
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2020/10/30Hale Waihona Puke §3.3.2 压气机的静子
（二）静叶
静叶的功能是把气流在动叶中获得的动 能转变为压力能，同时使气流转弯以适应下 级动叶的进口方向。工作时静叶只承受气流 作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应 考虑共振问题。通常，压气机静叶设计成直 叶片，且沿叶高各截面的型线一样。
03轴流式压气机b特性
1
z n
const
•（二），在设计转速，工作 点位于红点处。此时流量小于 设计值，压比大于设计压比。 第一级流量系数小于设计值， 由于各级压比大于设计值，导 致后面级流量系数加速变小， 此时容易出现喘振。
16:55:40
16
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四类非设计工况分析之三
cza c1a
1
z n
16:55:40
11
第11页/共75页
2.多级轴流压气机在非设计工况下级间的不协调性
末 级
第第 一二 级级
G A11c1a A2 2c2a A3 3c3a＝ Az z cza
• 若工作压比高于设计值，此时流道收缩太慢，轴向速 度逐级加速变小；
• 若工作压比低于设计值，此时流道收缩太快，轴向速 度逐级加速变大。
（ 4
D 2）
1
2(P0* P1)
0*
（ D2）
4
20*
( P0*
P1 )
P1 P0*
换算到标准大气条件下的折合流量为：
k
Gcor1
G1
101325 P0*
（2）压气机折合转速： ncor1 n
288.16 T0
（3）压气机增压比为：
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20
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三、轴流压气机通用特性曲线
什么是“特性曲线”？ 为什么要使用通用特性
曲线？
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1.压气机通用特性实验
测量截面的布置 测量参数的获得 流量的调节 反压的建立 换算特性 特性曲线的绘制