什么是离心压缩机?

[拼音]：lixin yasuoji

[外文]：centrifugal compressor

排气压力高于 0.015兆帕、气体主要沿着径向流动的透平压缩机，又称径流压缩机。排气压力低于0.2兆帕的，一般又称为离心鼓风机。离心压缩机广泛用于各种工艺流程中，用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。工业上常按用途或气体的种类命名，如高炉鼓风机和氨离心压缩机等。

离心压缩机由转子、定子和轴承等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子，转子支承在轴承上，由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件（图1）。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机（见彩图）。级由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。叶轮是离心压缩机的关键部件，有闭式和半开式两种。闭式叶轮由叶片、轮盖和轮盘组成，半开式叶轮没有轮盖。当叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用，气体从叶轮中心处吸入，沿着叶道（叶片之间通道）流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。然后，气体流经扩压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能。由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去，或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。在整个压缩过程中，气体的比容减小，温度增加。温度增加后，压缩气体需要消耗更多的能量。为了节省功率，多级离心压缩机在压力比大于3时常采用中间冷却。被中间冷却隔开的级组称为段。气体由上一段进入中间冷却器，经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩。中间冷却器一般采用水冷。每个机壳所包含的部分称为缸。离心鼓风机排气压力较低，所以一般是单缸无中间冷却的结构。

离心压缩机的主要性能参数是流量、排气压力、功率、效率和转速。描绘同一转速下的排气压力、功率和效率与流量之间的关系的曲线称为性能曲线(图2)。离心压缩机最小流量受喘振工况的限制，最大流量受阻塞工况的限制。可以采用变转速、进口节流、出口节流和可调进口导叶等方法进行调节，以扩大运行工况范围。

离心压缩机是在通风机的基础上发展起来的。20世纪初出现了压力比为 4.5的离心压缩机。50年代开始，离心压缩机制造业得到发展。1963年，美国生产出第一台合成氨厂用的14.7兆帕高压离心压缩机，采用筒型机壳代替水平剖分型机壳，又称筒型压缩机，它能承受10兆帕以上的压力。70年代，美国、意大利和联邦德国先后制成60～70兆帕高压筒型压缩机，筒体壁厚达 280毫米。80年代初排气压力已达80兆帕。离心压缩机转速一般为几千转/分以上，有的已达25000转/分以上，所需功率可达几万千瓦，流量已达10000米3/分。离心压缩机的常规叶轮是以一维流动理论为基础设计的，尚不能反映气流三维流动的复杂性质。60年代开始应用三维流动理论（见透平机械、气体动力学）设计空间扭曲叶片，以改善级的性能。

参考书目

西安交通大学透平压缩机教研室编著：《离心压缩机原理》，机械工业出版社，北京，1980。