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壓縮機
來源:互聯網

壓縮機(compressor),是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械,是制冷系統的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體,對其進行壓縮后,向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體,為制冷循環提供動力。

依據工作原理可以把壓縮機分為容積型壓縮機與速度型壓縮機。容積型又分為:往復式壓縮機、回轉式壓縮機;速度型壓縮機又分為:軸流式壓縮機、離心式壓縮機和混流式壓縮機。按用途分類就是根據被壓縮氣體的名稱或壓縮機在工藝過程中的作用對其進行分類。壓縮機的主要性能包括輸入、輸出功率,性能系數,制冷量,啟動電流、運轉電流、額定電壓、頻率,氣缸容積,噪音等。其中,制冷量指工作每小時從被冷卻物體所帶走的熱量,熱量用J/h或W表示。壓縮機制冷量大小又隨著工況條件的變化而變化,工況條件不同,制冷量大小也不同。

壓縮機工作時,活塞由曲柄連桿結構帶動,將旋轉運動轉變為活塞的往復直線運動,在氣缸內周期性地壓縮氣體。活塞運動隨著曲柄的轉速而定,轉速愈高,活塞的往復次數愈多。反之則愈少。每一個周期的工作均可分為膨脹﹑吸氣,壓縮、排氣4個過程。

壓縮機用途繁多,但歸納起來可分成以下幾大類;(1)氣體與氣體或氣體與液體在壓力條件下合成相應的新產品;(2)某些氣體能在壓力下聚合成相應的產品;(3)氣體或混合氣體通過壓縮、冷卻、膨脹而液化,由此可以實現氣體液化運輸;(4)壓縮空氣作為推動其他機械或器械的動力。

簡史

中國是一個文明古國,早在三、四千年前,我們的祖先便用獸皮做成“皮老虎”用于壓氣鼓風從事冶煉技術;公元31年,東漢杜詩創造了用水力鼓風的設備——排水;一直沿用到現在的木制“風箱”,可以說“風箱”是現代活塞式壓縮機的雛形。

1757年英國人威爾肯杜( WilKinson)制造出“金屬風箱”有兩個氣缸,由水輪機驅動。1777年瓦特( watt)進一步設計了由蒸汽驅動的壓縮機。

1829年到1830年在英國和法國相繼提出了多級結構的壓縮機。1849年馮·雷遜(VonRathen)在多級壓縮機中又采用級間冷卻。

1834年,醫生潘根(PerKing)發明了世界上第一臺活塞制冷機,壓縮機進入人工制冷領域,當時用的制冷劑是乙醚,40年后第一臺工業用的氨壓縮制冷機由林德(Lin de)創造出來。

1877年宋梅婁(Sommeiler)發明了風鉆,開始了用空氣作為傳遞力能的介質,使壓縮機應用更加廣闊。同年,第一次通過壓縮,冷卻及膨脹實現了氧的液化。1892年,實現空氣的液化,從此為分離空氣獲得氧、氮及其他稀有氣體創造了條件。

1911年,第一套合成氨裝置投入生產,從此壓縮機進入化學領域,并成為化工廠中極其重要的設備。

1939年,第一臺超高壓壓縮機問世,其排氣壓力為1500× 10N /m2用于高壓聚乙烯的生產。

當氣閥及滑動密封技術得到進一步發展后,活塞式壓縮機又得到較大的改進,1916年柯勃林(Corblin)發明了膜式壓縮機,1934年又采用了具有自潤滑性能的石墨作密封元件,實現了氣缸不用油潤滑,1935年,蘇爾壽(Sulzer)公司研制成了利用曲折密封原理的迷宮式密封壓縮機,取消了金屬密封元件。由于它經適當改制后具有其他方式不可比擬的優越性,因此得到推廣,已成為現在實現氣缸無油潤滑的主要手段。

20世紀40年代末到70年代這幾十年中隨著世界生產力的發展,科學技術及工藝的進步,活塞式壓縮機得到很大發展和進步。首先,壓縮機的可靠性和耐久性已大大提高,連續運行8000h而中間無修理;第二,由于采用了低的閥隙流速和大的緩沖容積,使壓縮機功率消耗進一步降低;第三,在大中型范圍內,由于采用了對動式等動力平衡性能好的結構形式,使壓縮機轉速成倍提高,從而使壓縮機的尺寸和重量相對減小,最后,在一定壓力范圍內,氣缸能比較容易地實現無油潤滑,使被壓縮的氣體不再為油所污染。

工作原理

壓縮機工作時,活塞由曲柄連桿結構帶動,將旋轉運動轉變為活塞的往復直線運動,在氣缸內周期性地壓縮氣體。活塞運動隨著曲柄的轉速而定,轉速愈高,活塞的往復次數愈多。反之則愈少。每一個周期的工作均可分為膨脹﹑吸氣,壓縮、排氣4個過程。

膨脹

當活塞運行到上止點時,余隙容積V。中殘留一部分排不出的高壓氣態制冷劑,其壓力略高于壓縮機的排氣壓力。當活塞從上止點開始向下止點方向運動時,該部分制冷劑蒸氣就隨之膨脹,壓力和溫度下降。此時因為氣缸內的壓力仍大于吸氣壓力,故氣閥仍然關閉,壓縮機并不吸氣。當壓力下降到與吸氣壓力相當時,膨脹過程結束。

吸氣

活塞在氣缸中繼續從上往下運動時,其頂部的氣缸容積增大,由于吸、排氣閥門處于關閉狀態,氣缸內的氣體壓力下降。當氣體壓力低于吸氣壓力時,在壓力差的作用下,吸氣閥片就被吸氣管路內的氣體頂開,吸氣過程開始,直至活塞移至下止點時,氣缸容積最大,氣體停止流入,吸氣過程結束。

壓縮

吸氣過程結束后,活塞又從下止點向上止點方向運動,這時氣缸的容積減少,氣缸內的制冷劑蒸氣受到壓縮,氣體壓力和溫度也隨之上升,于是將吸氣閥關閉。在吸氣閥和排氣閥均處于關閉的狀態下。當缸內壓力超過排氣管路中的氣體壓力時,排氣閥即被頂開,缸內氣體壓力就不再升高,壓縮過程結束。

排氣

當活塞繼續向上止點方向運動時,維持壓縮過程氣缸內壓力,使氣缸內的高溫高壓氣體克服排氣閥的重力和氣閥彈簧的彈力而不斷排入管路中,直至活塞移至上止點位置時,排氣閥關閉,排氣結束。

由以上壓縮機工作過程可知,活塞在氣缸中每往復運動一次,即曲柄每轉一圈,就會依次進行壓縮、排氣、膨脹和吸氣過程,周而復始,將蒸發器內的低壓氣體吸入,壓縮后使其成為高壓氣體排入冷凝器,在制冷系統中建立壓力差,迫使制冷劑在系統中循環流動,達到制冷的目的。

基本構造

葉輪

葉輪是離心式壓縮機中最重要的一個部件,驅動機的機械功即通過此高速回轉的葉輪對氣體作功而使氣體獲得能量,它是壓縮機中唯一的作功部件,亦稱工作輪。葉輪一般是由輪蓋、輪盤和葉片組成的閉式葉輪,也有沒有輪蓋的半開式葉輪

主軸

主軸是起支持旋轉零件及傳遞扭矩作用的。根據其結構形式。有階梯軸及光軸兩種,光軸有形狀簡單,加工方便的特點。

平衡盤

在多級離心式壓縮機中因每級葉輪兩側的氣體作用力大小不等,使轉子受到一個指向低壓端的合力,這個合力即稱為軸向力。軸向力對于壓縮機的正常運行是有害的,容易引起止推軸承損壞,使轉子向一端竄動,導致動件偏移與固定元件之間失去正確的相對位置,情況嚴重時,轉子可能與固定部件碰撞造成事故。平衡盤是利用它兩邊氣體壓力差來平衡軸向力的零件。它的一側壓力是末級葉輪盤側間隙中的壓力,另一側通向大氣或進氣管,通常平衡盤只平衡一部分軸向力,剩余軸向力由止推軸承承受,在平衡盤的外緣需安裝氣封,用來防止氣體漏出,保持兩側的差壓。軸向力的平衡也可以通過葉輪的兩面進氣和葉輪反向安裝來平衡。

推力盤

由于平衡盤只平衡部分軸向力,其余軸向力通過推力盤傳給止推軸承上的止推塊,構成力的平衡,推力盤與推力塊的接觸表面,應做得很光滑,在兩者的間隙內要充滿合適的潤滑油,在正常操作下推力塊不致磨損,在離心壓縮機起動時,轉子會向另一端竄動,為保證轉子應有的正常位置,轉子需要兩面止推定位,其原因是壓縮機起動時,各級的氣體還未建立,平衡盤二側的壓差還不存在,只要氣體流動,轉子便會沿著與正常軸向力相反的方向竄動,因此要求轉子雙面止推,以防止造成事故。

聯軸器

由于離心壓縮機具有高速回轉、大功率以及運轉時難免有一定振動的特點,所用的聯軸器既要能夠傳遞大扭矩,又要允許徑向及軸向有少許位移,聯軸器分齒型聯軸器和膜片聯軸器,目前常用的都是膜片式聯軸器,該聯軸器不需要潤滑劑,制造容易。

機殼

機殼也稱氣缸,對中低壓離心式壓縮機一般采用水平中分面機殼,利于裝配,上下機殼由定位銷定位,即用螺栓連接。對于高壓離心式壓縮機則采用圓筒形鍛鋼機殼,以承受高壓。這種結構的端蓋是用螺栓和筒型機殼連接的。

擴壓器

氣體從葉輪流出時,它仍具有較高的流動速度。為了充分利用這部分速度能,以提高氣體的壓力,在葉輪后面設置了流通面積逐漸擴大的擴壓器。擴壓器一般有無葉、葉片、直壁形擴壓器等多種形式。

彎道

在多級離心式壓縮機中級與級之間,氣體必須拐彎,就采用彎道,彎道是由機殼和隔板構成的彎環形空間。

回流器

在彎道后面連接的通道就是回流器,回流器的作用是使氣流按所需的方向均勻地進入下一級,它由隔板和導流葉片組成。導流葉片通常是圓弧的,可以和氣缸鑄成一體也可以分開制造,然后用螺栓連接在一起。

蝸殼

蝸殼的主要目的,是把擴壓器后,或葉輪后流出的氣體匯集起來引出機器,蝸殼的截面形狀有圓形、犁形、梯形和矩形。

密封

為了減少通過轉子與固定元件間的間隙的漏氣量,常裝有密封。密封分內密封,外密封兩種。內密封的作用是防止氣體在級間倒流,如輪蓋處的輪蓋密封,隔板和轉子間的隔板密封。外密封是為了減少和杜絕機器內部的氣體向外泄露,或外界空氣竄入機器內部而設置的,如機器端的密封。

離心壓縮機中密封種類很多,常用的有以下幾種:

迷宮密封

迷宮密封目前是離心壓縮機用得較為普遍的密封裝置,用于壓縮機的外密封和內密封。迷宮密封的氣體流動,當氣體流過梳齒形迷宮密封片的間隙時,氣體經歷了一個膨脹過程,壓力從P1降至右端的P2,這種膨脹過程是逐步完成的,當氣體從密封片的間隙進入密封腔時,由于截面積的突然擴大,氣流形成很強的旋渦,使得速度幾乎完全消失,密封面兩側的氣體存在著壓差,密封腔內的壓力和間隙處的壓力一樣。

按照氣體膨脹的規律來看,隨著氣體壓力的下降,速度應該增加,溫度應該下降,但是由于氣體在狹小縫隙內的流動是屬于節流性質的,此時氣體由于壓降而獲得的動能在密封腔中完全損失掉,而轉化為無用的熱能,這部分熱能轉過來又加熱氣體,從而使得瞬間剛剛隨著壓力降落下去的溫度又上升起來,恢復到壓力沒有降低時的溫度,氣流經過隨后的每一個密封片和空腔就重復一次上面的過程,一直到壓力P2為止。

由此可見迷宮密封是利用節流原理,當氣體每經過一個齒片,壓力就有一次下降,經過一定數量的齒片后就有較大的壓降,實質上迷宮密封就是給氣體的流動以壓差阻力,從而減小氣體的通過量。

常用的迷宮密封用的較多的有以下幾種:平滑形、曲折形、曲折形、迷宮密封、臺階形。

油膜密封,即浮環密封

浮環密封的原理是靠高壓密封在浮環與軸套間形成的膜,產生節流降壓,阻止高壓側氣體流向低壓側,浮環密封既能在環與軸的間隙中形成油膜,環本身又能自由徑向浮動。

靠高壓側的環叫高壓環,低壓側的環叫低壓環,這些環可以自由沿徑向浮動,但不能轉動,密封油壓力通常比工藝氣壓力高0.5Kg/cm2 左右進入密封室,一路經高壓環和軸之間的間隙流向高壓側,在間隙中形成油膜,將高壓氣封住,另一路則由低壓環與軸之間的間隙流出,回到油箱,通常低壓環有好幾只,從而達到密封的目的。

浮環密封用鋼制成,端面鍍錫青銅,環的內側澆有巴氏合金,以防軸與油環的短時間的接觸,巴氏合金作為耐磨材料。浮環密封可以做到完全不泄露,被廣泛地用作壓縮機的軸封裝置。

機械密封

機械密封裝置有時用于小型壓縮機軸封上,壓縮機用的機械密封與一般泵用的機械密封的不同點,主要是轉速高,線速度大,PV值高,摩擦熱大和動平衡要求高等。因此,在結構上一般將彈簧及其加荷裝置設計成靜止式而且轉動零件的幾何形狀力求對稱,傳動方式不用銷子、鏈等,以減少不平衡質量所引起的離心力的影響,同時從摩擦件和端面比壓來看,盡可能采取雙端面部分平衡型,其端面寬度要小,摩擦副材料的摩擦系數低,同時還應加強冷卻和潤滑,以便迅速導出密封面的摩擦熱。

干氣密封

隨著流體動壓機械密封技術的不斷完善和發展,其重要的一種密封型式螺旋槽面氣體動壓密封即干氣密封在石化行業得到了廣泛的應用。相對于封油浮環密封干氣密封具有較多的優點:運行穩定可靠易操作,輔助系統少,大大降低了操作人員維護的工作量,密封消耗的只是少量的氮氣,既節能又環保。

螺旋槽面干氣密封。它由動環1、靜環2、彈簧4、O形環3、5、8,組裝套7及軸6組成。圖6-7所示為動環表面精加工出螺紋槽而后研磨、拋光的密封面。一般來講螺旋槽深度約2.5~10μm,密封環表面平行度要求很高,需小于1μm,螺旋槽形狀近似對數螺旋線。

當動環旋轉時將密封用的氮氣周向吸入螺旋槽內,由外徑朝向中心,徑向方向朝著密封堰流動,而密封堰起著阻擋氣體流向中心的作用,于是氣體被壓縮引起壓力升高,此氣體膜層壓力企圖推開密封, 形成要求的氣膜。此平衡間隙或膜厚h典型值為3μm。這樣,被密封氣體壓力和彈簧力與氣體膜層壓力配合好,使氣膜具有良好的彈性既氣膜剛度高,形成穩定的運轉并防止密封面相互接觸,同時具有良好剛度的氮氣膜可有效的阻止被介質的泄漏。

干氣密封作用力情況正常運轉條件下該密封的閉合力(彈簧和氣體作用力)等于開啟力(氣膜作用力),當受到外力干擾,間隙減小,則氣體剪切率增大,螺旋槽開啟間隙的效能增加,開啟力大于閉合力,恢復到原間隙,若受到外擾間隙增大,則間隙內膜壓下降,開啟力小于閉合力,密封面合攏恢復到原間隙 。

軸承

離心式壓縮機有徑向軸承和推力軸承。徑向軸承為滑動軸承,它的作用是支持轉子使之高速運轉,止推軸承則承受轉子上剩余軸向力,限制轉子的軸向竄動,保持轉子在氣缸中的軸向位置。

徑向軸承

徑向軸承主要有軸承座、軸承蓋、上下兩半軸瓦等組成。

軸承座:是用來放置軸瓦的,可以與氣缸鑄在一起,也可以單獨鑄成后支持在機座上,轉子加給軸承的作用力最終都要通過它直接或間接地傳給機座和基礎。

軸承蓋:蓋在軸瓦上,并與軸瓦保持一定的緊力,以防止軸承跳動,軸承蓋用螺栓緊固在軸承座上。

軸瓦:用來直接支承軸頸,軸瓦圓表面澆巴氏合金,由于其減摩性好,塑性高,易于澆注和跑合,在離心壓縮機中廣泛采用。在實際中,為了裝卸方便,軸瓦通常是制成上下兩半,并用螺栓緊固,目前使用巴氏合金厚度通常在1~2mm。

軸瓦在軸承座中的放置有兩種:一種是軸瓦固定不動,另一種是活動的,即在軸瓦背面有一個球面,可以在運動中隨著主軸撓度的變化自動調節軸瓦的位置,使軸瓦沿整個長度方向受力均勻。

潤滑油從軸承側表面的油孔進入軸承,在進入軸承的油路上,安裝一個節流孔板,借助于節流孔板直徑的改變,就可以調節進入軸承油量的多少,在軸瓦的上半部內有環狀油槽,這樣使得潤滑油能更好地循環,并對軸頸進行冷卻。

推力軸承

推力軸承與徑向軸承一樣,也是分上下兩半,中分面有定位銷,并用螺栓連接,球面殼體與球面座間用定位套筒,防止相對轉動,由于是球面支承或可根據軸撓曲程度而自動調節,推力軸承與推力盤一起作用,安裝在軸上的推力盤隨著軸轉動,把軸傳來的推力壓在若干塊靜止的推力塊上,在推力塊工作面上也澆鑄一層巴氏合金,推力塊厚度誤差小于0.01~0.02mm。

基本分類

按工作原理分類

依據工作原理可以把壓縮機分為容積型壓縮機與速度型壓縮機兩大類。容積型又分為:往復式壓縮機、回轉式壓縮機;速度型壓縮機又分為:軸流式壓縮機、離心式壓縮機和混流式壓縮機。

容積式壓縮機是用機械的方法把有限容積內的氣體進行壓縮,常見的有往復活塞式,回轉轉子式,回轉滑片式,渦旋式和回轉螺桿式等,其中往復式壓縮機是小型和中型商用制冷系統中應用最多的一種壓縮機,螺桿式壓縮機主要用于大型商用和工業系統,回轉式壓縮機、渦旋式壓縮機主要用于家用和小容量商用空調裝置。離心式壓縮機是通過渦輪高速旋轉,把氣體加速到很高的速度后送進渦殼內擴壓,把氣流速度的動能轉為氣體壓力能的裝置,廣泛用于大型樓宇的空調系統。

往復活塞式壓縮機

往復活塞式(曲柄連桿活塞式)是最基本的和廣泛使用的壓縮機,也是壓縮循環熱力學分析的基礎,為各類壓縮機的參照。

斜盤式壓縮機

斜盤式或搖板活塞壓縮機用旋轉的斜盤轉動帶動在圓盤槽內活塞桿的往復運動,比曲柄連桿結構更緊湊,且技術成熟,可靠性好,主要應用于工況惡劣的汽車空調機。

渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是近年剛發展起來的一種壓縮機,它有一個渦旋定子和一個渦旋轉子及上下渦旋端板間所組成的月牙形氣缸容積。渦旋呈漸開線,渦轉子與定子中心相距等于曲軸的旋轉半徑,曲軸的轉動通過十字連接環轉化為渦轉子在線旋轉半徑畫的圓圈上作平動,由于渦轉子與定子的渦線基本相同,兩渦線始終有兩個嚙合線。隨曲軸轉動嚙合線位置的改變,月牙容積也不斷從大變小,氣體不斷地被吸入,壓縮和排出。渦旋壓縮機由兩個嚙合線把端扳間的容積分作三室,每一旋轉中都進行著吸氣,壓縮和排氣過程。因為這種壓縮機無進排氣閥,體積緊湊,效率高,市場看好。

螺桿式壓縮機

螺桿式壓縮機主要由一對嚙合螺桿(有凸半圓斷面齒形叫陽轉子,有凹半圓斷面齒形叫陰轉子)和殼體組成。螺桿壓縮機由于工作平穩,噪聲低,效率高,調節性好,已在中,大型空調中獲得廣泛應用。螺桿壓縮機主要采用水冷冷凝器。

滾動轉子式壓縮機

滾動轉子式壓縮機是由圓筒形氣缸與偏心的轉子的接觸線和可滑動葉片組成的氣室的容積改變來工作的。

旋葉滑動葉片式壓縮機

其葉片有單葉和多片,有裝在氣缸壁上,由彈簧類裝置使葉片一端能始終彈性地壓接觸在轉子圓面上;葉片裝在轉子上,則依靠離心力使滑片一端能始終彈性地壓接觸在氣缸內圓壁上。后者又稱旋葉式,這時氣缸可以是橢圓形,而轉子的直徑與橢圓氣缸短軸相等。

回轉轉子式壓縮機

羅茨鼓風機是由一對啞鈴形轉子嚙合運動完成吸氣,壓縮和排氣過程的。

離心式壓縮機

(a)為多級離心式壓縮機軸剖面的示意圖,(b)、(c)分別為單級離心式壓縮機的軸斷面和軸剖面示意圖。該類壓縮機轉速高,流量大,在制冷系統中主要用于制冷量在800 kW以上的場合。多級離心式壓縮機是燃氣輪機的重要組成配套設備部分,在航空發動機上,壓縮機的性能直接影響推重比。

按應用領域分類

按用途分類就是根據被壓縮氣體的名稱或壓縮機在工藝過程中的作用對其進行分類。例如,壓縮氫氣的壓縮機稱為氫氣壓縮機,壓縮石油氣的壓縮機稱為石油氣壓縮機,壓縮空氣的壓縮機稱為空氣壓縮機,還有二氧化碳壓縮機、乙烯壓縮機等。根據壓縮機在工藝流程中的作用命名,如循環壓縮機、冰機等。

性能指數

參考資料

應用領域

壓縮機用途繁多,但歸納起來可分成以下幾大類;

(1)氣體與氣體或氣體與液體在壓力條件下合成相應的新產品,例如氮與氫在壓力下合成氨,氨與二氧化碳合成尿素等;

(2)某些氣體能在壓力下聚合成相應的產品,例如聚乙烯聚丙烯等;

(3)氣體或混合氣體通過壓縮、冷卻、膨脹而液化,由此可以實現氣體液化運輸,如液化天然氣裝船運輸等;若要液體蒸發吸收周圍的熱量,使周圍物質降溫,便是“制冷”,或將混合氣體液化后按各組分不同的蒸發溫度逐一分離,例如用氨、丙烯作為工作介質進行制冷;將空氣液化后分離出氧、氮等,或將石油、天然氣裂解后的原料氣分離出各種相應氣體等;

(4)壓縮空氣作為推動其他機械或器械的動力,例如,爆破用的鉆孔機械、風動工具、車輛制動、門窗啟閉等。此外,如軍事上用于潛艇沉浮、魚雷導彈發射等也都應用壓縮空氣。

石油煉制工業

在石油工業中,壓力下加氫的各種工藝是新近發展起來的壓縮機應用新領域。它需要兩種壓縮機:新氫供應壓縮機和循環氫壓縮機。前者是反應過程實際消耗掉的氫;后者是系統中因反應消耗了部分氫而壓力降低,需要進行增壓后再參與反應過程。因為氫的密度小,要求的壓力又高,且常需要作流量調節,因此新氫壓縮機應用往復壓縮機,也是往復壓縮機現在的一個新用戶。但是,在那些千萬噸級的大型煉油廠中,循環氫則使用離心壓縮機。

石油(天然氣)化學工業

石油化學工業代表性的產品是乙烯丙烯。由乙烯聚合而成的低密度聚乙烯與高密度聚乙烯尤如鋼、鐵一樣,其生產量的多少也代表一個國家工業水平。在現代化生產中,乙烯生產規模單個企業已達年產100 x104t,其流程中所用的裂解:氣壓縮機及乙烯、丙烯冷凍機均應用離心壓縮機。其他如甲烷、氫等的壓縮使用往復壓縮機。氣態的乙烯、丙烯除作為低溫冷凍劑外,可直接用于制造乙丙橡膠、聚氯乙烯塑料、丙烯腈纖維等。但是,很大部分會制成低密度或高密度聚乙烯顆粒狀固體產品,它們都只有高壓下才能聚合,尤其是低密度聚乙烯,其聚合壓力需320MPa(現在有降為150MPa的趨勢)。如此高的壓力只能使用往復壓縮機,它包括一次機將氣體壓力提高到20MPa,再由二次機將氣體壓力從20MPa提高到終壓,高密度聚乙烯的聚合壓力為20MPa。

傳統化工領域

傳統化工領域主要指合成氨、合成甲醇、合成尿素,生產氫等。這些產品所需原料也可以是石油與天然氣,也稱為煤化工。氨合成塔的效率約為12%,即在合成塔內僅有一小部分氮、氫合成了氨,故合成塔出來的氣體要經冷卻,使已合成的氨冷凝而與原料氣分離,這就需要用冷凍設備。通常使用以氨為制冷劑的往復壓縮機。從合成塔出來的氣體在經冷卻與分離掉氨后,壓力便降至28MPa左右,需要再增壓后進入合成塔,這種增壓壓縮機也用往復式,一般稱為循環壓縮機。若應用螺桿壓縮機與往復壓縮機串聯運行,低壓縮級由螺桿壓縮機來完成。在中國螺桿式單機可達 800m'/min;采用噴水內冷卻,單級壓力比可達e=6 以上,即可抵償第一、二級氣缸與相應的中間冷卻器。螺桿不懼怕焦油與粉塵,相反還可起到密封螺桿齒隙的作用。螺桿壓縮機還可直接由工業渦輪機驅動,以減少企業電力消耗,并且減少了一、二級氣閥因焦油與粉塵阻塞遭至的損壞與維修,以及一、二級氣缸的潤滑油消耗(通常每噸氨為2kg左右)。

發展趨勢

壓縮機的發展趨勢是輕量化、低耗能、高性能型的壓縮機,就耗能來講,變排量空調壓縮機比定排量耗能要低,內控變排量壓縮機使用越來越廣泛。隨著油耗法規的加嚴,外控變排量壓縮機的使用是未來必然發展趨勢。

高效率葉輪

隨著三元粘性流場分析設計技術的發展,葉輪的壓縮效率越來越高。根據實踐經驗和查閱這方面的文獻資料,得出的結論是對中等流量系數的葉輪,在馬赫適合的情況下,效率最高可以達到96%,也就是說,在葉輪中只有4%的流動損失。當然,這并不是說高效率葉輪開發已經沒有多少空間了,例如:大流量系數葉輪的采用,會大大減小壓縮機的徑向尺寸,降低制造成本;在壓縮機氣體密度變化較大的情況下,葉輪選型經常遇到的是最后幾個葉輪會越來越窄,這時應該選擇小流量系數葉輪以適當增加葉輪寬度,為制造工藝創造有利條件。因此說葉輪的開發還有很大空間可做。以下為開發高效率葉輪的幾個方向:

高能頭葉輪

當前壓縮機市場競爭激烈,壓縮機制造商們都在設法降低成本。在同樣的設計參數下,減少壓縮機葉輪數量進而縮短軸向跨距和減少缸體數目,都對產品的技術競爭力有益處。實現上述目的的有效辦法是提高單級壓比。高壓比離心葉輪過去廣泛應用于航空領域,單個葉輪壓比可以達到7~11。由于其內部流動增加了激波損失,開發高壓比條件下的高效率葉輪具有挑戰性。石油化工行業氣體種類繁多,氣體物性和壓縮機壓比關系很大。由于人們習慣于用能量頭替代壓比來衡量葉輪對氣體做功的能力,所以說對于合成氣壓縮機的研發方向就是提高單級能量頭。這些高能頭葉輪基本上都是典型的跨音速葉輪,通道內部流動包涵復雜的激波結構及激波與邊界層的相互作用。

標準規范

參考資料

參考資料 >

(經典資料)離心壓縮機工作原理及結構.搜狐網.2023-12-05

我國離心壓縮機的發展歷程及未來技術發展方向.中國期刊網.2023-12-05

國家標準目錄查詢.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-04

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