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在理想狀態(tài)下，由能量守恒定律可知，葉輪產(chǎn)生的全部能量都轉(zhuǎn)化成被壓縮氣體壓力的提高。但是實(shí)際狀況并非如此，壓縮氣體壓力的提高和各部分的能量傳遞以及能量損失密切相關(guān)，其中對壓縮機(jī)特性起重要影響的是沖擊損失和摩擦損失，它們的共同作用決定了壓縮機(jī)的特性曲線，因而，我們要從以下多個(gè)方面進(jìn)行研究分析。

氣體進(jìn)入壓縮機(jī)葉輪后，在葉輪高速旋轉(zhuǎn)的作用下，能量得到提高。在這個(gè)做功過程中，氣體的速度會發(fā)生變化，計(jì)算葉輪對氣體的做功大小和計(jì)算沖擊損失時(shí)，就必須研究壓縮氣體速度的變化規(guī)律，而葉輪出氣口氣流速度的分析也與進(jìn)氣口的分析相同。

離心壓縮機(jī)的氣體壓縮過程主要存在兩種損失，即在葉輪和擴(kuò)壓器上的沖擊損失和在葉輪和擴(kuò)壓器上的摩擦損失。兩者在判斷壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)中，扮演了重要的角色。當(dāng)然也存在其它的損失，如進(jìn)氣損失、混合損失和漏氣損失，由于這些損失很小，在計(jì)算和實(shí)際應(yīng)用中會被忽略。

由于流體沖擊在轉(zhuǎn)子和葉片擴(kuò)壓器上造成的沖擊損失在塑造壓縮機(jī)特性曲線時(shí)至關(guān)重要，目前應(yīng)用最廣泛的理論，一種是基于在切線方向上的動能損失，另一種模型假設(shè)在葉道內(nèi)的氣體流動是一個(gè)穩(wěn)壓過程。對于離心壓縮機(jī)來說，這兩種方法建立的沖擊損失模型的預(yù)測結(jié)果差異很小，主要的不同在于零損失發(fā)生時(shí)流體的入射角。

第一個(gè)模型，零損失發(fā)生在流體的入射角和葉片的安裝角相等的情況下。第二個(gè)模型并不是這樣。用第一種方法建立的模型可以使得沖擊損失曲線對稱于設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，且隨著質(zhì)量流量的平方變化而變化。當(dāng)質(zhì)量流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，沖擊損失會比在質(zhì)量高于設(shè)計(jì)流量時(shí)大得多。這使得當(dāng)流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，壓縮機(jī)的性能曲線比高于設(shè)計(jì)流量時(shí)的曲線形狀更陡峭一些。

離心壓縮機(jī)效率與理想狀態(tài)下的損失與渦輪損失、回流損失及擴(kuò)壓器將流體動能轉(zhuǎn)化為壓力的能力有關(guān)。

渦輪損失發(fā)生的主要原因是流體不能利用徑向動能流出擴(kuò)壓器?；亓鲹p失的發(fā)生是由于壓力梯度存在于葉輪尖端區(qū)域，流體不得不重新進(jìn)入葉輪，導(dǎo)致壓縮機(jī)對回流的流體進(jìn)行重新壓縮。一般來說，對于有葉輪擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)，渦流損失會比無葉擴(kuò)壓器的損失大一些，因?yàn)樵谟腥~擴(kuò)壓器的出口，有更大部分的動能是徑向的。在擴(kuò)壓器中的減速升壓過程是否有效，主要取決于擴(kuò)壓器的物理結(jié)構(gòu)。

另外，離心壓縮機(jī)效率還要考慮運(yùn)行過程中的能量傳遞。離心壓縮機(jī)的級對有效氣體所消耗的總功，可以認(rèn)為是由葉輪對氣體做功，內(nèi)漏氣損失，輪阻損失三部分組成。葉輪對氣體做功換成氣體的能量，應(yīng)注意到能量守恒是在質(zhì)量守恒的前提下得到的，即要滿足連續(xù)條件，同時(shí)，要考慮對黏性氣體都是適用的。而在離心壓縮機(jī)中，從外面加入的熱量，以及向外界放出的熱量，通常可忽略不計(jì)。

對于葉輪來說，原動機(jī)傳給葉輪的總功有理論能量頭、內(nèi)漏氣損失和輪阻損失，理論能量頭主要是以機(jī)械能的形式傳給氣體的。這些能量及損失在級內(nèi)不斷地進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動，不斷地被壓縮和膨脹而需要一定的外功，這部分外功變成了熱量傳給氣體。

當(dāng)流體在壓縮機(jī)系統(tǒng)中的某個(gè)橫斷面上達(dá)到聲速時(shí)，流體就會發(fā)生阻滯現(xiàn)象。阻滯流量取決于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，葉輪在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高時(shí)，所能承受的極限流量也會變大。

由于流體的能量與質(zhì)量流量成正比，壓縮機(jī)壓力升高時(shí)，通過能量傳遞會對進(jìn)口溫度，比熱容等多個(gè)因素產(chǎn)生影響。為了建立流量壓力升高的模型，也要考慮喘振工況，其值決定了旋轉(zhuǎn)葉片在反方向提供給流體的阻力。在流量為負(fù)時(shí)，壓縮機(jī)可以認(rèn)作是偏正壓力的節(jié)流裝置。在壓縮機(jī)實(shí)際工作中，為了生產(chǎn)安全的需要，應(yīng)當(dāng)盡量避免進(jìn)入喘振區(qū)，同時(shí)，負(fù)流量在實(shí)際中無法測量，在工程上只需要畫出正流量時(shí)的出口特性曲線。

離心壓縮機(jī)通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)對氣體做功，使氣體的壓力得到提高，同時(shí)氣體的溫度也隨之提高。如果在轉(zhuǎn)速一定，入口條件也一定的情況下，壓縮機(jī)的溫度比是一個(gè)定值。

反映離心壓縮機(jī)級的主要參數(shù)為壓力比、效率及流量。為了便于把級性能清晰地表示出來，常常在一定的進(jìn)口氣體狀態(tài)及某個(gè)轉(zhuǎn)速下，用不同流量時(shí)的級壓力或出口壓力、級效率與進(jìn)口流量表示出來。若忽略動能的變化，葉輪對氣體所做的功主要用來提高氣體的壓力和克服流動損失。所以，要知道不同流量下壓力提高的情況，還要知道不同流量下流動損失的大小。

在設(shè)計(jì)工況下，氣流方向基本上和葉片方向一致，分離沖擊損失小；當(dāng)流量增大或減小時(shí)，分離沖擊損失增大。離心壓縮機(jī)機(jī)理模型在仿真時(shí)，壓縮機(jī)的溫度、壓力、流量以及其它成分均來自現(xiàn)場DCS讀取的過程數(shù)據(jù)。一般在設(shè)計(jì)工況附近，壓縮機(jī)有最高效率，流動情況最完善；當(dāng)流量增大時(shí)，由于摩擦損失和沖擊損失明顯增大，級效率將下降；當(dāng)流量減小時(shí)，分離沖擊損失明顯減小。

此外，由于流量減小，相對的漏氣損失和輪阻損失也增大，所以也使級效率降低。壓縮機(jī)性能不僅反映了級壓比、效率等與流量的關(guān)系外，也反映了級的穩(wěn)定工況范圍的大小。