壓縮機(jī)的種類有很多,在空分領(lǐng)域用得比較多的有離心式壓縮機(jī)、活塞式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)等。這些壓縮機(jī)從壓縮原理上可分為速度式和容積式兩種。螺桿式壓縮機(jī)和活塞式壓縮機(jī)為容積式。在本文中,我們介紹軸流式壓縮機(jī)和離心式壓縮機(jī)的區(qū)別均為速度式壓縮機(jī)。
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軸流壓縮機(jī)
軸流式壓縮機(jī)是連續(xù)壓縮空氣的兩種主要類型的速度式壓縮機(jī)之一。形式非常簡單的軸流式壓縮機(jī)也稱為軸流式風(fēng)機(jī)。它們被稱為軸流式壓縮機(jī),因為通過壓縮機(jī)的氣流平行于旋轉(zhuǎn)軸行進(jìn)。 典型的軸流壓縮機(jī)由一個鼓組成,其上裝有特定幾何形狀的葉片。當(dāng)壓縮機(jī)軸向吸入空氣并通過使空氣流過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片并在空氣上施加扭矩來增加其能量水平時?,F(xiàn)在固定葉片減慢了流體的速度并將空氣的圓周分量轉(zhuǎn)化為壓力。所以空氣以這種方式被壓縮。

世界上一些組織使用軸流式壓縮機(jī)來產(chǎn)生高壓氣流以進(jìn)行連續(xù)風(fēng)洞測試。這需要多個軸向級來實現(xiàn)較大的壓力提升,使得它們相對于其他壓縮機(jī)設(shè)計(例如離心式壓縮機(jī))而言更加復(fù)雜?,F(xiàn)代壓縮機(jī)可以使用10~15個壓縮機(jī)級。軸流式壓縮機(jī)具有效率高和流量大的優(yōu)點,尤其是在尺寸和橫截面方面。它們?yōu)榇笕萘刻峁┳罹o湊、最輕便的壓縮機(jī)設(shè)計,并為大型空分設(shè)備降低能耗。隨著航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展,軸流式壓氣機(jī)幾乎取代了離心式壓氣機(jī)。
優(yōu)點 | 缺點 | 應(yīng)用 |
流量大 | 制造難度大 | 高速船用發(fā)動機(jī) |
氣流路程短 | 價格昂貴 | 小型發(fā)電站 |
直通流,效率高 | 高啟動功率要求 | 高爐空氣 |
壓力損失小 | 對流動中斷敏感 | 深冷空分 |
在狹窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有良好的效率 | 作為單級軸流式壓縮機(jī)在增加氣體壓力方面效果不佳 | 飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動機(jī) |
離心壓縮機(jī)
離心式壓縮機(jī)依賴于旋轉(zhuǎn)葉輪到空氣的能量傳遞。離心壓縮機(jī)有一個簡單的旋轉(zhuǎn)元件,安裝在連接到原動機(jī)的軸上。 它們分為四個部分;進(jìn)氣室、離心葉輪、擴(kuò)壓器和回流器。壓縮機(jī)吸入空氣,然后經(jīng)離心壓縮機(jī)通過旋轉(zhuǎn)葉輪來提高氣體的能量,使氣體壓力提高,速度增大,溫度升高。然后通過擴(kuò)壓器擴(kuò)壓,逐漸降低空氣速度,將空氣的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。
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回流器主要起導(dǎo)向作用,使氣流順利進(jìn)入下一級壓縮。最后由出來的氣體由蝸殼排出。離心式壓縮機(jī)的一個有趣特性是,隨著葉輪速度的降低,壓縮機(jī)的容量會增加。這些壓縮機(jī)可能具有單級或多級(最多5級),并且可以在非常高的入口壓力下運行。
優(yōu)點 | 缺點 | 應(yīng)用 |
重量輕,易于設(shè)計和制造 | 穩(wěn)定工況區(qū)窄,經(jīng)濟(jì)性比較差 | 煉油廠 |
可靠、低維護(hù) | 不適合非常高的壓縮 | 化工廠 |
持續(xù)壓縮空氣供應(yīng) | 對氣體成分的變化敏感 | 天然氣加工 |
轉(zhuǎn)速范圍廣 | 需要復(fù)雜的振動安裝 | 超大規(guī)模制冷 |
無需特殊基礎(chǔ) | 喘振和阻塞現(xiàn)象 | 鋼鐵廠 |
軸流式壓縮機(jī) VS 離心壓縮機(jī)
- 離心壓縮機(jī)垂直于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動,而軸流式壓縮機(jī)中的空氣平行于旋轉(zhuǎn)軸流動。
- 通常,離心式壓縮機(jī)是一個看起來像渦輪增壓器的實心部件,軸流式壓縮機(jī)是一個扁平的圓盤,看起來像插入了單獨制造的葉片的風(fēng)扇。
- 與軸流式壓縮機(jī)相比,離心式壓縮機(jī)更易于設(shè)計和制造。
- 與軸流式壓縮機(jī)相比,離心式壓縮機(jī)可以處理更少的氣流。
- 離心式壓縮機(jī)通??梢援a(chǎn)生更大的壓差,以便通過單個壓縮級進(jìn)行高效燃燒。
- 與離心式壓縮機(jī)相反,軸流式壓縮機(jī)不易修理和維護(hù)。
- 軸流式壓縮機(jī)非常昂貴,而離心式壓縮機(jī)更便宜且工作范圍更廣。
- 離心式壓縮機(jī)的質(zhì)量流量小于15Kg/s,軸流式壓縮機(jī)的質(zhì)量流量非常大(超過100Kg/s)。
- 軸流式壓縮機(jī)的運行效率(約94%)高于離心式壓縮機(jī)(約87%)。
- 與相同尺寸的軸流式壓縮機(jī)相比,離心式壓縮機(jī)可容納的氣流要低得多,而且它們的壓力比通常較低,這意味著它們產(chǎn)生推力的效率要低得多,而且燃油效率也較低。
- 離心式壓縮機(jī)的每級壓力比高達(dá)5-7,軸流式壓縮機(jī)的壓力比較低(小于1.5)。
- 與離心式壓縮機(jī)相反,軸流式壓縮機(jī)不改變氣體的方向。