离心压缩机级的多变功和效率

离心压缩机级对于1kg有效气体所消耗的实际功，可以认为是由叶片功h_叶片、漏气损失h_漏气和轮阻损失h_轮阻三部分组成的。其中叶片功一般要占整个叶轮实际耗功的90%以上。

对于整个压缩机级来说，叶片功h_叶片还可以分为下列三部分。

1）用于在级的多变过程中（压缩过程指数为m）压缩气体使气体由级的进口压力p_j上升到级的出口压力p_c。这部分功称为多变功h_db，多变功也可表示为

2）气流在级中的流动损失Δh_流动。这部分流动损失是指气流在叶轮内和级的固定元件（扩压器、弯道、回流器、蜗壳等）中的流动损失，它占叶轮实际耗功h_实的10%～25%。

3）级的出口动能增加Δh_动能：

级的出口动能的增加，对于提高本级的压力没有好处。因此，可以作为本级的余速损失看待。

应该指出，在一般情况下，级的进出口动能的变化不大，Δh_动能一般只占叶轮实际耗功h_实的千分之几到百分之几。因此，在进出口动能变化小的情况下常常可以忽略不计。

按照上述分析，可以把压缩机级的实际耗功，即叶轮的实际耗功h_实看成是由五个方面组成的，即

图2-7所示为压缩机第一级耗功分配情况。叶轮的五个耗功方面中，多变功h_db对于衡量整个压缩机级的气体压力的升高，是具有代表性的。因此，人们在设计计算中很重视多变功h_db的计算。人们把对于升高压力具有代表性意义的多变功h_db与叶轮实际耗功h_实之比称为多变效率η_db，可表示为

图2-7 压缩机第一级耗功分配情况

离心压缩机级的多变效率η_db一般为70%～84%，在级的设计过程中，级的多变效率η_db常常按照级或级的模型试验所得的多变效率η_db来计算，或按照相似的压缩机级的多变效率来选取。

为了便于以后进行级的设计计算，根据级的多变效率η_db的概念，可以把级的多变功h_db（或称为多变能量头，或有限能量头）表示为

h_db=h_实η_db

或 h_db=h_叶片（1+β_漏+β_阻）η_db=h_叶片η_h

又或

为了评定级中气体流动情况，还把级的多变功h_db与叶片功h_叶片进行比较，这种比值称为水力效率或流动效率η_h，可表示为

从上述水力效率η_h关系式可以看出，在级的水力效率η_h相同的情况下，随着轮阻损失系数β_阻及漏气损失系数β_漏的增大，级的多变效率η_db将下降。

现在可以把多变功h_db表示为

令 ，称为能量头系数；(www.xing528.com)

或令φ_2uη_h=Ψ，称为能量头系数（又称有效能量头）。

则多变功h_db为

h_db=xu²₂

或

因此，在圆周速度u₂相同的条件下，可以用能量头系数x或Ψ来表示压缩机级的多变功h′_db的大小，即

实际功为

或

[例题2-4] 求DA 350-61型压缩机第一级的多变功h_db、级的流动损失Δh_流动、级的出口动能的增加Δh_动能、级的水力效率η_h和能量头系数x与Ψ。

已知：级的多变效率η_db=81%，级的实际耗功h_实=4880kg·m/kg，级的叶片功h_叶片=4680kg·m/kg，级的进口流速c_j=31.4m/s；级的出口流速c_c=69m/s。

解 级的多变功h_db=h_实η_db=4880×0.81=3950kg·m/kg

级的出口动能的增加为

占级的实际耗功的百分比

级的流动损失为

Δh_流动=h_叶片-h_db-Δh_动能=（4680-3950-192）kg·m/kg=538kg·m/kg

占级的实际耗功的百分比

按照本例和上例的计算结果，可知DA 350-61型压缩机第一级的耗功情况为

图2-8所示为上述耗功的分配情况。级的水力效率η_h为

η_h=η_db（1+β_漏+β_阻）=0.81×（1+0.012+0.03）×100%=84.4%

级的能量头系数x和Ψ为

其中，φ_2u=0.629（详见[例题2-1]）。

图2-8 DA 350-61型压缩机第一级的耗功分配情况