
壓氣機主要有引射式,葉輪式,活塞式三大類,其中葉輪式應用最為廣泛,又可分為離心式與軸流式兩類,兼有兩類特點的稱為混合式壓氣機。
離心壓氣機的特點是單級增壓比高,穩(wěn)定工作范圍廣,具有較好的抗腐蝕能力,能用單級離心壓氣機實現多級軸流壓氣機的增壓效果。它的發(fā)展歷史起始于18世紀,帕潘最早提出了離心式葉輪機械的設計方法,在他出版的著作中提出了離心泵的設計方法,從此離心式葉輪機械開始得到發(fā)展。19世紀,歐拉建立了離心式機械的基本能量方程??ㄖZ則提出了流體更好進入葉輪的零攻角狀態(tài)以及減小葉輪出口動能以獲得高效率的想法,根據他的理論葉擴壓器開始應用于離心式壓氣機中。20世紀,弗蘭克.惠特爾發(fā)明的雙向進氣單級離心壓縮機使得單級壓比大幅提高,標志著離心式壓氣機的發(fā)展進入了新的階段。而我國著名科學家吳仲華教授提出的兩簇流面理論使得離心式壓氣機內部的三元流場問題得以求解。許多學者運用這一理論對壓氣機進行了深入的研究并取得了很多成果。
而軸流式壓氣機結構緊湊,便于安排較多的級數,且效率較高,空氣在其中主要延軸向流動。由轉子和靜子兩部分組成。由一排轉子葉片和一排靜子葉片組成一級,單級的增壓比很小,為了獲得較高的增壓比,一般都采用多級結構??諝庠趬簹鈾C中被逐級增壓后,密度和溫度也逐級提高。1853年,法國工程師圖內爾提出了多級和軸流壓氣機的概念,1904年查爾斯帕森斯,研制出了真正意義上的軸流式壓氣機。此時螺漿理論和孤立葉形理論得到了運用。由于葉柵空氣動力學的發(fā)展和大量平面葉柵實驗的支持,壓氣機技術不斷的提高。20世紀30年代美國NACA和英國RAE展開合作,研制出了多種軸流壓氣機,其中的許多技術在現在仍有使用價值。而三維粘性流場分析問題的解決使得軸流式壓氣機的發(fā)展更進一步。
以上是葉輪式壓氣機的發(fā)展歷程,而在現代隨著技術的發(fā)展壓氣機技術已經接近空氣動力學效率的最高極限,但是人們仍在追求進一步的提升如更加精準的葉片型線,更好的擴壓器,可動形狀的導流葉片擴壓器和回流器和密封技術的改善。
在工程運用上,壓氣機是燃氣渦輪發(fā)動機的重要組成部分。在渦輪發(fā)動機中壓氣機的主要作用是:將進入發(fā)動機的空氣壓力提高,為燃燒室提供高壓空氣,以提高發(fā)動機熱力循環(huán)的效率,它向氣體傳輸機械能、完成發(fā)動機熱力循環(huán)中氣體工質壓縮過程,以提高氣體壓力。
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