离心式压缩机原理

本教材是流体机械及工程学科入门的基础教材之一，主要在一维定常亚声速流动、工质为热力学意义上理想气体的前提下，讲授离心压缩机的基本工作原理和热力设计方法，包括离心压缩机初步介绍、气体流动的基本概念和基本方程、能量损失及性能曲线、叶轮及固定元件、相似理论在离心压缩机中的应用、运行与调节、离心压缩机热力设计。教材注重突出分析和解决问题的思路与方法，注重培养综合运用基础理论解决实际工程问题的能力。教材中每章后面附有学习指导和建议，并配有思考题和习题。

祁大同，1949年9月生，西安交通大学能源与动力工程学院流体机械及工程系教授、博士生导师。曾担任流体机械原理课程组组长，流体机械节能与降噪课题组负责人，并曾兼任学院党委书记、副院长。2014年被评为陕西省师德标兵。作为主要参加者，曾获得国家发明三等奖、国家教委科技进步一等奖和二等奖、第五届全国发明展览会银奖、第六届全国发明展览会金奖、国家教委耕耘奖、陕西省专利金奖和中国专利很好奖等科研奖励9项15次，在靠前外期刊发表论文110多篇。曾参加国家能源局组织的天然气长输管线设备国产化研讨工作，并曾参加天然气西气东输等长输管线工程以及LNG国产化示范工程等多个项目的离心压缩机组技术方案及设备采购招标评审工作。

前言
主要符号说明
第1章离心压缩机初步介绍1
1.1压缩机的分类1
1.2表征离心压缩机性能特点的主要参数2
1.3离心压缩机通流部分的主要结构及作用3
1.4多轴离心压缩机结构及特点简介6
学习指导和建议8
思考题和习题8
第2章气体流动的基本方程和基本概念9
2.1基本假定和速度三角形9
2.2基本方程12
2.3压缩过程及压缩功19
2.4离心压缩机的效率26
2.5级中气体状态参数的变化32
2.6轴向涡流35
2.7流量38
学习指导和建议39
思考题和习题40
第3章能量损失及性能曲线42
3.1流动损失42
3.2雷诺数和马赫数对流动损失的影响48
3.3漏气损失51
3.4轮阻损失59
3.5离心压缩机的性能曲线61
学习指导和建议68
思考题和习题68
第4章叶轮70
4.1叶轮典型结构介绍70
4.2叶轮做功能力的计算79
4.3叶轮设计参数的合理选择83
4.4半开式、混流式叶轮91
学习指导和建议95
思考题和习题95
第5章固定元件97
5.1吸气室97
5.2扩压器102
5.3弯道和回流器110
5.4蜗壳（排气室）115
学习指导和建议121
思考题和习题121
第6章相似理论在离心压缩机中的应用123
6.1离心压缩机的流动相似123
6.2离心压缩机流动相似的结果129
6.3离心压缩机的性能换算与模化设计132
学习指导和建议140
思考题和习题141
第7章离心压缩机的运行与调节142
7.1离心压缩机与管网联合工作142
7.2离心压缩机的旋转失速与喘振146
7.3离心压缩机的串联与并联149
7.4离心压缩机的调节153
学习指导和建议161
思考题和习题162
第8章离心压缩机热力设计163
8.1热力设计概述163
8.2效率法设计的主要内容165
8.3效率法方案设计的基本思路166
8.4效率法方案设计的基本步骤173
8.5效率法逐级详细计算178
8.6离心压缩机热力设计例题182
学习指导和建议198
思考题和习题198
参考文献199

根据教育部教育教学改革的精神和西安交通大学能源动力类专业教学体制改革和系列教材规划的要求， 我们以机械工业出版社１９９０ 年出版的《离心式压缩机原理》（修订本） （以下简称原教材） 为基础， 对其基础内容部分重新编写， 形成了这本新的教材。所谓“基础内容部分”， 指原教材中在“一维定常亚声速流动、工质在热力学意义上为理想气体” 假定下的离心压缩机工作原理、热力设计、运行调节及流动相似等基础内容， 其他内容（三元流动及实际气体） 将作为大学本科高年级学生的选修课程或研究生课程另外出版专门教材。原教材由我们的老师、西安交通大学徐忠教授主编， 程迺晋、李超俊和黄淑娟三位教授参编， 是我国风机行业及相关专业领域内一本声誉卓著的教材。我们重编的宗旨是发扬原教材的一系列优点， 继承教材中反映出的西安交通大学“基础厚、重实践” 的光荣传统， 遵循原教材的基本内容和总体框架， 力争使基础内容有所深化及拓展， 适当融入新时期的理念， 努力使教材更适合新时期年轻学生的学习特点， 更有利于对他们进行思维方法、创新意识和分析问题、解决问题能力的培养， 从而符合最新教学大纲和教学改革的要求。本教材的目标是使其成为流体机械及工程学科入门的基础教材之一， 面向能源与动力工程专业的大学三年级本科生， 为他们学好后续课程及做好今后工作或读研深造打下坚实的基础。同时， 也努力做到适合相关学科、专业和有需要的初学者学习使用， 并可供从事离心压缩机设计、运行以及相关研究工作的工程技术人员和科研人员参考。本教材由西安交通大学能源与动力工程学院流体机械及工程系的教师编写， 共分８ 章。毛义军编写第１ 章， 祁大同编写第２、６、８ 章， 闻苏平编写第３、７ 章， 李景银编写第４ 章， 秦国良编写第５ 章。祁大同担任主编， 对教材进行统筹修改并最终定稿。衷心感谢以徐忠教授为代表的原教材编者和以苗永淼先生为代表的所有老师们， 是前辈们的辛勤培养使我们能够承担编写教材的任务。沈阳鼓风机集团教授级高工熊欲均、陈福芳和研究院刘长胜总工程师， 西安交通大学热流科学与工程系流体力学研究所所长李国君教授， 杭氧透平机械公司池雪林总工程师等对本教材的内容及编写提供了很好的指导意见， 西安交通大学能源与动力工程学院院长丰镇平教授、院长助理李军、陈雪江和流体机械及工程系主任张楚华教授为抓好本教材的编写工作倾注了大量心血， 也向他们表示衷心感谢。硕士生张义、郭明达， 本科生陈博和硕博连读生高亢在本教材的编写过程中提供了大力支持和帮助， 在此一并表示感谢。衷心感谢教材主审张楚华教授， 他的宝贵意见对于提高教材质量起了极大的作用。教材中使用并引用了一些对学生的学习和培养起着重要作用的图片和插图， 特向制作这些图片和插图的作者和单位表示衷心感谢。由于我们水平有限， 错误和不妥之处在所难免， 恳请广大读者批评指正， 以使教材内容能在使用过程中不断得到改进和完善。    编者于西安交通大学