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工作原理

离心蒸汽压缩机

工作原理

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由于成本原因,单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此下述说明是针对此类设计。 

离心压缩机是体积控制机器,即无论吸入压力多大,体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与绝对吸入压力成比例。单级离心压缩机的压缩循环描绘在焓熵图中。

单级离心压缩机需要的动力: 

  例如:将来自蒸发器的饱和水蒸汽从吸入状态p1=1.9bar, t1=119 ℃压缩到p2= 2.7bar, t2=161 ℃(压缩比 Π= 1.4)。压缩循环沿着多变曲线1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。

对于蒸汽的比焓h2,通过压缩机内效率(等熵效率)的等式: 

 

而得到的值是h2 =2785 kJ/kg (ηs 0.8适用于水蒸汽介质的单级离心压缩机)。t2=161℃相对于h2和p2。现在此蒸汽就能够用于加热第1效蒸发器。首先它失去过热并冷却至饱和温度t3(130℃),压力p2(2.7bar)。在此温度下,它进入到蒸发器的加热器。基于  

 

 

除其他因素之外,单位多变压缩功hp取决于多方指数κ和吸入气体的摩尔质量M,以及吸入温度和要求的压升。对于原动机(电动机、燃气机、涡轮机等)的实际耦合功率,考虑了更大的机械损耗余量。叶轮由标准材料制造的单级离心压缩机能够获得压缩因子1.8的水蒸汽压升,如果采用钛等更高质量的材料,压缩因子可高达2.5。这样一来,最终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍,或最大2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,最大温升可到30K,这取决于吸入压力。就蒸发技术而言,通常的做法是根据相应的水沸点温度来表示其压力。这样,有效温差就被直接表示出来。 

 

例如:吸入压力 p1 = 1 bar 对应于100 ℃,最终压力 p2 = 1.7 bar 对应于115.2 ℃,压力比Π=p2/p1=1.7,饱和蒸汽温升为15.2 K。

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