离心压缩机级的实际耗功和功率优化

压缩机级是通过叶轮来给气体传递能量的。因此，级的功和功率的消耗也都在叶轮上反映出来。叶轮除了通过叶片对气体施加叶片功h_叶片外，还存在叶轮的轴盘、轮盘的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦所产生的轮阻损失，也存在图2-5所示的叶轮出口高压气体通过轮盖气封漏回到叶轮进口的低压端的漏气损失。

图2-5 漏气损失

在不考虑轮阻损失和漏气损失时叶轮的耗功和功率可表示为

1s叶轮流量为q_m（kg）时的耗功（kg·m/s）为

1s叶轮流量为q_m（kg）时的功率消耗为P_叶片，可表示为

对于实际叶轮来说，都存在着漏气损失和轮阻损失，由于漏气的存在，叶轮中的工作流量q_m工作为有效流量q_m与漏气流量q_m漏之和，记为q_m工作（kg/s）为

q_m工作=q_m+q_m漏

因此，在考虑到漏气损失和轮阻损失的实际条件下，叶轮在1s有效流量为q_m（kg）气体时，其实际功率P_实为

式中 P_轮阻——叶轮轮阻损失（kW）。

这样，叶轮相对于1kg有效气体流量来说，实际消耗的功h_实为

令 ，称为漏气损失系数；，称为轮阻损失系数。

则叶轮对于1kg有效气体的实际耗功h_实、漏气损失h_漏气和轮阻损失h_轮阻可分别表示为

叶轮在有效流量为q_m（kg/s）时，叶轮的实际功率P_实、轮阻损失功率P轮阻和漏气损失功率P_漏也可分别表示为

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关于叶轮的漏气损失和轮阻损失问题，将在第6章中详细讨论。在一般情况下，漏气损失系数β_漏=0.005～0.05，轮阻损失系数β_阻=0.02～0.13。

[例题2-3] 计算DA350-61型压缩机第一级的实际消耗功率P_实、漏气损失功率P_漏、轮阻损失功率P_轮阻和叶片功率P_叶片，以及叶轮相对1kg有效气体的实际耗功h_实。

已知：叶轮有效流量q_m=6.95kg/s；漏气损失系数β_漏=0.012；轮阻损失系数β阻=0.03；叶片功h_叶片=4680kg·m/kg。

解 第一级叶轮实际功率消耗P_实为

漏气损失功率P_漏为

占叶轮实际功率的百分比

轮阻损失功率为

占叶轮实际功率的百分比

叶轮叶片功率为

占叶轮实际功率的百分比

叶轮对1kg有效气体的实际耗功为

h_实=（1+β_漏+β_阻）h_叶片=（1+0.012+0.03）×4680kg·m/kg=4880kg·m/kg

图2-6所示为DA 350-61型压缩机的第一级叶轮功率消耗的分配情况。

图2-6 压缩机级的耗功分配