注意事项：选取各段各级参数的优化方法

在压缩机各段体积流量q_Vj和多变功h_db等初步确定之后，就可进行各段各级主要参数的选取与计算工作。

1）各段各级的圆周速度u_2i。

2）各段各级的出口安装角β_2A及流量系数φ_2r。

3）各段各级的叶轮叶片出口相对宽度。

4）压缩机转速n_j。

5）各段的级数X等。

为了便于上述参数的选取与计算，在这里讨论一下叶轮圆周速度u₂、叶轮出口安装角β_2A、流量系数φ_2r、相对宽度和压缩机转速n等，在选取和计算时应注意的问题。

（1）叶轮圆周速度u₂的选取 叶轮对于气体的做功大小与圆周速度u₂的平方成正比。因此，尽量选用较高的圆周速度u₂对提高级的压力比是非常有利的，这样，可以使压缩机在级数较少的条件下获得较高的压力比。但是，随着叶轮圆周速度u₂的提高，对于空气和氧气压缩机来说，显得比较突出的矛盾是叶轮的强度问题，对于采用一般合金钢制造的闭式叶轮，由于材料强度的限制，目前大多数情况下，取圆周速度u₂≤300m/s。此外，随着圆周速度u₂的增大，压缩机的气流马赫数Ma也同时增大，这种高马赫数的气流流动，对于压缩机的性能是不利的，容易使效率下降和性能曲线变陡。因此，固定式空气压缩机和氧气压缩机的圆周速度一般为u₂=260～320m/s。对于体积流量较小的叶轮，在转速一定的情况下，为了保持叶轮出口相对宽度不致过窄，也可以采用比上述数据更低的圆周速度。

为了便于制造，对于同一段的各级叶轮，常常是采用相同的圆周速度u₂和叶轮直径D₂。

（2）叶轮出口安装角β_2A与流量系数φ_2r、叶轮的出口安装角β_2A的大小对级压力比也是有很大影响的，适当地采用大的出口安装角β_2A，能使压缩机在较高的效率下获得较大的压力比。但是，随着出口安装角β_2A的增大，相应的流量系数φ2r也增大，服从下列关系式：

可以看出，随着流量系数φ_2r的增大，体积流量较小而转速n等一定的叶轮，其相对宽度变得过窄，会引起压缩机效率下降。而压缩机体积流量是逐段减小的，因此，在选取压缩机各段各级的叶轮出口安装角β_2A时，常常是按照各段各级叶轮出口安装角β_2A逐段下降的趋势来选取的。为了制造上的方便，段中各级叶轮常常是选用相同的出口安装角β_2A。

对于压缩机的第一段或较前面的压缩机段来说，由于它的体积流量要比后面段大得多。因此第一段或前面段的叶轮常采用较大的出口安装角β_2A。第一段叶轮出口安装角通常取为β_2A=45°～55°。(www.xing528.com)

对于体积流量较小的压缩机，有时由于受到转速不能再增大的限制，即使是第一段，也不得不采用小一些的出口安装角β_2A以避免叶轮相对宽度过窄。

各段各级叶轮的流量系数φ_2r是按照叶轮的出口安装角β_2A从图3-14所示的经验曲线中大致查取的。对于第一级叶轮，其出口安装角β_2A=45°～55°时，采用叶片扩压器的流量系数φ_2r=0.24～0.28，采用无叶扩压器的流量系数φ_2r=0.28～0.32。

（3）相对宽度的选取 叶轮相对宽度也是压缩机级的一个重要参数。对于一般形式的叶轮来说，过小和过大的叶片相对宽度对级效率的影响都是不利的。一般取=0.03～0.06为宜，在流量过小或过大的情况下，可取=0.02～0.075。

相对宽度过大时，它对于叶轮的强度也是很不利的，当叶轮出口相对宽度过大的情况时，除了采用增大叶轮直径D₂、圆周速度u₂、出口安装角β_2A和流量系数φ_2r外，还可以采用双进气形式的叶轮，使叶轮的出口叶片相对宽度得到改善。

在设计压缩机级时，为了不使后段的相对宽度过小，通常把第一段第一级的叶轮相对宽度取得大一些。

（4）压缩机转速n压缩机转速的高低对于压缩机的设计有直接影响，按照转速计算关系：

可以看出，在圆周速度u₂、相对宽度和流量系数φ_2r一定的情况下，压缩机的转速n与体积流量q_Vj的平方根成反比。因此，在体积流量较小的情况下需要采用较高的转速；在体积流量较大的情况下，则需要采用较低的转速。然而对于空分设备用的压缩机来说，一般都具有中间冷却器，当压力比为6～8时，其第一段第一级和末段末级的体积流量大小可以相差4～5倍之多。因此，这种情况下既要考虑到第一段第一级的大流量需要，又要考虑到末段末级小流量的需要，来选取转速n。并且把前几段的出口安装角β_2A、流量系数φ_2r和圆周速度u₂取得大一些，而把后面段的出口安装角β_2A、流量系数φ_2r和圆周速度u₂取得小一些，使各级的相对宽度b₂/D₂在同一个转速n下能够满足要求。此外，当体积流量较大，或是压缩机首段与末级的体积流量变化较大时，也可以对第一段第一级叶轮采用双进气叶轮形式，使压缩机能在转速较高的情况下，各级的相对宽度也能满足要求。

在压力比过高的情况下，为了满足低压段和高压段转速不同的需要，常常把低压段设计成低转速，高压段设计成高转速。

所以，选取压缩机转速时，必须首先对所选取的转速n，在压缩机的第一级和最后一级按式（7-4）核算参数（b₂/D₂、u₂、c_2r/u₂）选取的合理性。

选取转速时，除了考虑上述气流合理流动的因素外，也应注意避免压缩机转子在运转时出现共振现象。