透平式压缩机

透平式压缩机是一种高速旋转机械，可以满足工业上对气体压缩的各种需求，应用范围很广，而且在许多领域中是其他类型压缩机所无法替代的。作为一种工业装备，它广泛应用于石油、化工、天然气管线、冶炼、制冷和矿山通风等诸多重要部门；作为燃气涡轮发动机的基本组成元件，在航空、水、陆交通运输和发电等领域随处可见；作为增压器，已成为当代内燃机不可缺少的组成部件。在诸如大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗能比重大，其性能的高低直接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相关，因而成为备受关注的心脏设备。
随着科学技术的飞速进步，随着热力学、气体动力学、机械动力学、计算机和现代控制等学科的新成就和一些新技术的运用，透平式压缩机研究成果日新月异。随着现代制造技术的采用，透平式工业压缩机的热力性能和可靠性提高很快，尽管尚有一些问题亟待解决，还有许多课题需要进一步研究，至今确已达到比较完善的程度。为了掌握并不断完善这种机械，需要大量懂得有关现代科学技术，掌握透平式压缩机结构、原理、设计与研究方法的工程技术人员从事设计、开发、操作运行和管理。
自20世纪70年代以来，为适应我国引进大型化肥和大型乙烯装置工程技术人员培训的需要，大连理工大学先后组织编写了大量各种类型的透平压缩机培训教材，配合化学工业出版社出版了年产30万吨合成氨丛书，于1982年编写出版了《离心式压缩机》，继而又于1989年由大连理工大学出版社出版了《化工透平式压缩机》一书，该书工程针对性强，又考虑了涡轮机专业教学需要，出版后颇受欢迎。此次，在此基础上编写的本书仍保持原书特点，在主要面向工程技术人员的同时，兼顾相应专业教学的需要，力求结合工程实际，将透平式压缩机的原理和结构、设计方法与运行管理知识融合起来，做到通俗易懂，便于自学。为了概括近十余年透平式压缩机发展新成果，本次编写时对内容进行了调整，还补充了许多新内容。
本书的编写出版，要感谢辽河化肥、抚顺乙烯以及其他大化肥、大乙烯企业和沈阳鼓风机厂、锦西化机厂等企业的大力支持，是他们给予了无穷的编写动力并提供了大量素材；要感谢作者所在学校和化学工业出版社，是他们创造了有利条件；要感谢本单位许多研究生，是他们的工作丰富了书中内容；还要感谢作者同事王巍和谢蓉两位副教授对手稿的校对及所提修改建议；最后还要致谢那些对本书给予极大关注的同仁。
由于作者水平有限，书中错误和不当之处在所难免，敬请读者批评指正。

编著者
2004年5月

本书简要介绍了透平式压缩机的气体热力学和气体动力学基础，系统论述了透平式压缩机的基本结构、工作原理、性能曲线和调节方法、非稳定工况和防喘控制原理以及运行有关知识。书中还专门介绍了引进大型化肥厂和乙烯装置典型压缩机的结构和特点；反映了近年来透平式压缩机设计方法、结构特点的一些新进展，如干气密封、磁悬浮轴承、气体动力轴承以及数字直接控制系统的应用等，同时也包含了作者所在教研室近年来在透平式压缩机性能研究方面所取得的一些新成果，增加了“透平式压缩机热力性能评估通用软件系统（CPES03）”的介绍。本书内容丰富，理论联系实际，论述深入浅出。

绪论
第一节透平式压缩机的分类
第二节透平式压缩机结构组成与工作原理
第三节透平式压缩机发展概况
第一章气体热力学和气体动力学基础
第一节气体状态方程式
第二节热力学第一定律和第二定律
第三节理想气体混合物、湿空气基本性质
第四节一元定常流动的基本方程
第五节气体的压缩过程
第六节几个基本概念
第七节LK方程、MH方程及其对气体热力学性质的计算方法
第二章离心式压缩机基本理论
第一节进气室
第二节叶轮
第三节扩压器
第四节弯道、回流器和排气室
第五节压缩机的效率与功率
第六节压缩机的中间冷却和分段
第七节离心式压缩机的热力计算
第三章离心式压缩机基本结构
第一节气缸和隔板
第二节离心式压缩机转子
第三节离心式压缩机叶轮
第四节离心式压缩机转子气体轴向推力及其平衡方法
第五节压缩机密封
第六节轴承
第七节转子动力学问题
第四章轴流式压缩机基本理论
第一节轴流式压缩机基元级的反动度
第二节轴流式压缩机平面叶栅的升力和阻力、升力系数和阻力系数
第三节叶栅效率、基元级效率和叶栅效率的关系
第四节平面叶栅试验数据
第五节轴流式压缩机级圆柱面流动理论的叶片扭曲规律
第六节轴流式压缩机级的损失和效率
第七节跨声速级和超声速级的特点
第八节多级轴流式压缩机
第九节轴流式压缩机基本结构
第五章透平式压缩机变动工况
第一节透平式压缩机的流量特性
第二节透平式压缩机的相似条件
第三节透平式压缩机性能换算和通用特性线
第四节透平式压缩机的模化设计
第五节透平式压缩机的调节方法
第六节透平式压缩机的阻塞工况与非稳定工况
第七节喘振控制的进展
第六章透平式压缩机热力性能评估与分析
第一节概述
第二节透平式压缩机运行热力性能评估
第三节透平式压缩机热力性能在线监测与状态评估（CPES）系统简介
第四节热力状态参数和几何尺寸变化对性能的影响分析计算
第五节透平式压缩机运行性能衰退原因分析
第七章大型合成氨、尿素和乙烯装置中的透平式压缩机
第一节大型化肥厂的透平式压缩机
第二节乙烯装置离心式压缩机
第八章透平式压缩机的安装和运行基本知识
第一节压缩机的安装
第二节油路清洗
第三节压缩机运行要点
附录
参考文献