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1、任务七 认识气体输送机械,主讲教师 赵佩,气体输送设备分类：,* 按出口压力分类,往复式 流体作用式,通风机：终压不大于1.471104Pa (表压)，压缩比 29.2104Pa (表压) ，压缩比 4； 真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定； 从设备中抽出气体，使设备中产生负压。,* 按结构分类,离心式 旋转式,风机主要用于：气体输送； 压缩机主要用于：压缩气体。,说明：,7.1 通风机 型式： 离心式多用于气体输送； 轴流式一般用于通风换气。,离心式和轴流式通风机示意图,(1) 离心式通风机结构及工作原理 结构： 主要部件：叶轮、蜗壳； 叶片形式： 低压风机 叶片平直； 中、高压风机
2、叶片弯曲。, 工作原理 ：同离心泵,1机壳 2叶轮 3吸入口 4排除口,(2) 离心通风机的性能参数与特性曲线, 风量 qV ：以进气口体积流量计，m3/s、m3/h；, 全风压 HT：单位体积的气体流过风机时所获得的能量，Pa；,风机内压力变化小，气体可视为不可压缩流体，对风机进、出口截面作能量衡算：,静风压,动风压, 轴功率,说明：HT 与 流体密度有关, 离心通风机特性曲线, 效率,(3) 离心通风机的选用 由流体性质，选择风机类型； 由管路所需风压、流量，确定具体型号； 例：输送400C空气，管路需要HT qV 选型,风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。 标定条件：,注意：按 HT
3、 和 qV ，从样本中选择风机 计算风机效率，使其在高效区工作。,7.2 鼓风机,类型：离心式、罗茨式,（1）离心式鼓风机（透平鼓风机）,主要结构和工作原理与离心通风机类似，为产生较高的风压，采用多级。出口表压力一般不超过294103Pa。,（2）罗茨鼓风机, 结构,7.3 真空泵,将气体由大气压以下的低压气体经过压缩而排向大气的设备，实际上，也是一种压缩机。,（1）与一般压缩机的区别, 进气压力与排气压力之差最多也只是1.0133105Pa，但随着进气压力逐渐趋于真空，压缩比将要变得很高。 随着真空度的提高，设备中的液体及其蒸气也将越来越容易地与气体同时被抽吸进来，其结果是使可以达到的真空度
4、下降。 因为所处理的气体的密度很小，所以气缸容积和功率对比就要大一些。在一般的多级压缩中，是越到高压级气缸直径就越小，但在多级真空泵中，则通常是做成同一尺寸的气缸。,（2）真空泵的主要性能参数, 极限真空度或残余压力：真空泵所能达到的最高真空度； 抽气速率：单位时间内真空泵在残余压力和温度条件下所能吸入的气体体积，即真空泵的生产能力，以m3h或l/s计量。,（3）真空泵的型式 化工厂中常用的几种有：往复真空泵、旋转真空泵、喷射泵。, 往复真空泵 构造和作用原理虽与往复压缩机的基本相同； 吸入和排出阀门必须更加轻巧而灵活 ； 气缸左右两端之间设有平衡气道； 属于于式真空泵 。, 旋转真空泵,（a
5、）液环真空泵： 常用的有水环真空泵、纳西泵,特点：属于湿式真空泵，最高真空度可达85； 结构简单、紧凑、没有活门、经久耐用； 为了维护泵内液封以及冷却泵体，运转时常需要不断向 泵内充水。,水环真空泵,纳西泵,液环真空泵的特点： 抽出的气体不与泵壳直接接触，因此，在抽吸腐蚀性气体时只要叶轮采用耐腐蚀材料制造即可。 泵内所注入的液体必须不与气体起化学反应。,（b）滑片真空泵, 喷射泵 原理：利用流体流动时，静压能与动压能相互转换的原理来吸送流体的它可用于吸送气体，也可吸送液体 。 工作流体： 蒸气（蒸气喷射泵）、水（水喷射泵）或其它流体。,1吸入口； 2排除口,优点：构造简单，制造容易，可用各种耐
6、腐材料制成，不需传动设备。 缺点：产生的压头小，效率低而外，其所输送的流体还与工作流体混合，口而使其应用范围受到限制。 用途：一般多用作抽真空，而不作输送用。蒸气喷射泵也常用于小型锅炉的注水操作。,利用仿真软件进行学习、操作。,真空系统的仿真操作,7.4 往复式压缩机, 结构和工作原理 与往复泵相似 吸入和排出阀更加灵巧, 无余隙压缩循环, 有余隙压缩循环,余隙体积：V3,余隙系数：,新鲜气体：V1-V4,容积系数：,无余隙时：,大、中型压缩机的低压气缸 8% 高压气缸12%,多变压缩过程：,讨论： 压缩比一定时,，0, 一定，压缩机达到的最高压力是有限制的。, 余隙系数一定， 0 0 =0，
7、 压缩极限, 主要性能参数,(a）排气量(生产能力或吸气量): 将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值。,由于泄露，实际排气量 实际吸气量,(b) 轴功率, 多级压缩,三级压缩机流程图,存在压缩极限；,温度过高；, 机械结构不合理。,一般地，压缩比 8时，应采用多级压缩. 原因：,增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响； 中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。,常用的级数：2 6 级, 压缩机的分类和构造,分类方法:,（a） 吸、排气体方式：单动、复动 （b） 压缩级数： 单级（压缩比28）； 两级（压缩比850）； 多级（压缩比1001000）。,（c） 终压 ： 低压（10
8、.133105Pa）； 中压（10.133101.33105Pa）； 高压（101.331013.3105Pa）。 （d） 生产能力：小型（10m3min以下）； 中型（1030m3min）； 大型（30m3min以上）。 （e）压缩气体的种类：空气压缩机、氨气压缩机、石油气压缩机等； （f）气缸在空间的位置:立式（气缸垂直放置）； 卧式（气缸水平放置）； 角式（气缸互相配置成V型、W型、L型）。,7.5 离心式压缩机,离心压缩机的工作原理、主要构造和型号 离心压缩机又称透平压缩机，其结构、工作原理与离心通风机鼓风机相似，但由于单级压缩机不可能产生很高的风压，故离心压缩机都是多级的，叶轮的级数
9、多，通常10级以上。叶轮转速高，一般在5000r/min以上。因此可以产生很高的出口压强。由于气体的体积变化较大，温度升高也较显著，故离心压缩机常分成几段，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小，叶轮宽度也逐级有所缩小。段与段间设有中间冷却器将气体冷却，避免气体终温过高。,离心式压缩机典型结构图,离心压缩机性能,离心压缩机的喘振现象,当实际流量小于性能曲线所表明的最小流量时，离心压缩机就会出现一种不稳定工作状态，称为喘振。喘振现象开始时，由于压缩机的出口压强突然下降，不能送气，出口管内压强较高的气体就会倒流入压缩机。发生气体倒流后，使压缩机内的气量增大，至气量超过最小流量时，压缩机又按性能曲线所示的
10、规律正常工作，重新把倒流进来的气体压送出去。压缩机恢复送气后，机内气量减少，至气量小于最小流量时，压强又突然下降，压缩机出口处压强较高的气体又重新倒流入压缩机内，重复出现上述的现象。这样，周而复始地进行气体的倒流与排出。在这个过程中，压缩机和排气管系统产生一种低频率高振幅的压强脉动，使叶轮的应力增加，噪声加重，整个机器强烈振动，无法工作。,离心压缩机的流量调节,离心压缩机的调节流量方法有： 调整出口阀的开度。方法很简便，但使压缩比增大，消耗较多的额外功率，不经济。 调整入口阀的开度。方法很简便，实质上是保持压缩比降低出口压强，消耗额外功率较上述方法少，使最小流量降低，稳定工作范围增大。这是常用的调节方法。 改变叶轮的转速。最经济的方法。有调速装置或用蒸汽机为动力时应用方便。,
