2.6 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵 属于气体输送设备属于气体输送设备 (1) 分类：分类：* 按出口压力分类按出口压力分类往复式 通风机：终压不大于通风机：终压不大于1.471×104Pa (表压表压)，压缩比，压缩比< 1.15；； 鼓风机：终压不大于鼓风机：终压不大于1.471~29.2×104Pa (表压表压) ，压缩比，压缩比< 4；； 压缩机：终压压缩机：终压> 29.2×104Pa (表压表压) ，压缩比，压缩比> 4；； 真空泵：终压接近于真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定；，压缩比由真空度决定； 从设备中抽出气体，使设备中产生负压从设备中抽出气体，使设备中产生负压 按结构分类按结构分类 离心式 ①① 能量衡算基准不同，能量衡算基准不同， 液体液体 1kg 扬程，扬程，m 气体气体 1m3 风压，风压，N/m2 ②② 气体压缩时，产生热效应，需设冷却装置。
气体压缩时，产生热效应，需设冷却装置3) 气、液体输送设备区别气、液体输送设备区别风机主要用于：气体输送；压缩机主要用于：压缩气体阐明：阐明： 2.6.1 离心式通风机离心式通风机 型式：型式： 离心式离心式——多用于气体输送；多用于气体输送； 轴流式轴流式——一般用于通风换气一般用于通风换气离心式和轴流式通风机示意图(a) 离心式(b) 轴流式 (1) 离心式通风机结构及工作原理离心式通风机结构及工作原理 ①① 构造：构造： 主要部件：叶轮、蜗壳；主要部件：叶轮、蜗壳； 叶片形式：叶片形式： 低压风机低压风机 ——叶片平直；叶片平直； 中、高压风机中、高压风机—— 叶片弯曲叶片弯曲 ②② 工作原理工作原理 ：同离心泵：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离心通风机的性能参数与特性曲线①① 风量风量 Q ：以进气口体积流量计，：以进气口体积流量计，m3/s、、m3/h；；②② 全风压全风压 HT：单位体积的气体流过风机时所获得的能量，：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：静风压静风压动风压动风压 ④④ 轴功率轴功率 阐明：阐明：HT 与与 流体密度流体密度ρ有关有关⑤⑤ 离心通风机特性曲线离心通风机特性曲线③③ 效率效率 (3) 离心通风机的选用离心通风机的选用 ①① 由流体性质，选择风机类型；由流体性质，选择风机类型； ②② 由管路所需风压、流量，确定具体型号；由管路所需风压、流量，确定具体型号； 例：输送例：输送400C空气，管路需要空气，管路需要HT′ Q ′选型选型 风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。
标定条件： 留意：按留意：按 HT HT 和和 Q ′ Q ′，从样本中选择风机，从样本中选择风机③ ③ 计算风机效率，使其在高效区工作计算风机效率，使其在高效区工作 2.6.2 鼓风机鼓风机类型：离心式、罗茨式类型：离心式、罗茨式（（1〕离心式鼓风机〔透平鼓风机）〕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294×103Pa2〕罗茨鼓风机〕罗茨鼓风机①① 构造构造 ②② 工作原理工作原理 同齿轮泵同齿轮泵阐明：阐明：①①为正位移型，风量与转速成正比，而与出口压力无关为正位移型，风量与转速成正比，而与出口压力无关 ；； ②② 流量采用旁路调节；流量采用旁路调节； ③③ 出口阀不能完全关闭；出口阀不能完全关闭； ④④ 操作温度不超过操作温度不超过85ºC 2.6.3 压缩机压缩机 类型：离心式、往复式类型：离心式、往复式 (1) 离心式压缩机〔透平压缩机）离心式压缩机〔透平压缩机）作用原理与离心鼓风机相同，为达到较高的出口压力，采用多级数，大叶轮直径，高转数 (一般在5000rpm以上)。
◆ 压缩比高，温升过高，故压缩机分为几段◆ 段间设冷却器，各段温度大致相等◆ 叶轮直径逐段减小，叶轮宽度逐级略有减小阐明：阐明：优点：与往复压缩机相比，离心压缩机具有机体体积较小，流优点：与往复压缩机相比，离心压缩机具有机体体积较小，流量大，供气均匀，运动平稳，易损部件少和维修较方便等量大，供气均匀，运动平稳，易损部件少和维修较方便等缺陷：离心式压缩机的制造精度要求极高，否则，在高转速情缺陷：离心式压缩机的制造精度要求极高，否则，在高转速情况下将会产生很大的噪音和振动况下将会产生很大的噪音和振动留意：当离心式压缩机进气量减小到允许的最小值，留意：当离心式压缩机进气量减小到允许的最小值， 压缩机会发生喘振因此，压缩机必须在比喘压缩机会发生喘振因此，压缩机必须在比喘 振流量大振流量大5%~10%的范围内操作的范围内操作 (2) 往复式压缩机往复式压缩机①① 结构和工作原理结构和工作原理 与往复泵相似与往复泵相似 吸入和排出阀更加灵巧吸入和排出阀更加灵巧12340V2V1VP1P2 无余隙压缩循环56②② 无余隙压缩循环无余隙压缩循环 整个循环活塞对气体所作的功：等温压缩循环：等温压缩循环：12340V2V1VP1P2 无余隙压缩循环56 12340V2V1VP1P2无余隙压缩循环2'56绝热压缩循环：绝热压缩循环：κ ——绝热指数出口温度：出口温度： m——多变指数，1~ κ多变压缩循环：多变压缩循环：影响压缩所需轴功影响压缩所需轴功W和排气温度和排气温度 T2 的主要因素：的主要因素： （（1〕压缩比〕压缩比p1/p2愈大，愈大，W和和T2也愈大；也愈大； （（2〕压缩所需的轴功〕压缩所需的轴功W与吸入气体量〔与吸入气体量〔V1一一V4〕成正比；〕成正比； （（3〕多变指数〕多变指数m愈大，则愈大，则W和和T2也愈大。
也愈大 留意：对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石油气时，留意：对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石油气时，务须注意超负荷和超温的问题务须注意超负荷和超温的问题 出口温度：出口温度： 12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3 ③ 有余隙压缩循环 余隙体积：V3余隙系数：余隙系数：新鲜气体：V1-V4容积系数：容积系数：无余隙时：大、中型压缩机的低压气缸ε< 8% 高压气缸ε≈12% 12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3多变压缩过程，将V4用V3表示：讨论：讨论：◇◇ 压缩比一定时 压缩比一定时,ε↑↑，，λ0↓↓◇ ε 一定，压缩机达到的最高压力是有限制的◇ 余隙系数一定， ↑ λ0 ↓余隙气体膨胀大，吸气量小充满汽缸时 λ0 =0， 压缩极限 ④④ 主要性能参数主要性能参数(a〕排气量〕排气量(生产能力或吸气量生产能力或吸气量): 将压缩机在单位时间内排出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的气体体积换算成吸入状态下的数值。
无余隙时的理论吸气量：实际吸气量实际吸气量 < 理论吸气量理论吸气量实际排气量：实际排气量：由于泄露，实际排气量 < 实际吸气量 缘由：缘由：(1)实际吸气量比实际排气量大，凡吸入的气体都经过压缩，多消耗了能量；(2) 气体在气缸内脉动及通过阀门等的流动阻力，也要消耗能量；压缩机的运动部件的摩擦，还要消耗能量 所以压缩机的轴功率为: 绝热总效率＞０.８(b) 轴功率轴功率 若以绝热过程为例，压缩机的理论轴功率为：若以绝热过程为例，压缩机的理论轴功率为：式中式中: Na — 按绝热压缩考虑的压缩机的轴功率，按绝热压缩考虑的压缩机的轴功率，kw；； Vmin — 压缩机的排气量，压缩机的排气量，m3／／min 实际所需的轴功率实际所需的轴功率 > 理论轴功率大理论轴功率大 ⑤ 多级压缩三级压缩机流程图1级2级3级1234567891，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器◇ 存在压缩极限；◇ 温度过高；◇ 机械结构不合理 一般地，压缩比一般地，压缩比> 8时，应采用多级压缩时，应采用多级压缩. 缘由：缘由： 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，气体体积减小，降低压缩机功耗。
级数越多，功耗越小，越接近等温压缩过程a〕多级压缩与单级压缩所需轴功的比较〕多级压缩与单级压缩所需轴功的比较三级压缩所需外功常用的级数：2 ~ 6 级分三级绝热压缩所需的轴功分三级绝热压缩所需的轴功 < 一级绝热压缩所需轴功一级绝热压缩所需轴功 （（b）） 多级压缩级间压力的确定多级压缩级间压力的确定若每级按无余隙循环可逆多变过程考虑，且各级气体入口温度相同，经推导得：绝热过程最小轴功：绝热过程最小轴功：阐明：每级压缩比相等，每级所需轴功也相等此时，所需总功阐明：每级压缩比相等，每级所需轴功也相等此时，所需总功最小 ⑥⑥ 压缩机的分类和构造压缩机的分类和构造分类方法分类方法:（a） 吸、排气体方式：单动、复动（b） 压缩级数： 单级〔压缩比2～8）； 两级〔压缩比8～50）； 多级〔压缩比100～1000）c） 终压 ： 低压〔10.133×105Pa）； 中压〔10.133~101.33×105Pa）； 高压〔101.33~1013.3×105Pa）。
d） 生产能力：小型〔10m3／min以下）； 中型〔10～30m3／min）； 大型〔30m3／min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）⑦⑦ 选用与操作选用与操作a〕选定压缩机的种类〕选定压缩机的种类 根据：所处理的气体根据：所处理的气体b〕选定结构形式〕选定结构形式 根据：操作环境根据：操作环境c）） 定出压缩机的规格定出压缩机的规格 根据：生产中所要求的排气量与排气压力根据：生产中所要求的排气量与排气压力 2.6.4 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、以维持系统的真空度的设备，实际上，也是一种压缩机。
（（1〕与一般压缩机的区别〕与一般压缩机的区别①① 进气压力与排气压力之差最多也只是进气压力与排气压力之差最多也只是1.0133×105Pa，但随着，但随着进气压力逐渐趋于真空，压缩比将要变得很高进气压力逐渐趋于真空，压缩比将要变得很高②② 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下降地与气体同时被抽吸进来，其结果是使可以达到的真空度下降③③ 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，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〕真空泵的主要性能参数①① 极限真空度或残余压力：真空泵所能达到的最高真空度；极限真空度或残余压力：真空泵所能达到的最高真空度；②② 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，以吸入的气体体积，即真空泵的生产能力，以m3／／h或或l/s计量。
计量3〕真空泵的型式〕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、喷射泵化工厂中常用的几种有：往复真空泵、旋转真空泵、喷射泵 ①① 往复真空泵往复真空泵◆◆ 构造和作用原理虽与往复压缩机的基本相同；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；气缸左右两端之间设有平衡气道； ◆◆ 属于干式真空泵属于干式真空泵 ②② 旋转真空泵旋转真空泵（a〕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：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 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。
泵内所注入的液体必须不与气体起化学反应 吸入口吸入口1 （b〕滑片真空泵 ③③ 喷射泵喷射泵原理：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，也可吸送液体流体的它可用于吸送气体，也可吸送液体 工作流体：工作流体： 蒸气〔蒸气喷射泵）、水〔水喷射泵〕或其它流体蒸气〔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，可用各种耐腐材料制成，不需传动优点：构造简单，制造容易，可用各种耐腐材料制成，不需传动设备缺陷：产生的压头小，效率低以外，其所输送的流体还与工作流缺陷：产生的压头小，效率低以外，其所输送的流体还与工作流体混合，因而使其应用范围受到限制体混合，因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小型锅炉的注水操作 154231-工作蒸气；2-扩大管；3-压出口4-混合室；5-气体吸入口 单级蒸气喷射泵 •用三级单动往复压缩机将20℃的空气从100kPa压缩到6400kPa，设中间冷却器将送至后一级的空气冷却至20 ℃ 。
现知第一级的气缸内径为200mm，活塞冲程为240mm，往返次数为240min-1 ，余隙系数为6％，排气系数为容积系数的89％，多变压缩指数m=1.25，试求：•压缩机的生产能力〔以第一级计,kg/h〕101；•三级压缩所需的理论功率；• 11.3kw•第一级气体的出口温度387K 。