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1、2 2.4 .4 气体输送机械气体输送机械2 2.4.1 .4.1 概述概述2.4.2 2.4.2 离心式通风机离心式通风机2.4.3 2.4.3 离心式鼓风机离心式鼓风机2.4.4 2.4.4 离心式压缩机离心式压缩机2.4.5 2.4.5 罗茨鼓风机罗茨鼓风机2.4.6 2.4.6 往复式压缩机往复式压缩机2.4.7 2.4.7 真空泵真空泵2.4.1 概述概述 一、一、气体输送机械在工业生产中的应用气体输送机械在工业生产中的应用 气体输送气体输送 压力不高，但量大，动力消耗大压力不高，但量大，动力消耗大产生高压气体：产生高压气体： 终到设备压力高终到设备压力高生产真空：生产真空： 上游设
2、备负压操作上游设备负压操作二、气体输送机械的一般特点二、气体输送机械的一般特点 动力消耗大动力消耗大速度速度5-30m/s，输送相同质量流量的气体，动力消，输送相同质量流量的气体，动力消耗是液体的耗是液体的10倍倍设备体积庞大设备体积庞大 特殊性特殊性气体的可压缩性气体的可压缩性 三、三、气体输送机械的分类气体输送机械的分类 工作原理工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等离心式、旋转式、往复式、喷射式等出口压力（终压）和压缩比出口压力（终压）和压缩比 通风机：通风机：终压终压 15kPa，压缩比压缩比1至至1.15鼓风机：鼓风机：终压终压15300kPa，压缩比小于压缩比小于4。压缩机：压缩
3、机：终压终压 300kPa以上，压缩比大于以上，压缩比大于4。真空泵：真空泵：造成负压，终压造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。压缩比由真空度决定。 2.4.2 离心式通风机离心式通风机一、离心式通风机的分类一、离心式通风机的分类 低压离心通风机低压离心通风机 出口压力低于出口压力低于1kPa中压离心通风机中压离心通风机 出口压力出口压力13kPa高压离心通风机高压离心通风机 出口压力出口压力3kPa15kPa 二、离心式通风机的结构特点二、离心式通风机的结构特点 叶轮直径较大叶轮直径较大 适应适应大大风量风量叶片数较多叶片数较多 叶片有平直、前弯、后弯叶片有平直、前弯、后弯不求高效率时不
4、求高效率时前弯前弯机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形（一机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形（一般低压多为矩形，高压多为圆形）般低压多为矩形，高压多为圆形） 三、性能参数和特性曲线三、性能参数和特性曲线 1. 风量：风量：按入口状态计按入口状态计的单位时间内的排气体积。的单位时间内的排气体积。m3s-1，m3h-1 2.全风压：全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量。单位体积气体通过风机时获得的能量。Jm-3，Pa风机进、出口之间写风机进、出口之间写B.E.忽略忽略忽略能量损失忽略能量损失说明说明 出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高 3
5、. 轴功率和效率轴功率和效率 性能表上参数性能表上参数(1atm、20 )pt0, , pst0气体获能气体获能 = = 进出口静压差进出口静压差( (静风压静风压)+)+动能差动能差( (动风压动风压) ) QNQQpt0Qpst0Qp 4. 特性曲线特性曲线 1atm、20用空气测定用空气测定 pt0Q，pst0Q，NQ， Q Q四、四、离心式通风机的选型离心式通风机的选型 （1）根据气体种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性）根据气体种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）和风压范围，确定气体、含尘气体、高温气体等）和风压范围，确定风机的类型。风机的类型。 （2）确定）确定
6、Q和和pt0生产任务生产任务Q（3）根据）根据Q和和pt0查找合适型号查找合适型号【例【例2-4】 * *用离心通风机将空气送至表压为用离心通风机将空气送至表压为490.5Pa的锅炉燃的锅炉燃烧室，通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为烧室，通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为20 C，大气压为大气压为101.3kPa）管路中的气体流量为管路中的气体流量为2.4kgs-1，且且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温降为流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温降为-20 C、大气压大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？12123Q m3
7、 s-1 p kPa解：解： 由给定条件可知，在夏季气体状态与风机特由给定条件可知，在夏季气体状态与风机特性曲线测定条件相同，空气密度为性曲线测定条件相同，空气密度为 ， 于于是通风机在夏季的体积流量为是通风机在夏季的体积流量为由通风机的特性曲线查由通风机的特性曲线查得，此时风机产生的风得，此时风机产生的风压为压为夏季通风机的工作点为（夏季通风机的工作点为（2，2.5）。）。确定管路特性曲线，通过在风机入口和锅炉燃烧室确定管路特性曲线，通过在风机入口和锅炉燃烧室之间写柏努利方程得到：之间写柏努利方程得到：(忽略动能差和位能差）忽略动能差和位能差）将工点数据代入至将工点数据代入至pT表达式中，可
8、得表达式中，可得K值为值为418.6 冬季，空气密度为冬季，空气密度为管路特性曲线为：管路特性曲线为：将上式换算成风机测定状况下的风压：将上式换算成风机测定状况下的风压：风机特性曲线的交点风机特性曲线的交点A即为风机在冬季的工作点，即为风机在冬季的工作点，由由A点可知时，冬季送风体积流量为点可知时，冬季送风体积流量为2.03m3 s-1，相，相应的质量流量为应的质量流量为2.84kg s-1 2.4.3 离心式的鼓风机（透平鼓风机）离心式的鼓风机（透平鼓风机） 结构特点结构特点外形外形 离心泵离心泵蜗壳形通道常为圆形蜗壳形通道常为圆形 外壳直径与厚度之比较大外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多
9、叶片数目较多 转速较高转速较高 叶轮外周都装有导轮叶轮外周都装有导轮 单级出口表压多在单级出口表压多在30kPa以内；多级可达以内；多级可达0.3MPa 选型方法与离心通风相同选型方法与离心通风相同2.4.42.4.4 离心式压缩机离心式压缩机 （透平压缩机）（透平压缩机）一、结构一、结构定子与转子定子与转子转子：转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件 定子：定子：气缸和隔板气缸和隔板 叶轮叶轮二、二、 工作原理工作原理 气体气体叶轮中心叶轮中心离心力做功离心力做功高速到达外围高速到达外围扩压器降速、增压扩压器降速、增压弯道，回流器弯道，回流器下一级叶轮中心下一级叶
10、轮中心增压多次，高压离开增压多次，高压离开三、三、 特性曲线特性曲线 与离心通风机相似与离心通风机相似与离心鼓风机相似，叶轮级数多，转速高。与离心鼓风机相似，叶轮级数多，转速高。四、特点四、特点 与往复压缩机相比与往复压缩机相比体积和重量都很小而流量很大；体积和重量都很小而流量很大； 供气均匀；运转平稳供气均匀；运转平稳 易损部件少、维护方便易损部件少、维护方便 已有取代往复式压缩机的趋势已有取代往复式压缩机的趋势 2.4.5 罗茨鼓风机罗茨鼓风机 工作原理工作原理 齿轮泵齿轮泵 正位移型：风量正位移型：风量 n，与出与出口压强无关口压强无关 风量：风量：2500m3min-1 出口表压出口表
11、压可达可达80kPa气体温度气体温度 85否则转子会因受热臌胀而卡住否则转子会因受热臌胀而卡住 2.4.6 往复式压缩机往复式压缩机 一、一、 操作原理与理想压缩循环操作原理与理想压缩循环 开始时刻开始时刻P1, V1,压缩阶段压缩阶段 ，活塞位于最右端，活塞位于最右端，点，点1向左运动向左运动S关关D关关直至直至2点，点，D被顶开之前被顶开之前P2, ,V2, ,排气阶段排气阶段 继续向左继续向左 D开排气开排气P2不变不变直至最左端，直至最左端，V=0=0点点3吸气阶段吸气阶段 向右运动向右运动 P= =P10V1点点1点点2二、二、 压缩类型压缩类型等温压缩；绝热压缩；多变压缩等温压缩；
12、绝热压缩；多变压缩 三、压缩功三、压缩功 多变压缩多变压缩 ，每一循环，每一循环(J)m多变指数多变指数 1-2-3-4所围成的面积所围成的面积相对大小：等温相对大小：等温 多变多变 绝热绝热四、四、有余隙的压缩循环有余隙的压缩循环 余隙余隙排气结束活塞左侧留有一定空隙排气结束活塞左侧留有一定空隙余隙膨胀阶段余隙膨胀阶段 34说明：说明： 余隙的存在使吸、排气量减小余隙的存在使吸、排气量减小且且 ，则，则 0 0 ，吸、排气量吸、排气量 压缩比压缩比 ，则，则 0 0 ，吸、排气量吸、排气量 五、五、多级压缩多级压缩 级间冷却级间冷却原因：原因：压缩比大时压缩比大时，则，则 0 0 ，吸、排气
13、量吸、排气量 气体温度过高，气缸内润滑油碳化，油雾爆炸气体温度过高，气缸内润滑油碳化，油雾爆炸机械结构不合理，气缸壁厚，体积大机械结构不合理，气缸壁厚，体积大级数越多，越接近等温压缩，结构越复杂级数越多，越接近等温压缩，结构越复杂常用常用2-6级，级压缩比级，级压缩比35各级各级压缩比相等压缩比相等，则总压缩功最小，则总压缩功最小 六、六、往复式压缩机的流量调节往复式压缩机的流量调节 （1 1）调节原动机转速）调节原动机转速 （2 2）旁路调节）旁路调节 （3 3）改变气缸余隙体积）改变气缸余隙体积 2.4.7 真空泵真空泵一、真空泵的一般特点一、真空泵的一般特点 二、真空泵主要性能参数二、真
14、空泵主要性能参数（1 1）吸入压力低，体积大）吸入压力低，体积大 （2 2）较高的真空度时，压缩比大，余隙影响大）较高的真空度时，压缩比大，余隙影响大（1 1）极限剩余压力，真空泵所能达到的最低压）极限剩余压力，真空泵所能达到的最低压力，绝对压力表示力，绝对压力表示 （2 2）抽气速率，单位时间内真空泵在极限剩余）抽气速率，单位时间内真空泵在极限剩余压力下所吸入的气体体积。压力下所吸入的气体体积。三、主要类型的真空泵三、主要类型的真空泵（1 1）往复式真空泵，）往复式真空泵， 干式真空泵，高达干式真空泵，高达96%99.9%的真空度的真空度 湿式真空泵，湿式真空泵，80%85%的真空度的真空度
15、 （2 2）水环真空泵）水环真空泵（3 3）旋片真空泵）旋片真空泵（4 4）喷射真空泵）喷射真空泵作业：作业： 2-9自测题自测题（1）离心泵的主要部件有）离心泵的主要部件有 、 和和 。（2）离心泵特性曲线包括）离心泵特性曲线包括 、 和和 三条曲线。三条曲线。（3）离心泵的扬程是指）离心泵的扬程是指 ，它的单位是，它的单位是 。（4）离心泵将低位敞口水池的水送到高位敞口水槽中，若）离心泵将低位敞口水池的水送到高位敞口水槽中，若改送密度为改送密度为1200kgm-3、其它性质与水相同的液体，则流、其它性质与水相同的液体，则流量量 、压头、压头 、轴功率、轴功率 。（5）离心泵原向高压容器内输
16、送液体，现将高压改为常压，）离心泵原向高压容器内输送液体，现将高压改为常压，其它条件不变，则该泵输送液体的流量将其它条件不变，则该泵输送液体的流量将 ，轴功率将，轴功率将 。（6）往复泵的往复次数增加时，流量）往复泵的往复次数增加时，流量 、扬程、扬程 。（7）离心通风机的全风压是指）离心通风机的全风压是指 ，它的单位，它的单位 。自测题自测题（1）离心泵的轴功率是（）离心泵的轴功率是（ ）A 在流量为在流量为0是最大是最大 B 在压头最大时最大在压头最大时最大 C 在流量为在流量为0时最小时最小 D 在工作点处最小在工作点处最小（2）离心泵的效率）离心泵的效率 和流量和流量Q的关系为（的关系
17、为（ ）。）。A Q增大，增大， 增大增大 B Q增大，增大， 先增大后减小先增大后减小 C Q增大，增大， 减小减小 D Q增大，增大， 先减小后增大先减小后增大 (3) 离心泵汽蚀余量离心泵汽蚀余量NPSH与流量与流量Q的关系（的关系（ ）A Q增大，增大，NPSH增大增大 B Q增大，增大，NPSH减小减小C Q增大，增大，NPSH不变不变 D Q增大，增大，NPSH先增大后减小先增大后减小（4）离心泵在一定管路系统下工作，压头与被输送液体密度）离心泵在一定管路系统下工作，压头与被输送液体密度无关的条件是无关的条件是（5）在测定离心泵性能时，若将压力表装在调节阀后面，则）在测定离心泵性能时，若将压力表装在调节阀后面，则压力表读数将（压力表读数将（ ），若压力表装在调节阀前面，则（），若压力表装在调节阀前面，则（ ）A 随流量增大而减小随流量增大而减小 B 随流量增大而增大随流量增大而增大C 随流量增大而基本不变随流量增大而基本不变 D 随流量增大而先增大后减小随流量增大而先增大后减小
