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1、3 气体输送和压缩机械,气体输送和压缩机械的分类,一、通风机（Fan）,轴流式通风机排风量大而风压很小，一般仅用于通风换气，而不用于气体输送。,低压离心通风机：出口风压小于1.0 kPa（表压）中压离心通风机：出口风压1.03.0 k Pa（表压）高压离心通风机：出口风压3.015.0 k Pa（表压）,离心式通风机的应用十分广泛，按其产生风压可分为：,分类：,轴流式离心式,按其结构形式,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,1机壳2叶轮3吸入口4排出口,1.结构,2.工作原理,3.性能参数,（1）风量：,单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处气体的状态计，以Q 表示
2、，单位为m3/h；风量取决于风机的结构、叶轮尺寸和转速。,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,（2）风压：,单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以HT 表示，单位J/m3=Pa；离心通风机的风压取决于风机的结构、叶轮尺寸、转速与进入风机的气体密度。,以通风机进口、出口为 1、2 截面列柏努利方程：,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,空气直接由大气吸入时u1 0，且（z2-z1）及阻力损失可忽略，则：,静风压,动风压,全风压,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,（3）轴功率：,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,（4）效率：,4
3、.特性曲线：,说明：标定条件为 20、1atm。若实际输送气体与上述条件不同时，应加以换算：,当所输送的气体条件与上述试验条件不同时，轴功率应换算为：,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,5.选型,根据柏努利方程式，计算输送系统所需的实际风压HT，并换算成实验条件下的风压HT。,根据所输送气体的性质(如清洁空气，易燃、易爆或腐蚀性气体以及含尘气体等)与风压范围，定风机类型。,根据实际风量Q(以风机进口状态计)与实验条件下的风压HT，从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表选择合适的机号，选择的原则与离心泵相同。,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,9-19D高压
4、离心通风机,GY4-73 型锅炉离心通、引风机,DKT-2系列低噪声离心通风机,B30防爆轴流通风机,高温离心通风机,（一）离心通风机（Centrifugal Fan）,二、鼓风机（Blower）,(一)罗茨鼓风机,结构：由机壳和腰形转子组成。工作原理：与齿轮泵相似。两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多泄漏。改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换。,工业上常用的鼓风机主要有旋转式和离心式两种类型。,L6LD 系列,L10WDA 系列,L4LD 系列,3R5WD 系列,二、鼓风机（Blower）,工作原理：与离心泵相同。,多级低速离心鼓风机,（二）离心鼓风机,离心鼓风机的送气量大，但出口
5、压强仍不高，一般不超过0.3 MPa（表压）。,二、鼓风机（Blower）,三、压缩机（Compressor）,工业上使用的压缩机主要有两种类型：,往复式压缩机（Reciprocating Compressor）,离心式压缩机（Centrifugal Compressor）,(一)往复式压缩机,结构和工作原理：,结构：,气缸,活塞,进气阀,排气阀,三、压缩机（Compressor）,工作原理：,三、压缩机（Compressor）,往复式压缩机的工作过程：,工作循环,压缩阶段,排气阶段,余隙膨胀阶段,吸气阶段,V,P,1,2,3,4,V1,V2,V3,V4,P1,P2,被压缩后气体的温度,V,P
6、,1,2,3,4,V1,V2,V3,V4,P1,P2,2,2,12：等温压缩：,12：绝热压缩：,12：多变压缩：,故：压缩比P2/P1T2；kT2；T2T2”T2,工作循环的功：,压缩过程：,排气过程：,工作循环的功：,余隙膨胀过程：,吸气过程：,活塞对气体所作的总功：,由气体的状态方程：,代入上式，化简得：,工作循环的功：,活塞对气体所作的总功：,工作循环的功：,讨论：,压缩比P2/P1：P2/P1 W；绝热指数（或k）：（或k）W；W等温W多变W绝热；,余隙系数和容积系数,余隙系数：余隙容积V3 占活塞一次扫过的气缸容积（V1V3）的分率。,余隙系数和容积系数,容积系数0：吸入的气体量（
7、V1V4）占活塞一次扫过的气缸容积（V1V3）的分率。,对绝热膨胀过程：,讨论：,压缩比P2/P1或余隙系数0气缸利用率；,余隙系数恒定，当压缩比 P2/P100时，气缸余隙内的气体从P2 膨胀到P1 后，充满整个气缸，不能吸入新的气体压缩极限。,多级压缩：,采用多级压缩的好处,避免排出气体温度过高；,减少功耗，提高压缩机的经济性；,提高气缸容积利用率；,压缩机结构更为合理。,故：当压缩比大于8时，一般采用多级压缩。,说明：,设置中间冷却器，降低被压缩后的气体温度；设置气液分离器用以分离气体中夹带的液相；,气体被压缩后，V，P 气缸直径，壁厚；,理论上，级数越多，所需的外功越接近于等温压缩过程
8、的外功，但流程复杂，阻力损失，故：一般多采用26级压缩，每级压缩比为35；,每级压缩比相等时，每级所需外功也相等，同时总功最小。设为n 级压缩，总压缩比为P2/P1，每级压缩比为（P2/P1）1/n，则总功为：,例2-7,分别采用单级往复压缩机和具有中间冷却器与油水分离器的二级往复压缩机将空气由9.807104pa压缩至8.83105Pa。空气的最初温度与离开中间冷却器的温度均为25，余隙系数为0.06。试计算空气经单级绝热压缩和二级绝热压缩情况下的排出温度、压缩机所需的外功(以lm3空气计)和容积系数。空气的绝热指数为1.4。,主要性能参数：,（1）排气量：,压缩机的生产能力，吸入状态计的输
9、气量，m3/min，m3/h。,单动：,双动：,实际：,QTD2Sn/4,QT（2D2 d2）Sn/4,Qd QT,排气系数，0.80.95,（2）轴功率,理论功率（以绝热过程计）：,实际轴功率：,NNT/0,（3）效率,0=NT/N,类型及选用：,分类：,按在活塞的一侧或两侧吸、排气体：单动、双动；按气体受压次数：单级、双级和多级；按压缩机所产生的终压大小：低压、中压、高压；按排气量：小型（10m3/min以下）、中型（1030 m3/min）和大型(30 m3/min以上)压缩机；按所压缩的气体种类：空气压缩机、氧气压缩机等；按气缸放置的位置：气缸垂直放置的叫立式，水平放置的卧式，几个气缸
10、互相配置成L型、V型和W型的叫角式压缩机。,选用：,根据输送气体的性质确定压缩机的种类；根据生产任务及厂房的具体条件选定压缩机结构的型式，如立式、卧式还是角式；根据生产时所要求的排气量和排气压强，在相应的压缩机样本或产品目录中选择合适的型号。,往复式压缩机的操作：,出口与缓冲罐相连接；吸入口装过滤器；注意气缸的冷却和润滑；,改变转速旁路调节大型往复式压缩机的可调节余隙。,操作,流量调节,离心式压缩机又称透平压缩机，其主要结构和工作原理与离心鼓风机相似，但压缩机有更多的叶轮级数，通常在10级以上，因此可产生很高的风压。离心式压缩机流量大，供气均匀，体积小，维护方便，且机体内无润滑油污染气体。离心
11、式压缩机在现代大型合成氨工业和石油化工企业中有很多应用，其压强可达几十MPa，流量可达几十万m3/h。,（二）离心式压缩机（Centrifugal Compressor）,三、压缩机（Compressor）,四、真空泵（Vacuum Pump）,（一）水环真空泵,水环真空泵属湿式真空泵，结构简单。由于旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可靠。适用于抽吸夹带有液体的气体。但效率低，一般为30%-50%，所能造成的真空度还受泵体内水温的限制。,（二）旋片真空泵,特点：可达较高的真空度，如能有效控制管路与泵等接口处的空气漏入，且采用高质量的真空油，真空度可达99.99%以上。,四、真空泵（Vacu
12、um Pump）,（三）往复式真空泵,工作原理与往复式压缩机相同，只是因抽吸气体压强很小，结构上要求排出和吸入阀门更加轻巧灵活，易于启动。往复式真空泵属干式真空泵，不适宜抽吸含有较多可凝性蒸汽的气体。,四、真空泵（Vacuum Pump）,（四）喷射真空泵,结构简单，无运动部件，但效率低，工作流体消耗大。单级可达90%的真空度，多级喷射泵可获得更高的真空度。,CP 型系列喷射泵,四、真空泵（Vacuum Pump）,本章思考题,1、简述离心泵的工作原理及主要部件。2、离心泵的叶轮有哪几种类型？离心泵的蜗形外壳有何作用？3、平衡轴向推力的方法有哪些？4、离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？5、离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？6、气缚现象和汽蚀现象有何区别？7、何谓允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵安装高度？8、离心泵的特性曲线包括哪几条曲线？如何绘出特性曲线？9、何谓管路特性曲线？何谓工作点？10、离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点。11、简述离心泵常用的类型和选择方法。12、比较往复泵和离心泵，各有何特点？,
