化工原理二二講稿

第二章

流體輸送機(jī)械一、離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)二、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵第二節(jié)

氣體輸送和壓縮設(shè)備2024/4/2第二章

流體輸送機(jī)械第二節(jié)

氣體輸送和壓縮設(shè)備20241按照終壓與壓縮比

通風(fēng)機(jī)：鼓風(fēng)機(jī)：壓縮機(jī)：真空泵：

終壓不大于14.7×103Pa

(表壓)

終壓為14.7×103~294×103Pa

，壓縮比小于4。

終壓在294×103Pa以上，壓縮比大于4。將低于大氣壓強(qiáng)的氣體從容器或設(shè)備內(nèi)抽至大氣中。

按結(jié)構(gòu)與工作原理

離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式

2024/4/2按照終壓與壓縮比終壓不大于14.7×103Pa(表壓)2一、離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)

1、離心式通風(fēng)機(jī)

離心式通風(fēng)機(jī)按所產(chǎn)生的風(fēng)壓不同，分為：低壓離心通風(fēng)機(jī)：中壓離心通風(fēng)機(jī)：

高壓離心通風(fēng)機(jī)：出口風(fēng)壓低于0.9807×103Pa

(表壓)；

出口風(fēng)壓為：0.9807×103Pa~2.942×103Pa出口風(fēng)壓為：2.942×103Pa~14.7×103Pa

1）離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

2024/4/2一、離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)1、離心式通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓32024/4/22024/4/142024/4/22024/4/152）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線

（1）風(fēng)量：

指氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)口的體積流率，以Q表示，單位為m3/h或m3/s。氣體的體積按進(jìn)口狀態(tài)計(jì)。（2）風(fēng)壓：

指單位體積的氣體通過(guò)通風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量，單位為N/m2，與壓強(qiáng)單位相同，以Ht表示。取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，葉輪尺寸，轉(zhuǎn)速與進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣體的密度。

目前，還不能用理論方法精確計(jì)算離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，而是由試驗(yàn)測(cè)定。

2024/4/22）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線指氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)口的體積流6在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口截面1-1’和出口截面2-2’間列柏努力方程：

簡(jiǎn)化為

（P2－P1）稱為靜風(fēng)壓，以HSt表示稱為動(dòng)風(fēng)壓。

離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動(dòng)風(fēng)壓之和，稱為全風(fēng)壓。

2024/4/2在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口截面1-1’和出口截面2-2’間列柏努力方程：7

風(fēng)壓與被輸送氣體的密度ρ成正比，風(fēng)機(jī)性能表上列出風(fēng)壓是按“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”下(20℃，1.01×105Pa)的空氣密度測(cè)定的。若實(shí)際操作條件與上述試驗(yàn)條件不同，應(yīng)將操作條件下的風(fēng)壓HT’換算為試驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT，然后按HT的數(shù)值來(lái)選擇風(fēng)機(jī)。（3）功率和效率離心通風(fēng)機(jī)的軸功率為：

2024/4/2風(fēng)壓與被輸送氣體的密度ρ成正比，風(fēng)機(jī)性能表上列出風(fēng)壓8（4）特性曲線

2024/4/2（4）特性曲線2024/4/193）離心通風(fēng)機(jī)的選用選擇離心通風(fēng)機(jī)的主要步驟為：（1）根據(jù)氣體的種類（清潔空氣、易燃?xì)怏w、腐蝕性氣體、含塵氣體、高溫氣體等）與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型（2）據(jù)所要求的風(fēng)量與全壓，從產(chǎn)品樣本或規(guī)格目錄中的特性曲線或性能表格中查得適宜的類型與機(jī)號(hào)。2、離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)1）離心鼓風(fēng)機(jī)

離心鼓風(fēng)機(jī)外形與離心泵相象。蝸殼形的通道為圓形，但其外殼直徑與寬度之比較大，葉輪上數(shù)目較多，轉(zhuǎn)速較高，2024/4/23）離心通風(fēng)機(jī)的選用2024/4/1102024/4/22024/4/1112024/4/22024/4/112并且有一固定的導(dǎo)輪。圖為一臺(tái)五級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的示意圖。氣體由吸入口進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)第一級(jí)的葉輪和導(dǎo)輪，然后轉(zhuǎn)入第二級(jí)葉輪入口，再依次逐級(jí)通過(guò)以后的葉輪

和導(dǎo)輪，最后由排氣口排出。離心通風(fēng)機(jī)的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，出口表壓強(qiáng)一般不超過(guò)294×103Pa。由于在離心鼓風(fēng)機(jī)中，氣體的壓縮比不高，所以無(wú)需設(shè)置冷卻裝置，各級(jí)葉輪的直徑也大致上相等。2024/4/2并且有一固定的導(dǎo)輪。圖為一臺(tái)五級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的示意圖。2024132）離心壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)又稱透平壓縮機(jī)。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心鼓風(fēng)機(jī)相似。離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)是葉輪級(jí)數(shù)多，通常在10級(jí)以上，葉輪轉(zhuǎn)速高，一般為5000r/min以上。這樣可以產(chǎn)生很多的出口壓強(qiáng)，且由于壓縮比高，氣體體積縮小很多，溫度升高大。因此壓縮機(jī)都分成幾段，每段包括若干級(jí)。葉輪的直徑逐級(jí)縮小。葉輪寬度也逐級(jí)略有縮小，在各段之間設(shè)有中間冷卻器。

優(yōu)點(diǎn)：流量大而均勻，體積小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，容易調(diào)節(jié)，維護(hù)方便。2024/4/22）離心壓縮機(jī)2024/4/114二、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵

旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)泵相似，機(jī)殼內(nèi)有一個(gè)或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，沒(méi)有活塞和閥門(mén)等裝置。特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、排氣連續(xù)而均勻，適用于所需壓強(qiáng)不高且流量大的情況。1、羅茨鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與齒輪泵相似，機(jī)殼內(nèi)有兩個(gè)漸開(kāi)擺線形的轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間2024/4/2二、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與旋152024/4/22024/4/1162024/4/22024/4/117縫隙很小，使轉(zhuǎn)子能自由運(yùn)動(dòng)而無(wú)過(guò)多的泄漏，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，可使氣體從技巧一側(cè)吸入，從另一側(cè)排出。若改變兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，則吸入和排出口互換。羅次鼓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)：(1)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，出口壓力提高，風(fēng)量可保持大體不變。(2)輸氣量范圍：2~500m3/min。出口表壓在80kPa以內(nèi)且在40kPa附近效率較高。(3)流量調(diào)節(jié)一般用支路調(diào)節(jié)，出口閥不能完全關(guān)閉，且操作溫度≯80-85oC2024/4/2縫隙很小，使轉(zhuǎn)子能自由運(yùn)動(dòng)而無(wú)過(guò)多的泄漏，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相182、液環(huán)壓縮機(jī)

液環(huán)壓縮機(jī)也稱納氏泵，由略呈橢圓性的外殼和旋轉(zhuǎn)葉輪所組成，葉輪在存有適量液體的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由葉片帶動(dòng)，液體在離心力作用下拋向殼體周邊形成橢圓形液環(huán)。橢圓形長(zhǎng)軸處則形成兩個(gè)月牙形空隙，供氣體吸入和排出。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，在液環(huán)和葉片間所形成的密閉空間逐漸變大和變小各兩次，氣體從兩個(gè)吸氣口進(jìn)入機(jī)內(nèi)，從兩個(gè)排氣口排出。

液環(huán)壓縮機(jī)使氣體只與葉輪接觸而不與殼體接觸，可用于輸送腐蝕性氣體。2024/4/22、液環(huán)壓縮機(jī)2024/4/1192024/4/22024/4/1203、真空泵

從設(shè)備中或系統(tǒng)中抽出氣體，使其處于絕對(duì)壓強(qiáng)低于外界大氣壓的狀態(tài)，所用的輸送機(jī)械稱為真空泵。實(shí)質(zhì)上真空泵也是氣體壓縮機(jī)械，只是它入口壓強(qiáng)低，出口為常壓?；S中較常用的型式有：1）水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵的外形呈圓形，外殼內(nèi)有一個(gè)偏心安裝的葉輪，上有輻射狀葉片，水環(huán)真空泵的殼內(nèi)注入一定量的水，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下將水甩至殼壁形成水環(huán)。2024/4/23、真空泵2024/4/1212024/4/22024/4/122水環(huán)具有密封作用，使葉片間的空隙形成大小不同的密封室。當(dāng)小室增大時(shí)，氣體從吸入口吸入，當(dāng)小室從大變小時(shí)，氣體由壓出口排出。水環(huán)真空泵可以造成的最高真空度為83.4×103Pa左右，它也可作鼓風(fēng)機(jī)用，但所產(chǎn)生的表壓強(qiáng)不超過(guò)98.07×103Pa當(dāng)被抽吸的氣體不宜與水接觸時(shí)，泵內(nèi)可充以其它液體。

此類泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和維修。但泵的效率較低，一般為30%～50%。另外，該泵產(chǎn)生的真空度受泵內(nèi)水溫的限制。2024/4/2水環(huán)具有密封作用，使葉片間的空隙形成大小不同的密封室。當(dāng)小室232）噴射泵

噴射泵是利用高速流體射流時(shí)靜壓能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能而造成的真空將氣