【化工原理 课件】2.4气体输送机械

2 4气体输送机械 2 4 1概述2 4 2离心式通风机2 4 3离心式鼓风机2 4 4离心式压缩机2 4 5罗茨鼓风机2 4 6往复式压缩机2 4 7真空泵 2 4 1概述 一 气体输送机械在工业生产中的应用 气体输送 压力不高 但量大 动力消耗大 产生高压气体 终到设备压力高 生产真空 上游设备负压操作 二 气体输送机械的一般特点 动力消耗大速度5 30m s 输送相同质量流量的气体 动力消耗是液体的10倍 设备体积庞大 特殊性 气体的可压缩性 三 气体输送机械的分类 工作原理 离心式 旋转式 往复式 喷射式等 出口压力 终压 和压缩比 通风机 终压 15kPa 压缩比1至1 15 鼓风机 终压15 300kPa 压缩比小于4 压缩机 终压 300kPa以上 压缩比大于4 真空泵 造成负压 终压p0 压缩比由真空度决定 2 4 2离心式通风机 一 离心式通风机的分类 低压离心通风机出口压力低于1kPa 中压离心通风机出口压力1 3kPa 高压离心通风机出口压力3kPa 15kPa 二 离心式通风机的结构特点 叶轮直径较大 适应大风量 叶片数较多 叶片有平直 前弯 后弯 不求高效率时 前弯 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 三 性能参数和特性曲线 1 风量 按入口状态计的单位时间内的排气体积 m3 s 1 m3 h 1 2 全风压 单位体积气体通过风机时获得的能量 J m 3 Pa 风机进 出口之间写B E 忽略 忽略能量损失 说明 出口速度很高 且压缩比小 动风压占比例很高 3 轴功率和效率 性能表上参数 1atm 20 pt0 pst0 气体获能 进出口静压差 静风压 动能差 动风压 Q N Q Q pt0 Q pst0 Q p 4 特性曲线 1atm 20 用空气测定 pt0 Q pst0 Q N Q Q 四 离心式通风机的选型 1 根据气体种类 清洁空气 易燃气体 腐蚀性气体 含尘气体 高温气体等 和风压范围 确定风机的类型 2 确定Q和pt0 生产任务 Q 3 根据Q和pt0查找合适型号 例2 4 用离心通风机将空气送至表压为490 5Pa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20 C 大气压为101 3kPa 管路中的气体流量为2 4kg s 1 且流动已进入阻力平方区 试求在冬季气温降为 20 C 大气压不变的情况下 管路中的气体质量流量为多少 Qm3 s 1 pkPa 解 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 于是通风机在夏季的体积流量为 由通风机的特性曲线查得 此时风机产生的风压为 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之间写柏努利方程得到 忽略动能差和位能差 将工点数据代入至pT表达式中 可得K值为418 6 冬季 空气密度为 管路特性曲线为 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A即为风机在冬季的工作点 由A点可知时 冬季送风体积流量为2 03m3 s 1 相应的质量流量为2 84kg s 1 2 4 3离心式的鼓风机 透平鼓风机 结构特点 外形 离心泵 蜗壳形通道常为圆形 外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多 转速较高 叶轮外周都装有导轮 单级出口表压多在30kPa以内 多级可达0 3MPa 选型方法与离心通风相同 2 4 4离心式压缩机 透平压缩机 一 结构 定子与转子 转子 主轴 多级叶轮 轴套及平衡元件 定子 气缸和隔板 叶轮 二 工作原理 气体 叶轮中心 离心力做功 高速到达外围 扩压器降速 增压 弯道 回流器 下一级叶轮中心 增压多次 高压离开 三 特性曲线 与离心通风机相似 与离心鼓风机相似 叶轮级数多 转速高 四 特点 与往复压缩机相比 体积和重量都很小而流量很大 供气均匀 运转平稳 易损部件少 维护方便 已有取代往复式压缩机的趋势 2 4 5罗茨鼓风机 工作原理 齿轮泵 正位移型 风量 n 与出口压强无关 风量 2 500m3 min 1 出口表压可达80kPa 气体温度 85 否则转子会因受热臌胀而卡住 2 4 6往复式压缩机 一 操作原理与理想压缩循环 开始时刻 P1 V1 压缩阶段 活塞位于最右端 点1 向左运动 S关D关 直至2点 D被顶开之前 P2 V2 排气阶段 继续向左 D开排气 P2不变 直至最左端 V 0 点3 吸气阶段 向右运动 P P1 0 V1 点1 点2 二 压缩类型 等温压缩 绝热压缩 多变压缩 三 压缩功 多变压缩 每一循环 J m 多变指数 1 2 3 4所围成的面积 相对大小 等温 多变 绝热 四 有余隙的压缩循环 余隙 排气结束活塞左侧留有一定空隙 余隙膨胀阶段 3 4 说明 余隙的存在使吸 排气量减小 且 则 0 吸 排气量 压缩比 则 0 吸 排气量 五 多级压缩 级间冷却 原因 压缩比大时 则 0 吸 排气量 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 级数越多 越接近等温压缩 结构越复杂 常用2 6级 级压缩比3 5 各级压缩比相等 则总压缩功最小 六 往复式压缩机的流量调节 1 调节原动机转速 2 旁路调节 3 改变气缸余隙体积 2 4 7真空泵 一 真空泵的一般特点 二 真空泵主要性能参数 1 吸入压力低 体积大 2 较高的真空度时 压缩比大 余隙影响大 1 极限剩余压力 真空泵所能达到的最低压力 绝对压力表示 2 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 三 主要类型的真空泵 1 往复式真空泵 干式真空泵 高达96 99 9 的真空度湿式真空泵 80 85 的真空度 2 水环真空泵 3 旋片真空泵 4 喷射真空泵 作业 2 9 自测题 1 离心泵的主要部件有 和 2 离心泵特性曲线包括 和三条曲线 3 离心泵的扬程是指 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 若改送密度为1200kg m 3 其它性质与水相同的液体 则流量 压头 轴功率 5 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 轴功率将 6 往复泵的往复次数增加时 流量 扬程 7 离心通风机的全风压是指 它的单位 自测题 1 离心泵的轴功率是 A在流量为0是最大B在压头最大时最大C在流量为0时最小D在工作点处最小 2 离心泵的效率 和流量Q的关系为 AQ增大 增大BQ增大 先增大后减小CQ增大 减小DQ增大 先减小后增大 3 离心泵汽蚀余量NPSH与流量Q的关系 AQ增大 NPSH增大BQ增大 NPSH减小CQ增大