试论罗茨鼓风机选型设计

1、1998(2)试论罗茨鼓风机选型设计陈泗水(湖南省机械工业设计研究院)动力机械。油化工中,各种不同的温度、气体成分以及海拔高度等,均对罗茨鼓风机性能有很大的影响,如果选型设计不当,必将导致整个生产工艺流程无法达到预期的设计效果。因此,在工艺流程的设计中,也必须对罗茨鼓风机在其特定的工况下进行选型设计,以期达到最佳运行状态。现就性能选型设计,分述如下。一、不同温度、压力下,空气流量的确定我国规定的风机标准进气状态为:压力(A”表示绝对压力),温度tp=101.3kPaA“=20,相对湿度=50,空气密度=1.23因此,国内各厂家产品样本上给出的kg󰃗m。均是在该状态下的性能参数。

2、然而,很多工艺流程设计所依据的风机进气状态并非标准状态,设计者就不可能直接引用产品样本上的性能参数,而需要按标准进气状态重新确定。设容积流量为Q(m3󰃗min),质量流量为3G(kg󰃗min),比容为v(m󰃗kg),则(1)Q=Gv又设绝对压力为p(kPaA),绝对温度为T(K),则状态方程式为(2)=RTsTn式中:下标“S”为实际进气状态,下标(:=TsTn(3)Qs=QnTnps如采用摄氏温度t()和表压力P(kPaG)“(G”表示表压力)。则实际进气状态下,有Ts=273+ts,ps=101.3+ps;标准进气状态下,有Tn=273+20

3、,pn=101.3。代入(3)式:(4)Qs=Qn273+20101.3+ps根据(4)式,可以把标准进气状态下的流量Qn换算成实际进气状态下的流量Qs。将实际排气温度Td=273+td和实际排气压力pd=101.3+pd代入(3)式,可得排气流量:Qd=Qs(5)101.3+pd273+ts根据(5)式,可以把实际进气流量Qs换算成排气流量Qd。二、不同温度、压力下,非空气介质的流量确定一般来说,罗茨鼓风机产品样本上的流量就是风机可达到的实际流量Qs,其所对应的风机理论流量Qth根据设计理论可准确计算,则实际泄漏量Qb为:(6)Qb=Qth-Qs然而,通过样本值求出的泄漏量Qb,是“n”为标

4、准进气状态,R(J󰃗kgK)为气体常数。根据质量守恒原理,有Gs=Gn,所以,由(1)、1998年2月6日收到长沙市410005在标准进气状态下的空气泄漏量。当在非标准进气状态、且为非空气介质时,Qb同样需8为:1998(2)要重新确定。在鼓风机中,气体的密度以及位能的变化极小,可以忽略不计。因此伯努利方程式可写为:2s式中:ps、排气绝对pd(kPaA)分别为进、3压力,s(kg󰃗m)为进气气体密度,并认为泄(13)2仅当压力比由1变成2时,泄漏量为:Qb2=Qb1(14)1-1当Ts1、1变成Ts2、2时,泄漏量1、2、Qb2=Qb1为:bQb1s11s+=

5、+漏气体的初始泄漏速度Vd=0,则泄漏速度为:)s(m,=A,并考虑实际流进行修正,则泄漏流量为:(8)Qb=VbA(15)Vb=:同温同压下,对于,有:=将此式代入(13)、22(15)式,可得:Qb2=Qb1Qb2=Qb12(16)(17)令压力比为=代入(7)式:s=RTs,并由状态方程式得psTs121-1(12)(17)式是罗茨鼓风机在不同工况下重新确定流量的极其重要的公式。式中压力比与进气状态是正压还是负压无关。也就是说,罗茨真空泵与罗茨鼓风机一样,均可采用上述公式进行流量的重新确定。值得注意的是,气体分子量对泄漏量的影响很大。例如:空气分子量1=29,氢气分子量2=2,由(13)

6、式可得:Qb2=Qb1Vb=2RTs(21)将(9)式代入(8)式:(9)(10)Qb=602RTs(21)A设为气体分子量,则通用气体常数(mol󰃖K)为:Rm=R=常数,单位为,代J󰃗入(10)式,得泄漏量为:=3.808Qb12由(11)式可知,泄漏量Qb随进气温度Ts和压力比增加而增加;随分子量增加而减少;但与风机转速无关。对于(11)式中Qb、Ts、和四个参数,)和状态2(下标)分对应于状态1(下标“1”“2”别列出(11)式,然后将两个状态下的(11)式相除,可得:仅当进气温度由Ts1变成Ts2时,泄漏量为:Qb2=Qb1Ts1Qb=60A(11)即

7、氢气泄漏量是空气泄漏量的3.808倍。这也就是众多用户将罗茨鼓风机用于输送氢气时风量明显不足的原因。三、不同状态下确定理论流量及轴功率由于罗茨鼓风机理论流量为:(18)Qth=2Ln2对于同一机型,其叶轮外径D、叶轮长度L和面积利用系数是一定的,Qth只与转速因此,在状态1和状态2时,对应有:n成正比。Qth2=Qth1n1(19)(12)同理,罗茨鼓风机轴功率为:9仅当分子量由1变成2时,泄漏量La=或La=60m(pd-ps)(20)(21)1998(2)为L53LD,其性能参数为:Qs1=34.4m󰃗minP1=68.6kPaG60m-1)ps(n1=1450rϗ

8、255;minTs1=293K(20)Qth1=50.18m󰃗min1=La1=58.8kW式中,ps、排气压力,单位为pd为进、。在状态1和状态2下分kPaA;m为机械效率别列出(21)式,并将两式相除,得:La1ps1=101.3kPaA=(Qth1ps11-1):.032.016317H20=18CO2=44.01将(19)式代入上式,则:=(La1n1ps11-1)Las1-(22)式,即(19)、可进行不同进气状态下流量、功率的重新确定。四、选型设计举例根据某些用户提出的实际使用工况,笔者针对山东章丘鼓风机厂的产品,采用上述公式进行选型设计。举例:介质:混合气体(NH

9、3󰃘0.45%,H2O󰃘9.79%,CO2󰃘89.76%)进气流量:Qn=9.72Nm3󰃗min(0或273K,101.3kPaA状态下)进气温度:Ts2=40或ts2=273+40=313K由道尔顿分压定律可求得混合气体分子量为:2=17.032×0.45%+18.016×9.79%+44.01×89.76%=41.34计算泄漏量由(6)式:Qb1=Qth1-Qs1=58.18-34.4=15.78m2󰃗min由(15)式可求得混合气体泄漏量:Qb2=Qb1(Ts121-1)=23.

10、01m󰃗min=15.78混合气体理论流量Qth2=Qs2-Qb2=32.07+23.01进气压力:ps2=35.2kPaA排气压力:pd2=103kPaA选型设计:确定实际进气状态性能点流量:由(3)式可得Qs2=QNTNps2=55.08m3󰃗min升压:p=pd2-ps2=103-35.2=9.7267.8kPaG压力比:2=选型输送混合气体时的风机转速由(19)式:=1450=1592r󰃗n2=n1minQth150.18输送混合气体时的风机轴功率由(22)式:La2=La1n1ps1(1-1)=58.81450101.3(1.68-1)

11、=63.65kW结论罗茨鼓风机型号:L53LC根据Qs2、P2,初定章丘厂鼓风机型号101998(2)标准进气状态下,输送空气时的性能:升压:68.6kPaG流量:34.4m3󰃗min风机转速:1450r󰃗min轴功率:58.5kW实际进气状态下,输送混合气体时的性能:升压:67.8kPaG流量:32.07m3󰃗min风机转速:1592r󰃗min轴功率:63.65kW通过上述实例说明,同一型号的罗茨鼓风机分别在标准进气状态和实际进气状态下运行时,所表现出的性能是有差异的,尤其是介质的分子量减小(如氢气)或进气温度较高时,这种差异更

12、为明显,流程。,。11本期主要文摘多级离心压缩机级内叶轮参数的优化󰃗李强󰃗西安交通大学赛尔机泵中心选取叶轮入口相对速度最小为目标函数,采用外点惩罚函数法对叶轮结构参数进行优化,以使结构设计更加合理。叙词离心式压缩机叶轮结构优化试论罗茨鼓风机选型设计󰃗陈泗水󰃗湖南省机械工业设计研究院以流体力学、工程热力学为理论基础,结合国内外罗茨鼓风机基本设计思想,的使用工况下,法。,叙词通风机翼型的解析叠加方法阐述了风机设计中叶片翼型的几何特性、用解析方法叠加翼型,以及建立翼型周线方程的方法。并列举了利用其公式算出的翼型在风机设计上的应用实例。叙

13、词叶片翼型计算轴流通风机CAD系统的开发和研究󰃗张师帅张欣邓伟󰃗华中理工大学从功能需求、概要设计和详细设计三个方面对轴流通风机CAD系统的开发作了介绍,同时还指出了该系统不足之处,为今后的研究明确了方向。叙词轴流式通风机计算机辅助设计通风机气动性能试验结果的数学处理与误差分析󰃗马扶南󰃗南京鼓风机厂提出了通风机气动性能试验测试值曲线的数学回归方法,并通过对测量误差分析计算了回归曲线的置信区间和置信概率,列举了实例和对具体应用作了说明。叙词通风机性能拟合误差高温风机主轴冷却方式综述󰃗王日光󰃗四平鼓风机厂

14、介绍了实际生产中常用的几种主轴冷却结构,分析了结构特点及应用范围,指出了发展方向。叙词高温风机轴冷却数控加工刀具轨迹显示系统󰃗李延林杨光󰃗沈阳鼓风机厂用显示刀具中心运动轨迹的方法来检验数控加工程序(亦称NC代码)的正确性,无疑是一种既快又省的办法。多年的使用证明,它对于保证加工程序的质量,提高编程效率,有着很好的实用性。本文概述了刀具轨迹显示软件的研制方法,并结合其功能特性,介绍了屏幕绘图软件开发的技术要点。叙词离心式压缩机数控加工计算机程序张璞󰃗陕西鼓风机(集团)有限HQ70钢叶轮的焊接󰃗公司介绍了HQ70,叶轮焊接及,钢叶轮的

15、焊󰃗吴跃沈阳鼓风机厂比较详细地分析和比较了做为引风机使用时,静叶可调轴流风机与动叶可调轴流风机的固有特性、调节性能、一次性投资、运行费用、维护性、耐磨性及可靠性。叙词轴流式引风机性能经济性静叶可调轴流通风机偏离设计性能的原因分析及措施󰃗柳扣林󰃗扬州第二发电厂着重分析了静叶可调轴流通风机偏离设计性能的原因,结合现场的改进措施,提出了今后的完善方向。叙词轴流式通风机可调静叶片运行效率透平压缩机组故障诊断知识库管理系统󰃗张国斌󰃗哈尔滨工业大学󰃗王乐业󰃗黑龙江省机械工业贸易公司按照软件设计工

16、程学的思路,介绍了为大庆化肥厂开发的透平压缩机组故障诊断知识库管理系统。重点阐述了知识库的基本结构、管理系统的数据结构及软件总体方案。叙词透平式压缩机知识库故障诊断引进罗茨鼓风机的维修󰃗姚跃󰃗抚顺乙烯化工有限公司介绍了引进的罗茨鼓风机的特点,根据现场实际维修状况,重点从易损件的检查、更换和间隙的调整两个方面阐述了维修方法。得出了效果良好的结论。叙词罗茨鼓风机维护旋转机械故障诊断专家系统的知识库设计󰃗阮跃󰃗北京英华达公司根据旋转机械故障的特点,对诊断知识进行了适当的分类,建立了功能完善的知识库,为故障诊断专家系统的研制提供了有效手段

17、。叙词透平式压缩机知识库故障诊断MainAbstractsInThisIssueOptimizationofParametersinImpellerofMulti-stageCentrifugalCompressor󰃗LiQiangBySelectingimpellersuctionrelativespeedminimumasthetargetfunction,externalpunishmentfunctionmethodisadoptedtooptimizetheimpellerstructuralparameterssothatthestructuraldesignism

18、adetobemorereasonable.KeyWordsCentrifugalcompressorImpellerStructureOptimizationefficiency.Thispaperdescribesthedevelopedmethodforcuttertrackdisplaysofwtare,andincombinationwithitsfunctionalfeatures,thetechnicalpointsforscreenplottingsoftwaredevelopmentisintroduced.ComputerprogramHQ70SteelImpellerWe

19、lding󰃗ZhangPuPressedmodelforHQ70steelarcshroud,impellerweldingandproductionprocessprocedureintroduced,certaincomsuggestionstoforHQ70steelimarep.WofaImllerTrialDiscussiononselectionDesignforRootsBlow-er󰃗ChenShishuiTakinghydrodynamicsandengineeringthermodynam2icsastheoreticalbases,andc

20、ombinatingthebasiccesignideaforRootsblowerathomeandabroad,theinfluencesofvariousfactorsonRootsblowerperformanceplicatedoperatingconditions,andselectionrRootserpgonsare.meth2odshavepranddesignunittoselect.themosttsblowermodelKeyWordsRootsblowerSelectiondesignPerfor2manceComialFanasetal,regulationperf

21、ormance,onceinvestment,operatingexpense,maintainability,wear2abilityandreliabilitybetweenstaticvaneadjustableaxialfananddynamicvaneadjustableaxialfanareanalyzedandcomparedinmoredetailswhentheyaretakenasinduceddraftfans.KeyWordsAxialinduceddraftfanPerformanceEcono2myAnalyticSuperposedMethodforFanAero

22、foil󰃗WangZhenyuGeometriccharacteristicsforbladeaerofoilsduringfandesign,superposedaerofoilsbyanalyticmethod,andthemethodtosetupaerofoilcircumferenceequationmethodaredescribed.Someexemplestoapplytheaerofoilcomput2edfromtheseformulatothefandesignarelisted.KeyWordsBladeAerofoilComputationReason

23、AnalysisandRemeditiesforDeviationfromDesignPerformanceforStaticVaneAdjustableAxi-alFan󰃗LiuKoulinThereasonsfordeviationfromdesignperformanceforastaticvaneadjustableaxialfanareemphaticallyanalyzed,theimprovedremediesatsitearecombinedandfutureper2fectdirectionisprovided.KeyWordsAxialfanAdjustab

24、lestaticvane,OperetionEfficiencyDevelopmentandResearchforAxialFanCADSys-tem󰃗ZhangShishuaietalThedevelopmentforaxialfanCADsystemisintro2ducedfromthreeaspectsoffunctionalrequirements,generaldesignanddetaileddesign,atthesametimetheinsuffici2cenciesofthesystemarepointedout,andthedirectionforfutu

25、reresearchisdefined.KeyWordsAxialfanCADTroubleDiagnosticKnowledgeBaseManagenentSystemforTurbocompressorTrain󰃗ZhangGuobinetalInaccordancewithdesignengineeringthinkings,thetroublediagnosticknowledgebasemanagenentsystemforturbocompressorsdevelopedforDaqingChemiealFertilizerPlantisintroduced.The

26、basicstructureforknowledgebase,datastructureformanagementsystem,andsoftwareoverallschemeareemphaticallysetforth.KeyWordsTurbocompressorKnowledgebaseTroublediagnosisMathmaticalTreatmentandErrorAnalysisforFanAerodynamicPerformanceTestResults󰃗MaFunanThemathmaticalregressionmethodsaboutfanaerody

27、2namicperformancetestmeasuredvaluecurvesareprovid2ed;theregressioncurveconfidenceintervalandconfidenceprobabilityarecalculatedthroughthemeasuringerroranal2ysis.Someexamplesaregivenandspecificapplicationsareexplained.KeyWordsFanPerformanceFittingErrorRepairforIntroducedRootsBlower󰃗YaoYaoTheintroducedRootsblowerfeaturesareintroduced.Basedonsitepracticalmaintenanceandrepairsituatio