气体输送机械课件

1、第13讲 2.3 气体输送和压缩机械教学内容：1、离心通风机与压缩机的结构、工作原理。 2、旋转鼓风机与压缩机的结构、工作原理。 3、往复式压缩机的结构、工作原理、主要性 能参数及选型。教学目的：了解各种气体输送和压缩机械的构造、 工作原理和性能，达到合理选用的目的。教学重点：离心通风机的选用。教学难点：往复式压缩机的结构、工作原理、主要性能 参数及选型。产生真空。 设备：真空泵 输送和压缩气体的设备统称为气体输送设备，其作用为对流体作功以提高其机械能，主要表现为静压能的提高。1、应用：输送气体。 设备：通风机、鼓风机。产生高压气体。设备：压缩机。2、气体输送机械分类：按结构和工作原理分类：离

2、心式、往复式、旋转式和流体作用式。概述按出口气体的压强（终压）或压缩比（p出/p进）分类：通风机：P出14.7kPa（表压） 压缩比为11.15鼓风机：14.7KPa294kPa（表压） 压缩比为小于4压缩机：P出294kPa（表压） 压缩比为大于4真空泵：P出=大气压 （3）与液体输送机械比较：相似点：工作原理基本相似不同点：气体的2.3.1 离心式通风机、鼓风机、压缩机1.离心通风机依靠高速速旋转的叶轮使气体获得能量，从而提高气体的压强。(1) 离心通风机结构特征和工作原理(2）离心通风机的性能参数主要性能参数：风量Q、风压HT、轴功率N和效率。1）风量Q 单位时间内从风机出口排出的气体体

3、积，但以风机进口处的气体状态计。单位：m3/hHT与风机的结构、尺寸、转速和进入风机的气体的密度有关。2）风压HT 单位体积气体通过风机后所获得的能量，也称全风压。HT值一般由实验测定。单位：Pa，习惯用mmH2O表示。HT值的实验测定方法： 以通风机进口为1-1截面，出口为2-2截面，以1m3气体为基准，在1-1与2-2截面间列柏努利方程： 整理得：简化：全风压为：校正：工作介质20,1atm下的空气。（HT操作条件下的全风压，实际输送气体的密度）3）轴功率N（KW）与效率有效功率为：轴功率为：离心通风机的特性曲线注：计算N时，HT和Q必须是同一状态下的数值。（2-39）(3) 离心通风机的

4、选择 1）根据管路布局和工艺条件，利用柏努利方程，计算输送系统所需的实际风压HT，将HT换算成实验条件下的风压HT。 2）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）与风压范围，确定风机类型。 3）根据以风机以进口状态计的实际风量Q和实验条件下的全风压HT，选择机号。 （4）当1.2kg/m3时，要核算轴功率。 例2-12 用风机将20、 38000kg/h的空气送入加热器加热至100 ，然后经管路送到常压设备内，输送系统所需的全风压为1200Pa (按60 ，常压计) 。 试选择合适风机。若将选定的风机（转速相同）置于加热器之后，是否仍能完成输送任务。 解：由于输送

5、清洁空气，可选用一般类型的通风机。然后根据操作条件下的风量和实验条件下的风压来确定。（1）选择风机型号。按风机安装在加热器前考虑。查得20，101.3kPa下空气的密度=1.205kg/m3则20空气的流量为：查得60 ，101.3kPa下空气的密度=1.06kg/m3将60 下的风压换算为实验条件下的风压，即： 根据风量Q=31535m3/h和风压HT=1364Pa选择4-72-11型机号为10c的风机。在n=1000r/min下，风机的有关性能参数为：Q=32700m3/h HT=1422Pa N=16.5kW =94.3%(2) 若风机安装在加热器之后，则风量发生明显变化。风机的转速不变

6、，在风机入口气体状态为：100 ，近似常压，则： 故将风机安装在加热器之后，将不能满足风量的要求。同时，尚需考虑风机是否耐高温。2. 离心鼓风机与压缩机(1) 离心鼓风机 鼓风机的终压p24atm，压缩比p2/p14。 离心鼓风机又称为透平式鼓风机，工作原理与离心通风机相同，叶片数目较多，结构类似多级离心泵。五级离心鼓风机示意图(2) 离心式压缩机：透平式压缩机2.3.2 旋转鼓风机与压缩机1. 罗茨鼓风机(1) 结构特征和工作原理(2) 特性 定容式鼓风机，风量和转速成正比。风量：2500m3/min风压：可达80kPa（表压）(3) 安装操作注意事项 出口安装稳压罐，并配置安全阀。流量采用

7、旁路调节。操作温度一般小于85。2.3.3 往复压缩机2. 工作过程理想压缩循环 主要部件：气缸、活塞、吸气阀和排气阀。1. 往复式压缩机的结构工作原理：与往复泵相同1、压缩阶段2、排气阶段3、吸气阶段实际压缩循环1、压缩阶段 2、排气阶段3、膨胀阶段 4、吸气阶段一个理想压缩循环所需的理论功为:依据不同的过程积分上式，得到:等温压缩过程： 3. 往复压缩机做功绝热压缩过程:多变压缩过程:等温压缩过程所需的外功最少，而绝热压缩过程消耗的外功最多。 绝热压缩时，排出气体的温度：4. 实际压缩循环（1）若按绝热考虑，所需外功：（2）余隙系数：余隙体积占活塞推进一次所扫过的体积百分率。（3）容积系数

8、：压缩机一次循环吸入的气体体积和活塞一次扫过的体积之比。相互关系：5. 往复压缩机的主要性能参数 (1) 排气量：单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态的数值，又称压缩机的输气量或生产能力。理论吸气量： 单动：双动：实际排气量： (2) 轴功率和效率绝热压缩理论功率： 实际所需的轴功率: （a绝热总效率）6. 多级压缩避免排出气体温度过高。减少功耗，提高压缩机的经济性。提高汽缸容积利用率。压缩机结构更为合理。多级压缩一般采用同一压缩比:当压缩比大于8时，一般采用多级压缩。优点：理论功：7. 往复压缩机的选用(1)首先根据气体的性质定类型；(2)根据排气量和排气压强(或压缩比)选择合适的型号。8. 往复压缩机的安装与运转：(1)安装 往复压缩机的排气量是间歇的，不均匀的。为此排出的气体要先经过缓冲罐，再进入输气管路，作用有二：使气体输送流量均匀；使气体中夹带的油沫得到沉降、分离。(2)启动与运转 启动时全开正路和旁路，采用降压启动，待转速接近正常时恢复正常电压。 往复压缩机运转时：注意各部分的润滑和冷却；运行时不允许关闭出口阀门。2.3.4 真空泵蒸汽喷射泵 喷射泵是利用流体流动时静压能与动能相互转换的原理来吸、送流体。优点：喷射泵构造简单、紧凑，没有活动部分。缺点：效率很低，蒸汽消耗量大。注：若将几个真空泵串联起来，便可得到更高的真空度。作