第三章-气体的压缩与输送2

(2)气体输送管路的流速较大，流动阻力较大，因此输送相同的质量流量，

第三章第一节气体压缩与输送的主要任务

气体压缩与输送在化工生产中应用十分广泛，主要用于：气体输送、产生高压气体和产生真空。

压缩和输送气体的机械统称为气体压缩机械。

气体输送机械的特点：(1)气体的密度小，输送一定质量的气体时，其流量大，

故气体输送机械的体积较大

气体输送

要求提供的压头相应也更高。(3)由于气体的可压缩性，在输送机械内部气体压强变化时，其体积和温度随之而变。

故结构设计更为复杂，选用上必须考虑的影响因素也更多。

气体输送机械的分类：

按工作原理可分为：往复式、离心式、旋转式和流体作用式。气体输送技术

1气体输送机械可按照出口气体的压力（终压）或出口与进口气体绝对压力的比值（压缩比）来分类，见表3-1

表3-1气体输送机械按终压和压缩比分类名称终压（表压）压缩比通风机鼓风机压缩机真空泵≤15kPa15～300kPa﹥300kPa当时当地的大气压1～1.15﹤4﹥4由真空度决定第二节往复式压缩机一、往复式压缩机的主要构造和工作原理1．往复式压缩机的主要构造主要工作部件为气缸、活塞、吸入阀和排出阀。22．往复式压缩机的工作原理往复式压缩机和往复泵在结构和装置上的不同之处：

（1）必须有散热装置；（2）必须有润滑装置；（3）必须控制余隙的大小（4）对吸排气阀要求更高。图3-2往复压缩机的工作过程开始时刻活塞位于最右端，点1P1,V1,1.压缩阶段

向左运动吸排气阀关闭直至点2，排气阀被顶开之前P2,V2,2.排气阶段

继续向左排气阀打开P2不变直至最左端，点3P2,V3,3.膨胀阶段

向右运动吸排气阀关闭直至点4，吸气阀被顶开之前P1,V4,4.吸气阶段

继续向右吸气阀打开P1不变直至最左端，点1P1,V1,3二、往复式压缩机的生产能力（送气量）

送气量：单位时间内排出的气体体积折算成吸入状态下的数值。若没有余隙容积，往复式压缩机的理论吸气量与往复泵的类似。1．理论生产能力单缸、单动往复式压缩机

单缸、双动往复式压缩机

2．实际生产能力

（1）由于有余隙容积，余隙气体膨胀后占据了部分气缸容积，使实际吸气量比理论吸气量低。（2）吸入阀有一定的阻力，致使气缸内压强低于吸入管的压强，气体膨胀，

使实际吸气量比理论吸气量低。（3）气缸内的温度高于吸入气体的温度，使吸入气缸内的气体立即膨胀

4考虑到压缩机的各种泄漏等因素的影响，使实际吸气量比理论吸气量低，实际生产能力为：

——送气系数，由试验测得或取自经验数据，一般数值为0.7~0.9

图3-3三级压缩流程示意图1、4、7-气缸；3、6、9-油水分离器；2、5-中间冷却器；8-出口气体冷却器三、多级压缩多级压缩是在几个串联气缸

中进行的气体压缩过程。

采用多级压缩的理由：1.避免压缩后气体温度过高。

2.可减少功耗。3.提高气缸容积利用率。

4.使压缩机的结构更为合理。

5四、往复式压缩机的操作、运转及维护1．往复式压缩机的正常操作及运转操作过程中应随时注意压缩机各级气缸进、出口气体的压力和温度，检查冷却后气体的温度和冷却水的温度，严格按工艺指标控制，经常检查各级进、出口阀门的工作情况，检查压缩机的润滑情况，定期加润滑油，定期排放各级中间冷却器、油水分离器中的油、水，以及所有零件接缝处的密封情况等。

2．往复式压缩机排气量的调节

（1）补充余隙调解法。

（2）旁路回流调节法。

（3）顶开吸入阀调节阀。

（4）降低吸入压力调解法。（5）改变转速调解法。（6）改变操作台数调解法。6第三节离心式气体输送机械一、离心式通风机离心式通风机是一种广泛应用的低压气体的输送设备。

风压：风机对单位体积气体所做的有效功。（全风压）

符号：pt；单位:Pa。

根据风压的不同，将离心式通风机分为三类：低压离心式通风机：出口风压低于1KPa(表压)中压离心式通风机出口风压低于1~3×KPa(表压)

高压离心式通风机：出口风压低于3~15×kPa(表压)

1．离心式通风机的构造和工作原理离心式通风机的构造和工作原理与离心泵大致相同。

图3-4所示。

7离心式通风机的结构特点：

①叶轮直径较大——适应大风量②叶片数较多

③叶片有平直、前弯、后弯④机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形

2．离心通风机的性能参数与特性曲线

(1)离心通风机的性能参数

①风量：单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处的气体状态计。

符号：qv，单位:m3/h。

②风压（全风压）:单位体积的气体通过风机时所获得的能量。

符号：pt；单位:Pa。

风压的大小取决于风机的结构、叶轮直径和转速，并正比于气体的密度。风压一般由试验测定。

8设风机进口为截面1-1，

风机出口为截面2-2，

根据柏努利方程，单位体积气体通过通风机所获得的风压为：

假定气体的密度为常数，通风机直接从大气吸入空气，

=0忽略流动阻力。简化上式得：

式中

-称为静风压

/2称为动风压

通风机性能表上所列出的风压为全风压。

通风机铭牌上的风压

是用空气测定的，

如果操作条件与标定条件不同可用公式换算。

9③轴功率和效率效率反映了风机中能量的损失程度。一般来讲，在设计风量下风机的效率最高。通风机的效率一般在70%~90%。

(2)离心通风机的特性曲线（图3-5）离心通风机在出厂前需用空气在压力101.3kPa，

温度20℃,密度为1.2kg/m3实验条件下测定特性曲线

和性能参数，即离心通风机名牌上的风量、全风压、

轴功率和效率等。图中显示了在一定转速下，风量、全风压、

轴功率和效率的关系。

10二、离心式鼓风机和压缩机1．离心式鼓风机

离心式鼓风机又称透平鼓风机，其结构类似于多级离心泵。

一般离心式鼓风机的风量较大，但风压不太高，终压小于300kpa（表压），压缩比不高，所以级间不需冷却装置。

2．离心式压缩机（1）离心式压缩机的主要结构与工作原理

离心式压缩机又称透平压缩机，其主要构造和工作原理都与离心式鼓风机相似。只是

叶轮的级数更多，转速也高于离心鼓风机的转速，可达到3500～8000r/m，故能产生

较高的压力，其压力范围为0.4～10MPa。由于气体的压缩比较高，气体体积变化就比较大，温度升高较为显著。因此，离心式压缩机常分成几段，每段包括若干级。

叶轮直径与宽度逐段缩小，段与段之间设冷却器，以免气体温度过高。11（2）离心式压缩机的特性曲线与流量调节离心式压缩机的特性曲线由实验测得

它与离心泵的特性曲线很相像，但其最小流量不等于零，

而等于某一定值。

特性曲线上标明最小流量

和最大流量

它是实际操作的流量

的范围，在此范围内操作效率较高，

是离心压缩机稳定工况区。

当流量小于

时,压缩机将出现不稳定的工作状态，称为“喘振”。

离心压缩机流量调节方法。离心压缩机流量调节方法。离心压缩机流量调节方法①调节出口阀开度

②调节出口阀开度

③调节转速

④回流支路或放空调节

12第四节旋转式气体输送机械旋转式气体输送机械与旋转泵相似，机壳中有一个或两个旋转的转子，没有活塞和阀门等装置。

旋转式风机的特点

结构简单、紧凑、体积小，排气连续均匀，使用于压力不大而流量较大的场合。

一、罗茨鼓风机工作原理和旋转泵相似，结构如图3-8所示。其特点为

①风量与转速成正比；

②转子之间和转子与机壳之间的间隙会造成气体泄漏，从而使效率降低，

效率一般为0.87~0.94，在表压为4kPa附近效率最高；

③该风机的出口应安装稳压罐与安全阀,出口阀门不能关闭，

一般用旁路方法调节流量；

④结构简单无阀门，不用冷却和润滑，可得洁净空气，

适用于低压力场合的气体输送和加压，可以多级串联使用；

⑤使用时，温度不能超过85℃，否则会使转子受热膨胀而发生碰、卡现象。13二、液环压缩机（纳氏泵）如图3-9所示,适用于气液混合物、腐蚀性、爆炸性气体的压缩与输送。

第五节真空泵真空是指压力低于大气压的物理环境。真空被化为低真空、中真空、高真空、超高真空四个区域，各区域的真空范围如表3-2所示。

真空泵可分为干式和湿式两大类

干式真空泵只能从容器中抽出干燥气体，其真空度可达96~99%。

湿式真空泵在抽吸气体时允许带有较多的液体，产生的真空度为85~90%。

一、往复式真空泵

一、往复式真空泵

一、往复式真空泵图3-10平衡气道往复式真空泵的构造和原理与往复式压缩机基本相同，

只是其吸入阀、排出阀要求更加轻巧，启闭更灵敏。

真空泵需有降低余隙影响的装置，即气缸两端设置平衡气道

14二、水环真空泵水环真空泵属于旋转式真空泵，结构如图所示。

图3-11水环真空泵1-外壳；2-叶片；3-水环；4-吸入口；5-排出口此类真空泵