(机械制造行业)第四节气体输送机械
3.气体输送机械
2、离心鼓风机和压缩机
1)离心鼓风机 离心鼓风机外形与离心泵相象。蜗壳形的通道为圆形,但
其外壳直径与宽度之比较大,叶轮上数目较多,转速较高,
并且有一固定的导轮。气体由吸入口进入后,经过第一级的
叶轮和导轮,然后转入第二级叶轮入口,再依次逐级通过以
后的叶轮和导轮,最后由排气口排出。
离心通风机的送气量大,但所产生的风压仍不太高,出口 表压强一般不超过294×103Pa。由于在离心鼓风机中,气体 的压缩比不高,所以无需设置冷却装置,各级叶轮的直径也 大致上相等。
在通风机的进口截面1-1’和出口截面2-2’间列柏努力方程:
H t ( z2 z1 ) g ( p2 p1 ) (u2 u1 ) / 2 hf1 2
简化为
2
2
H t ( P2 P 1)
u 2
2
2
(P2-P1)称为静风压,以HSt表示
u 2
1、离心式通风机
按所产生的风压不同,分为:
低压离心通风机: 出口风压低于: 0.9807×103Pa (表压) 中压离心通风机: 出口风压为:0.9807×103Pa~2.942×103Pa
高压离心通风机:出口风压为:2.942×103Pa~14.7×103Pa
2)离心通风机的性能参数与特性曲线22称为动风压。
离心通风机的风压为静风压和动风压之和,称为全风压。
风压与被输送气体的密度ρ成正比,风机性能表上列出
风压是按“标准状态”下(20℃,1.01×105Pa)的空气密度测
定的。若实际操作条件与上述试验条件不同,应将操作条件
下的风压HT’换算为试验条件下的风压 HT,然后按HT的数值
来选择风机。
2.1 离心式通风机、鼓风机与压缩机
《气体输送机械》课件
气体输送机械的原理
传送原理
气体输送机械利用气体流动产生的推力将物料由 低压区域推向气体的流速、密度和压力来实现物料的 输送和控制。
气体输送机械的设计要点
1 选型
根据物料性质、输送距离 和条件选择合适的气体输 送机械。
2 设计参数
确定输送速度、气体流量 和压力等参数,以实现稳 定的输送效果。
2 缺点
能耗较高,对物料的特性要求较高,操作和 维护成本较大。
结语
1 总结
气体输送机械是现代工业中不可或缺的关键 设备,它通过独特的原理和设计实现了高效 的气体输送。
2 展望未来
随着技术的不断进步,气体输送机械将继续 发展,为各行业带来更加便捷和可靠的输送 解决方案。
空气滑动传送机
利用气体的压缩和释放来输送物料,适用于轻型 颗粒物料的输送。
规划气力输送机
利用气流的作用将物料从起点输送到目的地,适 用于大量、远距离的输送。
气动输送机
通过气体的压力差来推动物料的输送,常用于粉 尘和颗粒物料的输送。
真空输送机
利用负压差将物料吸附并输送,适用于容易受损、 易挥发的物料。
3 结构设计
设计合理的结构和布局, 以确保机械的稳定性、安 全性和维护便利。
气体输送机械的应用场景
煤气输送
气体输送机械广泛应用于煤气输送系统,提高煤 气输送的效率和安全性。
粉末提升
利用气体输送机械将粉末提升到需要的高度,常 见于化工、食品和制药领域。
气体输送机械的优点和缺点
1 优点
高效、快速、灵活,适用于各种物料和工艺 要求。
《气体输送机械》PPT课 件
欢迎来到《气体输送机械》PPT课件!在本课程中,我们将深入探讨气体输 送机械的定义、原理、设计要点、应用场景以及优缺点,让您全面了解这一 关键领域。
气体输送设备
气体输送设备气体输送设备是工业生产中常用的一种专用设备,用于将气体从一个位置传送到另一个位置。
它可以通过管道、管道网或管道系统传输各种气体,包括氮气、氧气、天然气等。
本文将介绍气体输送设备的分类、原理以及在工业生产中的应用。
一、气体输送设备的分类气体输送设备可以根据其工作原理、结构特点和使用场景等方面进行分类。
常见的分类包括压缩空气输送设备、真空输送设备和液氮传输设备等。
1. 压缩空气输送设备压缩空气输送设备是通过压缩空气的动力驱动气体传输的装置。
它包括空气压缩机、气体储罐、管道以及相应的控制系统等组成部分。
压缩空气输送设备广泛应用于工业生产中的气体输送、气动输送和粉体输送等领域。
2. 真空输送设备真空输送设备是利用真空负压原理进行气体传输的装置。
它通过减压装置将输送位置的气压降低,使得气体从高压区域向低压区域运动。
真空输送设备通常用于粉尘、固体颗粒等粉体物料的输送。
3. 液氮传输设备液氮传输设备是将液态氮从一个位置传输到另一个位置的设备。
液态氮在低温下具有很高的稳定性,广泛用于冷冻、冷却以及特殊工艺等领域。
液氮传输设备包括氮气储罐、气体泵等组成部分。
二、气体输送设备的原理气体输送设备的工作原理基于气体的压力差和流体力学原理。
通过施加压力差,使气体从高压区域向低压区域移动。
这一原理适用于不同类型的气体输送设备,但具体的工作原理会有所差异。
例如,压缩空气输送设备中,空气压缩机将气体压缩并送入储罐中。
当需要输送气体时,通过控制系统将储罐内的气体排放到管道中,利用压力差将气体送至目标位置。
对于真空输送设备来说,通过减压装置将输送位置的气压降低,使得气体朝着低压区域移动。
这种装置通常用于输送敏感材料或易挥发物质。
液氮传输设备则利用液态氮的低温特性进行气体传输。
液氮被储存在低温储罐中,在需要使用时,通过气体泵将液态氮送往目标位置。
液态氮在输送过程中会逐渐升华为气态氮,从而实现了气体的传输。
三、气体输送设备的应用气体输送设备在工业生产中有着广泛的应用。
化工原理-气体输送机械
2.3 气体输送和压缩机械
1
气体压送机械的分类
气体输送机械
通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
出口表压: 低于1.47×104 Pa 1.47×104~2.94×105 Pa 2.94×105 Pa以上 0
2
气体压送机械的分类
气体输送机械
通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
压缩比: 1~1.15
往复压缩机的构造、工作原理与往复泵相 似。往复压缩机的主要部件有汽缸、活塞、吸 气阀和排气阀,依靠活塞的往复运动而将气体 吸入和压出。
16
一、往复压缩机的工作过程
图2-45 立式单动双缸压缩机
1—汽缸体 3—排气阀 5—曲轴
2—活塞 4—吸气阀 6—连杆
17
一、往复压缩机的工作过程
与往复泵相比,往复压缩机的特殊性: ①压缩后气体的温度升高,体积变小,具有 可压缩性。 ② 为移除压缩放出的热量以降低气体的温 度,还应附设冷却装置。 ③ 由于汽缸中余隙的影响,往复压缩机实 际的工作过程也比往复泵的更加复杂。
图2-40 低压离心通风机 1—机壳 2—叶轮 3—吸入口 4—排出口
7
离心通风机
2.离心通风机的性能参数与特性曲线
① 风量Q,是指单位时间内从风机出口排出
的气体体积。以风机进口处的气体状态计,单位 为m3/h。
② 风压HT,是单位体积的气体流过风机时所
获得的能量,单位为J/m3(即Pa)。由于HT的单位与
18
一、往复压缩机的工作过程
简化假设: ①被压缩的气体为理想气体; ②气体流经吸气阀的流动阻力可忽略不计; ③压缩机无泄漏。
19
一、往复压缩机的工作过程
1.理想压缩循环 吸气阶段 压缩阶段 排气阶段
2011.4第四节:气体输送和压缩机械解析
第四节 气体输送和压缩机械
一、气体输送机械的分类 二、离心通风机、鼓风机
与压缩机
三、回转鼓风机、压缩机
四、往复压缩机
五、真空泵
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一:气体输送机械的分类
出口气体绝压 p2 压缩比 进口气体绝压 p1
通风机 用于输送气体 p出、表 14.7KPa 压缩比=1~1.15
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2:离心式压缩机 多级
离心压缩机又称透平压缩机。结构和工作原
理与离心鼓风机相似。特点是叶轮级数多,通常在
10 级以上,转速高,一般为 5000r/min 以上。出口
压强很大,压缩比较高,气体体积缩小很多,温度
升高大。因此压缩机都分成几段,每段包括若干级 。叶轮的直径逐级缩小。叶轮宽度也逐级略有缩小 ,在各段之间设有中间冷却器。 优点:流量大而均匀,体积小,运转平稳,容易 调节,维护方便。
实验条件下的风压 HT;计算风机进口状态下管路系
统所需的风量q。 ②:由气体的种类与风压范围,确定风机的类型 ③:据求出的q与HT,选择适宜的型号。
④:校核轴功率(对ρ´>1.2Kg/m3)
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例 2—12 : 用 风 机 将 20℃ 、 101.3KPa 的 清 洁 空 气 , 以
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1:离心式通风机的结构 离心通风机的结构和单
级离心泵相似
机壳:蜗牛型。截面一般
为矩形(区别离心泵)
叶片(区别离心泵):数 目多但长度短; 低压:叶片多为平直; 中、高压:采用后弯叶片
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离心通风机的叶轮如图 2 :离心通风机的性能参数 与特性曲线 (1):风量 单位时间内从风机出口排出的气体体 积,以q表示,单位为m3/h或m3/s。气体的体积按进 口状态计。
化工原理课件-气体输送机械
❖ 静风压是指单位体积的气体经过风机后因为静压能的增加而 增加的能量
HT=HST+HK
❖ P1、P2 ——风机进、出口压力,Pa。 ❖ 动风压是指单位体积的气体经过风机后因为动压能的增加而
பைடு நூலகம்增加的能量
❖ ρ——风机进口处气体的密度,kg/m3; ❖ u2——风机出口处气体的流速,m/s。
❖ 全风压则是静风压及动风压之和,风机名牌或性能表上 所列的风压除非特别说明,均指全风压。
❖ 离心通风机一般为单侧进气,用单级叶轮;流量大 的可双侧进气,用两个背靠背的叶轮,又称为双吸 式离心通风机。
❖ 按叶片出口方向的不同,叶轮分为前向、径向和后 向三种型式。
❖ 前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜;
❖ 径向叶轮的叶片顶部是向径向的,又分直叶片式和 曲线型叶片;
❖ 后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。
❖ 轴组的流成墙,壁式通或常天通般叶安花为片风装板2安~在上装机2建角4。主筑一叶物般要片为越由10多°圆,~风4筒压5°越型,高安机; 壳及带螺旋桨 式叶片的装角叶越大轮,构风量成和,风压如越大图。1轴2流-式1所示。由于流 体进入和通铆风接离而机成的开。主叶要零轮件都大都是用钢轴板向焊接的或,故称为轴流式
❖ 即将操作条件下的风压换算为实验条件下的风压
❖ (3)功率与效率 ❖ 通风机的输入功率,即轴功率,可由下式计算
❖ 式中 P——通风机的轴功率,kW;
❖
HT ——通风机的全风压,Pa;
❖ Q——通风机的风量,m3/s;
❖ η——通风机的效率,由全风压定出,
❖ 因此也叫全压效率,其值可达90%。
❖ 通风机的风压取决于通风机的类型、结构、尺寸、转速 及进入风机的气体密度,通常由实验测定,即通过在进 出口应用柏努利方程式的办法确定(参照离心泵扬程的 测定方法)。
气体输送机械的分类及工作特点
气体输送机械的分类及工作特点气体输送机械是一种用于将气体从一处输送到另一处的设备。
它广泛应用于工业生产中的气体输送、气体净化和气体处理等领域。
根据气体输送的原理和工作方式的不同,气体输送机械可以分为压缩机、风机、气泵和气体管道系统等几个主要分类。
第一类是压缩机,它是通过增加气体的压力来推动气体的运动。
压缩机根据压缩气体的方式可以分为容积式压缩机和动态式压缩机两种。
容积式压缩机通过改变气体的体积来增加气体的压力,常见的有往复式压缩机和螺杆式压缩机。
动态式压缩机则是通过高速旋转的叶轮将气体加速,然后将气体压缩,常见的有离心式压缩机和轴流式压缩机。
压缩机的特点是能够将气体压缩到较高的压力,适用于长距离输送和大流量输送。
第二类是风机,它是通过叶轮的旋转来产生气流,将气体从一处输送到另一处。
风机根据叶轮的形式和排气方式可以分为离心风机和轴流风机两种。
离心风机的叶轮是直径逐渐增大的,气体经过叶轮的旋转产生离心力,形成气流。
轴流风机的叶轮则是由多个叶片组成的螺旋形结构,气体沿着叶片的轴向运动,形成气流。
风机的特点是输送气体的压力较低,但输送的流量较大,适用于短距离输送和大面积输送。
第三类是气泵,它是通过机械或电动装置产生负压或正压力,将气体从一处抽出或压入另一处。
气泵根据工作原理的不同可以分为容积式气泵和动态式气泵两种。
容积式气泵通过改变气体的容积来实现气体的抽取或压入,常见的有往复式气泵和螺杆式气泵。
动态式气泵则是通过高速旋转的叶轮将气体加速,然后将气体抽出或压入,常见的有离心式气泵和轴流式气泵。
气泵的特点是能够实现较高的抽取或压入压力,适用于短距离输送和小流量输送。
除了上述三类气体输送机械外,还有一个重要的组成部分是气体管道系统。
气体管道系统由管道、阀门、连接件等组成,用于连接输送机械和输送终点。
管道的材质一般采用金属、塑料或橡胶等耐压材料,阀门用于控制气体的流量和压力。
气体管道系统的特点是输送距离较短,但输送的流量和压力可以根据需要进行调节。
《气体输送设备》PPT课件
(2) 往复式压缩机 ① 构造和工作原理 与往复泵相似 吸入和排出阀更加灵巧 ② 无余隙压缩循环
压缩: V2 pdV V1
排气 p ( 2V 2 : 0 ) p 2 V 2
③ 效率
Ne
N
④ 轴功率 NN e H 1TQ 00 (k0W )
⑤ 离心通风机特性曲线
N
说明:HT 与 流体密度ρ有关
H TW eH gHT
风机特性曲线由厂家提供,列于风机样本中。
标定条件: 1 a、 t2 m 0C 0 的( 空 1 .2 气 k/g m 3)
(3) 离心通风机的选用
离心式和轴流式通风机示意图
(1) 离心式通风机构造及工作原理 ① 构造: 主要部件:叶轮、蜗壳; 叶片形式: 低压风机 ——叶片平直; 中、高压风机—— 叶片弯曲。
② 工作原理 :同离心泵
1-机壳 2-叶轮 3-吸入口 4-排除口
(2) 离心通风机的性能参数与特性曲线
① 风量 Q :以进气口体积流量计,m3/s、m3/h; ② 全风压 HT:单位体积的气体流过风机时所获得的能量,Pa;
① 由流体性质,选择风机类型;
② 由管路所需风压、流量,确定具体型号;
例:输送400C空气,管路需要HT′ Q ′选型
HT HT,
Q' Q
风压 HT: HT1.2
轴功N率 ' N:
1.2
注意:按 HT 和 Q ′,从样本中选择风机
③ 计算风机效率,使其在高效区工作。
2.6.2 鼓风机
类型:离心式、罗茨式 〔1〕离心式鼓风机〔透平鼓风机〕
气体输送设备
气体输送设备气体输送设备气体输送机械应用广泛类型也较多,就工作原理而言,它与液体输送机械大体相同,都是通过类似的方式想流体做功使流体获得机械能量。
但气体与液体物性有很大的不同,因而气体输送机械有自己的特点。
(1)由于气体密度很小,对输送一定质量流量的气体时,其体积流量大,因而气体输送机械的体积大,进出口管中的流速也大。
(2)由于气体的可压缩性,当气体压强变化时,其体积和温度也将随之发生变化。
这对气体输送机械的结构和形状有较大影响1 离心式通风机型式:离心式——多用于气体输送;轴流式——一般用于通风换气2 鼓风机类型:离心式、罗茨式(1)离心式鼓风机(透平鼓风机)主要结构和工作原理与离心通风机类似,为产生较高的风压,采用多级。
出口表压力一般不超过294×103Pa。
2)罗茨鼓风机3 压缩机类型:离心式、往复式(1) 离心式压缩机(透平压缩机)作用原理与离心鼓风机相同,为达到较高的出口压力,采用多级数,大叶轮直径,高转数(一般在5000rpm以上)。
(2) 往复式压缩机①结构和工作原理与往复泵相似吸入和排出阀更加灵巧②无余隙压缩循环4 真空泵将气体由大气压以下的低压气体经过压缩而排向大气、以维持系统的真空度的设备,实际上,也是一种压缩机。
(1)与一般压缩机的区别①进气压力与排气压力之差最多也只是 1.0133×105Pa,但随着进气压力逐渐趋于真空,压缩比将要变得很高。
②随着真空度的提高,设备中的液体及其蒸气也将越来越容易地与气体同时被抽吸进来,其结果是使可以达到的真空度下降。
③因为所处理的气体的密度很小,所以气缸容积和功率对比就要大一些。
在一般的多级压缩中,是越到高压级气缸直径就越小,但在多级真空泵中,则通常是做成同一尺寸的气缸(2)真空泵的型式化工厂中常用的几种有:往复真空泵、旋转真空泵、喷射泵。
①往复真空泵◆构造和作用原理虽与往复压缩机的基本相同;◆吸入和排出阀门必须更加轻巧而灵活;◆气缸左右两端之间设有平衡气道;◆属于干式真空泵。
气体输送机械4
往复式压缩机的一个工作循环包括: (1)吸气阶段 进气阀打开,排气阀关 闭。 (2)压缩阶段 进气阀和排气阀均处于 关闭状态。 (3)排气阶段 排气阀打开,进气阀仍 然处于关闭状态。 (4)膨胀阶段 排气阀关闭,进气阀仍 处于关闭状态
当活塞再继续向左移动,余隙内残留气 体的压强将低于进气管内气体的压强, 进气阀自动开启,又进入吸气阶段。 活塞在气缸中每往复运动一次,就要经 过吸气、压缩、排气和膨胀四个阶段, 也称为一个工作循环。活塞从一个端点 移动到另一个端点所经过的距离叫冲程。
压缩机的排气温度不能过高,否则会使 润滑油分解以至碳化,并损坏压缩机部 件。
(3)功率 压缩机在单位时间内消耗的功,称为功率。 压缩机铭牌上标明的功率数值,为压缩机最 大功率。 气体被压缩时,压强与温度升得愈高,压缩比 愈大,排气量愈大,功耗也愈大;反之,则功耗 愈小。
实际生产中,为了降低压缩过程的功耗, 要及时移去压缩时所产生的热量,降低 气体的温度。因此,一般在气缸外壁设 置水冷装置,冷却缸内的气体,并设置 冷却器冷却压缩后的气体。冷却效果越 好,压缩机的功耗就越小。
气缸中留有余隙容积,能给压缩机的装 配、操作和安全使用带来很多好处,所 以气缸中要留有余隙;但余隙也不能留 得过大,以免吸入气量减少,影 响压缩 机的生产能力。
作业
1、气体输送机械按压缩比的大小可分 为 、 、 、 。 2、往复式压缩机主要由 、 、 、 和 等构成。 3、往复式压缩机的一个工作循环 是 . 5、往复式压缩机气缸内与活塞之间留 有 。
2、往复式压缩机的主要性能
(1)排气量 压缩机在单位时间排出的气 体量,称为压缩机的排气量,也称为生 产能力或输气量。 由于气缸留有余隙,余隙内高压气体膨 胀后占有气缸部分容积,同时由于填料 函、活塞、进气阀及排气阀等处密封不 严,造成气体泄漏,以及阀门阻力等原 因,使实际排气量小于理论排气量。
2.5气体输送机械
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱHf Hf
但是,P 2020/5/4
f
H第f 2
g 100倍
章流体输送机械
1
2.5.2气休输送机械分类
按结构分:
离心式 例:离心风机
往复式
往复式压缩机
旋转式
罗茨风机
流体作用式 喷射泵(喷射风机)
一般按进出口压强差分:
通风机:出口压强≤15kPa(表),压缩比1~1.15
鼓风机:出口压强15kPa~0.3MPa(表),压缩比1.15~4
管路实际需要 PT=1100mmH2O ,通过关小阀门克服多余的能量。
2020/5/4
第2章流体输送机械
9
体积流量变化很小(工作点略移动), 可忽略。
2020/5/4
第2章流体输送机械
10
2. 罗茨式风机
2020/5/4
第2章流体输送机械
11
2.5.5压缩机 1.工作原理
省略
原理与往复泵相同
余隙容积
压缩机:出口压强>0.3MPa( 表),压缩比>4
真空泵:生成负压,出口<0.1MPa, 出口0.1MPa压缩比
压缩比 Pout Pin
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第2章流体输送机械
2
2.5.3 通风机
1.常用类型:轴流式风机 离心式风机
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第2章流体输送机械
3
2.工作原理 基本原理与离心泵完全相同,不同之处: ①叶轮直径大,叶片有前弯、直叶的,大多为后弯。 ②风压ρT∝ρ 。 ③动能在总机械能中所占比重明显。
W
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第2章流体输送机械
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需要向一流化床底部输送空气,空气进风机时的温度按40 oC计, 所需风量为18000m3/h.已估计出:气压计读数760mmHg,流化床底 部压力960 mmH2O(表压),风机出口至液化床底部的压力损失(包 含渐扩管、输气管、床底的局部阻力损失等)100mmH2O风机出口 处的动压是100mmH2O,其在渐扩管中转换为静压的部分为60%, 选用合适的风机,计算所需功率。
气体输送机械
气体输送机械
例:用离心通风机将30℃、101.3kPa的清洁空气,以28000m3/h的 流量经加热器升温至90℃后进入干燥器。在平均条件下(60℃及 101.3 kPa)输送系统所需的全风压为2460 Pa。试选择合适型号的 通风机。
解:将60℃和101.3 kPa下的风压数值换算为实验条件下的数值
1.2 273 20 1.06kg / m3
273 60
HT
HT/
1.2
/
2460
1.2 1.06
2785 Pa
根据风量Q=28000 m3/h和风压HT=2785 Pa,查得4-72-11No.8C型 离心通风机可满足要求。
在1800 r/min的转速下其有关性能参数为:
HT=2795 Pa Q=29900 m3/h N=30.8 kw η=91%
一、离心式通风机
(一)工作原理及结构
3
气体输送机械
(二)性能参数和特性曲线
1. 风量Q :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,单位为m3/h
2. 风压HT: 单位体积气体通过风机时所获得的能量, 单位为Pa,
以单位体积为衡算基准,在风机的进口截面和出
口截面列柏努利方程:
HT
H
/ T
1.2
/
3. 轴功率与效率
N HTQ
1000
注意HT和Q必须是同一状态下的数值
5
4. 特性曲线
气体输送机械
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气体输送机械
(三)选型
(1)根据管路布局和工艺条件,计算输送系统所需的 实际风压HT ′,并换算为实验条件下的风压 HT。 (2)根据所输送气体的性质及所需的风压范围, 确定风机的类型 (3)根据实际风量和实验条件下的风压,选择适宜 的风机型号。 (4)当ρ′>1.2kg/m3时,要核算轴功率。
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第四节气体输送机械一概述1.气体输送机械在工业生产中的应用①气体输送:为了克服管路的阻力,需要提高气体的压力。
纯粹为了输送的目的而对气体加压,压力一般都不高。
但气体输送往往输送量很大,需要的动力往往相当大。
②产生高压气体:化学工业中一些化学反应过程需要在高压下进行,如合成氨反应,乙烯的本体聚合;一些分离过程也需要在高压下进行,如气体的液化与分离。
这些高压进行的过程对相关气体的输送机械出口压力提出了相当高的要求。
③生产真空:相当多的单元操作是在低于常压的情况下进行,这时就需要真空泵从设备中抽出气体以产生真空。
2.气体输送机械的一般特点①动力消耗大:对一定的质量流量,由于气体的密度小,其体积流量很大。
因此气体输送管中的流速比液体要大得多,前经济流速(15~25m/s)约为后者(1~3m/s)的10倍。
这样,以各自的经济流速输送同样的质量流量,经相同的管长后气体的阻力损失约为液体的10倍。
因而气体输送机械的动力消耗往往很大。
②气体输送机械体积一般都很庞大,对出口压力高的机械更是如此。
③由于气体的可压缩性,故在输送机械内部气体压力变化的同时,体积和温度也将随之发生变化。
这些变化对气体输送机械的结构、形状有很大影响。
因此,气体输送机械需要根据出口压力来加以分类。
3.气体输送机械的分类气体输送机械也可以按工作原理分为离心式、旋转式、往复式以及喷射式等。
按出口压力(终压)和压缩比不同分为如下几类:①通风机:终压(表压,下同)不大于15kPa(约1500mmH2O),压缩比1至1.15②鼓风机:终压15~300kPa,压缩比小于4。
③压缩机:终压在300kPa以上,压缩比大于4。
④真空泵:在设备内造成负压,终压为大气压,压缩比由真空度决定。
二离心式通风机1.离心式通风机的结构特点离心式通风机工作原理与离心泵相同,结构也大同小异。
①为适应输送风量大的要求,通风机的叶轮直径一般是比较大的。
②叶轮上叶片的数目比较多。
③叶片有平直的、前弯的、后弯的。
通风机的主要要求是通风量大,在不追求高效率时,用前变叶片有利于提高压头,减小叶轮直径。
离心通风机及叶轮1—机壳; 2—叶轮; 3—吸入口; 4—排出口2④机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常不为圆形而为矩形。
2.离心式通风机的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。
m 3/s ,m 3/h(2)全风压t p :单位体积气体通过风机时获得的能量,J/m 3,Pa 在风机进、出口之间写柏努利方程:f t h u u p p z z g p ∑+-+-+-=2)()()(21221212ρρ式中,g z z ρ)(12-可以忽略;当气体直接由大气进入风机时,01=u ,再忽略入口到出口的能量损失,则上式变为:k st t p p u p p p +=+-=2)(2212ρ说明①从该式可以看出,通风机的全风压由两部分组成,一部分是进出口的静压差,习惯上称为静风压st p ;另一部分为进出口的动压头差,习惯上称为动风压k p 。
②在离心泵中,泵进出口处的动能差很小,可以忽略。
但对离心通风机而,其气体出口速度很高,动风压不仅不能忽略,且由于风机的压缩比很低,动风压在全压中所占比例较高。
(3)轴功率和效率1000⋅⋅=ηt p Q N ;1000⋅⋅=N p Q t η 风机的性能表上所列的性能参数,一般都是在1atm 、20℃的条件下测定的,在此条件下空气的密度20.10=ρkg/m 3,相应的全风压和静风压分别记为0t p 和0st p(4)特性曲线:与离心泵一样,离心通风机的特性参数也可以用特性曲线表示。
特性曲线由离心泵的生产厂家在1atm 、20℃的条件用空气测定,主要有0t p ~Q 、0st p ~Q 、N ~Q 和Q~η四条曲线。
3.离心式通风机的选型(1)根据气体种类和风压范围,确定风机的类型(2)确定所求的风量和全风压。
风量根据生产任务来定;全风压按柏努利方程来求,但要按标准状况校正,即0..t t p p E B →→;ρρρ2.100==t t p p 根据按入口状态计的风量和校正后的全风压在产品系列表中查找合适的型号。
例题2 气体密度对风机流量的影响。
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 ,且流动已进入阻力平方区。
试求在冬季气功温降为-20︒C 、大气压不变的情况下,管路中的气体质量流量为多少?离心式通风机特性曲线解: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3/2.1m kg =ρ。
于是通风机在夏季的体积流量为s m GQ /22.14.23===ρ 由通风机的特性曲线查得,此时风机产生的风压为kPa p T 5.2=。
于是夏季通风机的工作点为(2,2.5)。
该点应该落在管路特性曲线上。
管路特性曲线可通过在风机入口和锅炉燃烧室之间写柏努利方程得到:()22125.4902Q K u d l p p p T ρρζλ+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∑++-= 其中K 值按下式定义:428d d l K πζλ⎪⎭⎫ ⎝⎛∑+= 将工点数据代入至p T 表达式中,可得K 值为418.6。
在冬季,空气密度为3/4.1202732734.2229'm kg =-=ρ。
管内流动已进入阻力平方区,因此K 值不变。
在冬季管路所需要的风压与流量的关系为()2212'6.4185.4902'Q u d l p p p T ρρζλ+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∑++-= 将上式换算成风机测定状况下的风压:2'6.4185.490''Q p p T T ρρρ+== 于是: 2223.5024.4202.16.4184.12.15.4906.418'5.490Q Q Q p T +=⨯+=+=ρρρ 这是冬季工作条件下的管路特性曲线,它与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2.03m 3/s ,相应的质量流量为2.84kg/s 。
点评(1)当气体的压缩性可以忽略时,气体输送路的计算与液体输送管路计算相似,所不同的是风机本身及其管路特性曲线与空气的密度有关。
因此当输送的不是常温、常压空气时,管路特性曲线应事先加以换算。
(2)用同样的管路输送气体,气体的温度降低,密度增大,质量流量可能有明显的增加。
三离心式的鼓风机离心式鼓风机的结构特点:离心式鼓风机的外形与离心泵相象,内部结构也有许多相同之处。
例如,离心式鼓风机的蜗壳形通道亦为圆形;但外壳直径与厚度之比较大;叶轮上叶片数目较多;转速较高;叶轮外周都装有导论。
单级出口表压多在30kPa以内;多级可达0.3MPa。
离心式鼓风机的选型方法与离心式通风机相同。
四离心式压缩机1.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2.工作原理:气体沿轴向进入各级叶轮中心处,被旋转的叶轮做功,受离心力的作用,以很高的速度离开叶轮,进入扩压器。
气体在扩压器内降速、增压。
经扩压器减速、增压后气体进入弯道,使流向反转180度后进入回流器,经过回流器后又进入下一级叶轮。
显然,弯道和回流器是沟通前一级叶轮和后一级叶轮的通道。
如此,气体在多个叶轮中被增加数次,能以很高的压力能离开。
3.特性曲线离心式压缩机的H~Q曲线与离心式通风机在形状上相似。
在小流量时都呈现出压力随流量的增加而上升的情况。
4.特点与往复压缩机相比,离心式压缩机有如下优点:体积和重量都很小而或流量很大;供气均匀;运转平稳;易损部件少、维护方便。
因此,除非压力要求非常高,离心式压缩机已有取代往复式压缩机的趋势。
而且,离心式压缩机已经发展成为非常大型的设备,流量达几十万立方米/时,出口压力达几十兆帕。
五罗茨鼓风机罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似。
如图所示,机壳内有两个渐开摆线形的转子,两转子的旋转方向相反,可使气体从机壳一侧吸,从另一侧排出。
转子与转子、转子与机壳之间的缝隙很小,使转子能自由运动而无过多泄漏。
属于正位移型的罗茨风机风量与转速成正比,与出口压强无关。
该风机的风量范围可自2至500m3/min,图1-66 罗茨鼓风机出口表压可达80kPa ,在40kPa 左右效率最高。
该风机出口应装稳压罐,并设安全阀。
流量调节采用旁路,出口阀不可完全关闭。
操作时,气体温度不能超过85℃,否则转子会因受热臌胀而卡住。
六 往复式压缩机1.操作原理与理想压缩循环单动压缩机结构简图。
吸入活门S 、排出活门D 。
其结构和工作原理与往复泵类似。
①开始时刻:当活塞位于最右端时,缸内气体体积为1V ,压力为1p ,用图中1点表示;②压缩阶段:当活塞由右向左运动时,由于D 活门所在管线有一定压力,所以D 活门是关闭的,活门S 受压也关闭。
因此,在这段时间里气缸内气体体积下降而压力上升,所以是压缩阶段。
直到压力上升到2p ,活门D 被顶开为止。
此时的缸内气体状态如2点表示。
③排气阶段:活门D 被顶开后,活塞继续向左运动,缸内气体被排出。
这一阶段缸内气体压力不变,体积不断减小,直到气体完全排出体积减至零。
这一阶段属恒压排气阶段。
此时的状态为3点表示。
④吸气阶段:活塞从最左端退回,缸内压力立刻由2p 降到1p ,状况达到4。
此时D 活门受压关闭,S 活门受压打开,气缸又开始吸入气体,体积增大,压力不变,因此为恒压吸气阶段,直到1点为止。
2.压缩类型等温压缩;绝热压缩;多变压缩。
等温压缩是指压缩阶段产生的热量随时从气体中完全取出,气体的温度保持不变。
绝热压缩是另一种极端情况,即压缩产生的热量完全不取出。
实际是压缩过程既不是等温的,也不是绝热的,而是介于两者之间,称为多变压缩。
3.压缩功:实际过程为多变过程,每一循环多变压缩的功为(J ):⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-1111211m m p p V p m m W 其中m 称为多变指数,对于等温压缩,m=1,但压缩功另有算法。
对于绝热压缩,m 等于定压比热与定容比热之比。
压缩功的大小可以用图中1-2-3-4所围成的面积来表示。
等温压缩功最小,绝热压缩功最大,多变压缩功介于等者之间4.有余隙的压缩循环上述压缩循环之所以称为理想的,除了假定过程皆属可逆之外,还假定了压缩阶段终了缸内气体一点不剩地排尽。
实际上此时活塞与气缸盖之间必须留有一定的空隙,以免活塞杆V P P 1P SD受热臌胀后使活塞与气缸相撞。
这个空隙就称为余隙。
余隙系数ε=余隙体积/活塞推进一次扫过的体积容积系数0λ=实际吸气体积/活塞推进一次扫过的体积 根据上述定义:313V V V -=ε;31410V V V V --=λ 余隙的存在使一个工作循环的吸、排气量减小,这不仅是因为活塞推进一次扫过的体积减小了,还因为活塞开始由左向右运动时不是马上有气体吸入,而是缸内剩余气体的膨胀减压,即从3至4,待压力减至4p ,容积增至4V 时,才开始吸气。