第二章流体输送机械(3节)

第三节
气体输送设备(1)
气体输送设备的原理与液体输送设备大体相同。
但是气体具有可压缩性及比液体密度小得多，(约为 液体密度1/1000左右)。 一定的质量流量ms，由于气体的密度小，则体积 流量很大Vs=ws/ρ.因此气体输送管路的流速比液体 输送管路中的流速大的多。 一般牛顿型液体在管路的经济流速为1～3m/s， 而气体为10～30m/s，约为液体的10倍左右。
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第三节
3、真空泵
气体输送设备(13)
从设备中或系统中抽出气体，使其处于绝对压强低于外界大气压的状 态，所用的输送机械称为真空泵。实质上真空泵也是气体压缩机械，只是 它入口压强低，出口为常压。化工厂中较常用的型式有：
水环式真空泵
水环真空泵的外形呈圆 形，外壳内有一个偏心安装 的叶轮，上有辐射状叶片， 水环真空泵的壳内注入一定 量的水，当叶轮旋转时，在 离心力的作用下将水甩至壳 壁形成水环。
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第三节
气体输送设备(7)
风压与被送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出的风压是按20℃ 及1×105Pa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(即标准条件下)的风压HT，然后 按HT数值选风机：
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练习（2）
7、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生 （）现象。 8、当输送液体的粘度增大时，泵体内的能量损失 （），从而Q（）、H（）、N（）。
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wenku.baidu.com 第三节
三、其它风机
气体输送设备(9)
1、离心鼓风机和离心压缩机
(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 导论。图为一台5级离心鼓风 机示意图。
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（2）离心式压缩机
离心压缩机又称透平压缩机。它的主要结构和工作原理
与离心鼓风机相似。离心压缩机的特点是叶轮级数多，通常在10级以上， 叶轮转速高，一般为5000r/min以上。这样可以产生很多的出口压强，且 由于压缩比高，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。
Q0:为标准态（20℃，1atm）风量； ρ0=1.2kg/m3, 操作条件下的风量Q、
密度ρ，折合标准态下的值。
Q0=Qρ/ρ 0
(2)风机风压HT:单位体积的气体通过风机后获得的能量，单位[N/m2]，与
压强单位相同，取决于风机的结构，叶轮尺寸，转速与进入风机的气体的密 度。
J N m N 2 2 [ Pa ] 3 m m m m
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第三节
气体输送设备(2)
风机作用：1)产生高压；2)抽气，产生负压； 3)气体输送。 气体输送机械的一个概念：风机的进口与出口气体 的绝压之比称为——压缩比=终压/初压
按压缩比对风机分类： 鼓风机：压缩比<4; 通风机：压缩比1～1.5； 压缩机：压缩比>4; 真空泵：负压
优点：流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调节，维护方便。
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第三节
气体输送设备(11)
2、旋转鼓风机、压缩机与真空泵
旋转鼓风机、压缩机与旋转泵相似，机壳内有一个或两个旋转的转子， 没有活塞和阀门等装置。 特点：构造简单、紧凑、体积小、排气连续而均匀，适用于所需压强不高且 流量大的情况。
(1)罗茨鼓风机 罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵相 似，机壳内两腰型转子，始终紧密 接触，转向相反，形成吸入和隔开 两个空间，将气体吸入、排出并加 压。气体在机壳一侧吸入，另一侧 排除。特点：风量与转速成正比
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第三节
气体输送设备(12)
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入口压强为 p1 , u1 0(入口外测）； HT We
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第三节
H T ( p 2 p1 )
气体输送设备(6)
u 2
2
2
（p2－p1）称为静风压，以HSt表示
u 2 2
2
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。 全风压的物义：单位体积的气体经风 机后获得的能量。
（3）功率和效率 HT Q N 离心通风机的轴功率为： 1000 （4）特性曲线
1.2 HT HT ' HT ' ' '
注意：1)式中Q、HT(风压)必须是同一状态
下的值。 2)离心泵的压头与液体密度无关；但风机的 风压用压强表示,与气体的密度有关。
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第三节
气体输送设备(8)
离心通风机的选择步骤为: (1) 根据气体的输送要求，用伯努利方程式,计算输送系 统所需的实际风压HT′，并换算成20℃101.3kPa条件下的风压 HT。若HT的单位为N/m2,有时还须换算为以mmH2O的单位。 (2) 根据实际风量Q(折合成风机进口状态计)与实验条件 下的风压HT,从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表选 择合适的机号,选择的原则与离心泵相同。 (3) 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等)与风压范围,确定风机类型。若输送 的是清洁空气,或与空气性质相近的气体,可选用一般类型的离 心通风机,常用的有4-72型、8-18型和9-27型。前一类型属中、 低压通风机,后两类属于高压通风机。
目前，还不能用理论方法精确计算离心通风机的风压，而是由试验测定。
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第三节
风机风压的确定：
气体输送设备(5)
1 2
2
1
在1－2截面间列伯努利方程：
2 u12 u2 Z1 g p1 H T Z 2 g p 2 p f [ Pa ] 2 2 其中：Z1 Z 2 , Z 0; p f 0(放在效率里考虑 );取出口压强为 p2 ,
甩出，造成动能与压强变化，动能与静压能都提高。
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离心压缩机
离心压缩机叶轮
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第三节
气体输送设备(4)
4、主要性能参数： (1)风机风量Q:单位时间风机出口气体的体积；但以风机进口处气体状
态计[m3/h]
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第三节
气体输送设备(10)
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， 所以无需设臵冷却装臵，各级叶轮的直径也大致上相等。
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第三节
气体输送设备(3)
一、离心式通风机
1、分类：按风机出口气压大小分为三种：低压、中压、高压。 2、构造：低压风机、中压风机——叶片为平直形，但长度较短。
高压风机——叶片为前弯形。
3、工作原理：基本与离心泵相似，利用旋转的叶轮产生离心力，将气体
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练习题 ：填空题
1、在同一管路中，若用离心泵输送ρ=1200kg/m3的 某液体（与水性质同），与输送水相比，离心泵的流 量（）、扬程（）、泵的出口压力（）、轴功率（）。 2、离心泵的流量常用（）调节。
3、用方面调节流量的代价是（），导致能量增加的 原因是（）。 4、离心泵产生气蚀的原因有（）、（）、（）。 5、离心泵启动前必须（），（）。 6、离心泵的工作点是（）曲线与（）曲线的交点。