风机与压缩机教材第一章

风机和压缩机 Fan Blower Compressor

第一章 概述

风机和压缩机是用于输送气体的机械，把原动机的机械能量转换成气体的能量。

§1 风机和压缩机的分类和应用

一． 分类

1．按工作原理分类

按工作原理可分三类：（1）：容积式包括活塞式和回转式，后者又有罗茨式风机，滑片式和螺杆式等。（2）叶片式又称透平式包括离心式，轴流式，混流式（斜流式）和横流式。

（3）喷射式。

图1－1活塞式

图1－2 罗茨式

图1－3 滑片式

图1－4 螺杆式

图1－5 离心式

图1－6 斜流式机

图1－7 轴流式机械

图1－8 横流式

图1－9 喷射式

2．按产生的压力的高低分类

根据排气压力（以绝对压力计算）的高低，输送气体的机械可分为：

通风机，排气压力低于11.27×104 N/m2

鼓风机，排气压力在（11.27~34.3）×104 N/m2

压缩机，排气压力高于34.3×104 N/m2

（大气压1kg/cm2=1.01972kg/cm2=1.01325×105Pa）

二． 风机的应用

风机广泛地应用在国民经济的各个领域。

§2 风机的结构和参数

以离心式通风机为例：

图1－10 离心通风机简图

以离心式通风机为例可以看出风机的主要的几个部件：进气室，进气口，叶轮，蜗壳，出气口，扩散器等几个部件组成。

其主要参数与水泵相似的有：（1）流量（体积流量式质量流量）；（2）压力；指风机的压力升，即进出口压力之差，分全压△P，静压△P s，及动压△P d

(3)转速n(r/m)；（4）轴功率N s(kw=1.36ps)；（5）效率。

§3 气体的物理性质

我们着重介绍通风机常用的空气的物理性质。

一． 标准大气状态

温度为273K（0℃），绝对压力为101325N/ m2（760mmHg）,

重力加速度g=9.807m/s2时干燥空气状态称为标准大气状态，或叫大气的标准状态。在标准大气状态下空气的密度为ρ=1.2931Kg/m3。随着海拔高度的增加，大气的压力，温度，密度都变化，海平面的大气压力为101325 N/ m2，温度为288K（15℃），密度为1.2258 Kg/m3。海拔高度为H时的大气状态可分为两种情况：

H≤11Km时：(troposphere)

P b= 101325(1-0.02257H)5.256 ,N/ m2 (H单位为km)

T = 288-6.5H, K

ρ=1.2258(1-0.02257H) 4.256 , Kg/m3

H≥11Km时：同温层（stratosphere）

P b= 101325×1.266e-0.1578H ,N/ m2 (H单位为km)

T = 216.5, K

ρ=1.2258×1.684e-0.1578H , Kg/m3

二． 风机标准进口状态

我国规定的风机进口状态是指：工质为空气，压力为101325N/ m2（760mmHg）,温度为293K（20℃），相对湿度Φ为50%的湿空气状态，其密度为1.2 Kg/m3。

三． 空气的其他参数

（一）密度 单位体积气体的质量。

空气在标准状态下的密度为1.2931 Kg/m3，随着压力，温度，相对湿度的变化，空气的密度亦要改变。

1．干燥空气的密度

在任意温度T，压力P时干空气的密度用下式表示： ρ=1.2931×（273/T）×（P/101325），Kg/m3

（R=287） ，J/（Kg·K）

2.湿空气的密度

ρ=1.2931×（273/T）×(（P-0.378ΦP s）/101325），Kg/m3

式中 Φ——相对湿度；

Ps——T k时饱和水蒸气的压力 （N/ m2）

（二）. 粘度

流体具有粘性，这样在流体质点间做相对运动时，就会产生内摩擦力（阻力）。实验证明两层流体之间的内摩擦力F（单位为N）与面积A（m2），速度梯度dc/dg(m/s ·m)成正比。 F=μA dc/dg

比例系数μ称为动力粘性系数（Pa·s）,而运动粘性系数ν（m/s2）为

ν=μ/ρ。

粘性系数与压力和温度有关，一般压力影响很小。液体的粘性系数决定于分子间的引力，故随温度升高而下降，空气的粘性系数决定于分子运动的动量交换，温度升高，分子运动加速，粘性增大，即

μ=17.24×10-6 ×(380/380+k) ×(273+k/273) 3/2 Pa·s

(三) 比热

单位质量的物体温度升高一度所需的热量为比热用C表示，单位为J/Kg·K。

气体的比热与气体状态变化过程有关，在气体压力式比容保持不变的过程中，气体的比热分别称为定压比热C p ,和定容比热Cν。C p与Cν的比值叫比热比。对于不考虑分子之间作用力及分子本身大小的理想气体，比热比等于绝指数K，即

K= C p/Cν

对于空气K=1.4。

（四）气体的比重

某一气体的重度与同一温度，同一压力下干燥空气的重度之比，称为比重：

气体比重=气体重度γ'/干空气的重度γ

=气体密度ρ'/干空气密度ρ

=气体分子量/干空气的分子量 。

气体的比重是无量纲量。

三.压缩系数

假设使体积为V（m3）的流体压力变化为dp(N/ m2）时发生的体积变化为dV, 其压缩系数表示为：

β=-(1/v ) ·dV/dp (m2/ N )

β的倒数叫做体积弹性系数。可以用-dρ/ρ代换dV/V，上式可改写为：