流体输送技术课件任务七 认识气体输送机械概要

任务七认识气体输送机械主讲教师赵佩气体输送设备分类：*按出口压力分类往复式流体作用式通风机：终压不大于1.471×104Pa(表压)，压缩比1.15；鼓风机：终压不大于1.471~29.2×104Pa(表压)，压缩比4；压缩机：终压29.2×104Pa(表压)，压缩比4；真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定；从设备中抽出气体，使设备中产生负压。*按结构分类离心式旋转式风机主要用于：气体输送；压缩机主要用于：压缩气体。12pp前级出口气体绝压后级出口气体绝压压缩比说明：7.1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。离心式和轴流式通风机示意图(a)离心式(b)轴流式(1)离心式通风机结构及工作原理①结构：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fepupgzWupgz222222111112121kpTHHuuppH)(2)(2122123/mJ(2)离心通风机的性能参数与特性曲线①风量qV：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；风机内压力变化小，气体可视为不可压缩流体，对风机进、出口截面作能量衡算：静风压动风压gHWHeTTH④轴功率PPe)(1000kWqHPPVTeP说明：HT与流体密度ρ有关⑤离心通风机特性曲线③效率(3)离心通风机的选用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′qV′选型风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。标定条件：)/2.1(20130mkgCatm的空气、2.1PP轴功率：2.1TTHH风压：注意：按HT和qV′，从样本中选择风机③计算风机效率，使其在高效区工作。,TTHHVVqq7.2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①结构7.3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）真空泵的主要性能参数①极限真空度或残余压力：真空泵所能达到的最高真空度；②抽气速率：单位时间内真空泵在残余压力和温度条件下所能吸入的气体体积，即真空泵的生产能力，以m3／h或l/s计量。（3）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；◆属于于式真空泵。②旋转真空泵（a）液环真空泵：常用的有水环真空泵、纳西泵特点：属于湿式真空泵，最高真空度可达85％；结构简单、紧凑、没有活门、经久耐用；为了维护泵内液封以及冷却泵体，运转时常需要不断向泵内充水。水环真空泵纳西泵液环真空泵的特点：◇抽出的气体不与泵壳直接接触，因此，在抽吸腐蚀性气体时只要叶轮采用耐腐蚀材料制造即可。◇泵内所注入的液体必须不与气体起化学反应。吸入口1（b）滑片真空泵③喷射泵原理：利用流体流动时，静压能与动压能相互转换的原理来吸送流体的它可用于吸送气体，也可吸送液体。工作流体：蒸气（蒸气喷射泵）、水（水喷射泵）或其它流体。1－吸入口；2－排除口优点：构造简单，制造容易，可用各种耐腐材料制成，不需传动设备。缺点：产生的压头小，效率低而外，其所输送的流体还与工作流体混合，口而使其应用范围受到限制。用途：一般多用作抽真空，而不作输送用。蒸气喷射泵也常用于小型锅炉的注水操作。154231-工作蒸气；2-扩大管；3-压出口4-混合室；5-气体吸入口单级蒸气喷射泵利用仿真软件进行学习、操作。真空系统的仿真操作7.4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12340V2V1VP1P2无余隙压缩循环56②无余隙压缩循环12340V2V1VP1P2P有余隙压缩循环V4V3③有余隙压缩循环余隙体积：V3余隙系数：313VVV新鲜气体：V1-V4容积系数：31410VVVV010无余隙时：大、中型压缩机的低压气缸ε8%高压气缸ε≈12%12340V2V1VP1P2P有余隙压缩循环V4V3111120kpp多变压缩过程：讨论：◇压缩比一定时,ε↑，λ0↓◇ε一定，压缩机达到的最高压力是有限制的。◇余隙系数一定，↑λ0↓λ0=0，压缩极限12pp12pp④主要性能参数(a）排气量(生产能力或吸气量):将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值。由于泄露，实际排气量实际吸气量(b)轴功率PTPP⑤多级压缩三级压缩机流程图1级2级3级1234567891，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器◇存在压缩极限；◇温度过高；◇机械结构不合理。一般地，压缩比8时，应采用多级压缩.原因：增加气缸——减小压缩比，减少余隙的影响；中间冷却器——降低气体温度，降低压缩机功耗。常用的级数：2~6级⑥压缩机的分类和构造分类方法:（a）吸、排气体方式：单动、复动（b）压缩级数：单级（压缩比2～8）；两级（压缩比8～50）；多级（压缩比100～1000）。（c）终压：低压（10.133×105Pa）；中压（10.133~101.33×105Pa）；高压（101.33~1013.3×105Pa）。（d）生产能力：小型（10m3／min以下）；中型（10～30m3／min）；大型（30m3／min以上）。（e）压缩气体的种类：空气压缩机、氨气压缩机、石油气压缩机等；（f）气缸在空间的位置:立式（气缸垂直放置）；卧式（气缸水平放置）；角式（气缸互相配置成V型、W型、L型）。7.5离心式压缩机离心压缩机的工作原理、主要构造和型号离心压缩机又称透平压缩机，其结构、工作原理与离心通风机鼓风机相似，但由于单级压缩机不可能产生很高的风压，故离心压缩机都是多级的，叶轮的级数多，通常10级以上。叶轮转速高，一般在5000r/min以上。因此可以产生很高的出口压强。由于气体的体积变化较大，温度升高也较显著，故离心压缩机常分成几段，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小，叶轮宽度也逐级有所缩小。段与段间设有中间冷却器将气体冷却，避免气体终温过高。离心式压缩机典型结构图离心压缩机性能离心压缩机的喘振现象当实际流量小于性能曲线所表明的最小流量时，离心压缩机就会出现一种不稳定工作状态，称为喘振。喘振现象开始时，由于压缩机的出口压强突然下降，不能送气，出口管内压强较高的气体就会倒流入压缩机。发生气体倒流后，使压缩机内的气量增大，至气量超过最小流量时，压缩机又按性能曲线所示的规律正常工作，重新把倒流进来的气体压送出去。压缩机恢复送气后，机内气量减少，至气量小于最小流量时，压强又突然下降，压缩机出口处压强较高的气体又重新倒流入压缩机内，重复出现上述的现象。这样，周而复始地进行气体的倒流与排出。在这个过程中，压缩机和排气管系统产生一种低频率高振幅的压强脉动，使叶轮的应力增加，噪声加重，整个机器强烈振动，无法工作。离心压缩机的流量调节离心压缩机的调节流量方法有：•调整出口阀的开度。方法很简便，但使压缩比增大，消耗较多的额外功率，不经济。•调整入口阀的开度。方法很简便，实质上是保持压缩比降低出口压强，消耗额外功率较上述方法少，使最小流量降低，稳定工作范围增大。这是常用的调节方法。•改变叶轮的转速。最经济的方法。有调速装置或用蒸汽机为动力时应用方便。