1-3-气体输送机械

气体输送和压缩机械简介输送和压缩气体的机械统称为气体压送机械。1.气体输送和压缩机械主要用途：（1）输送气体（2）产生高压气体（3）产生真空中国地质大学（北京）2.气体压送机械的分类（按终压或压缩比）：通风机终压不大于15kPa(表压),压缩比为1～1.15；鼓风机终压为15kPa～0.3MPa(表压)，压缩比小于4；压缩机终压在0.3MPa(表压)以上，压缩比大于4；真空泵用于减压，终压为大气压，压缩比由真空度决定。终压：压送机械出口气体的压强。压缩比：压送机械出口与进口气体的绝对压强的比值。一、通风机工业上常用的通风机有轴流式和离心式两类。1.轴流式通风机轴流式通风机的结构如图所示。轴流式通风机排送量大，但所产生的风压很小，一般只用来通风换气，而不用来输送气体。2.离心式通风机低压离心式通风机（1kPa以下）中压离心式通风机（1-3kPa）高压离心式通风机（3-15kPa）工作原理与离心泵相似。通风机压头习惯上表示成单位体积气体所获得的能量，与压强相同。风机的压头称为全压(又称风压)。根据所产生的全压大小，分为（1）离心式通风机的结构离心式通风机的工作原理和构造与离心泵基本相同，图2-38所示为一低压离心式通风机。为适应输送量大和压头高的要求，通风机的叶轮直径一般是比较大的，风机的叶片形状不一定是后弯的，为产生较高压头也有径向或前弯叶片。离心式通风机(2)离心通风机的性能参数与特性曲线离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率和效率。气体通过风机的压强变化较小，可视为不可压缩流体，可用前述的离心泵基本方程式分析离心通风机的性能。1）风量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，以Q表示，单位为m3/h。2）风压单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以HT表示，单位为J／m3，(即Pa)。由于HT的单位与压强的单位相同，故称为风压。风压的单位习惯上用mmH2O来表示。离心通风机的风压取决于风机的结构、叶轮尺寸、转速和进入风机的气体密度。离心通风机的风压由实验测定。一般通过测量风机进、出口处气体的流速与压强的数值，按柏努利方程式来计算风压。离心通风机对气体所提供的有效能量，常以1m3气体作为基准。若设风机进口为截面1-1′，出口为截面2-2′，根据柏努利方程式可得离心通风机的风压为可简化为21,212212122feThuuppgZZwH22212uppHT通风机性能表上所列的风压是指全风压。风机性能一般都是在20oC、1.01×105Pa的条件下用空气测得的，该条件下空气的密度为1.2kg/m3，离心通风机的风压随进入风机的气体的密度而变，实际条件下风压HT′应换算成实验条件下的风压来选择风机：'.21'''TTTHHH3）轴功率和效率4）特性曲线离心通风机实测特性曲线如图所示，共有四条曲线，这些曲线是在20℃和1.01×105Pa下用空气测得的。1000QHNT（3）离心通风机的选择离心通风机的选择步骤如下：1.根据柏努利方程式，计算输送系统所需的实际风压HT′,再将HT′，换算成实验条件下的风压HT；2.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)与风压的范围，确定风机的类型；3.根据以风机进口状态计的实际风量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中选择合适的机号。二、鼓风机和压缩机1鼓风机常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。1.1罗茨鼓风机罗茨鼓风机是应用最广的一种旋转式鼓风机。其结构如图2-41所示。罗茨鼓风机属于正位移型，其风量与转速成正比，而与出口压强无关。罗茨鼓风机风量为0.03—9m3/s，出口压强不超过80kPa。1.2离心鼓风机离心鼓风机（透平鼓风机）工作原理与离心通风机相同，单级鼓风机风压一般不超过50kPa，压头较高的离心鼓风机是多级的。其结构和多级离心泵类似。离心鼓风机的出口压强（表压）一般不超过0.3MPa，因压缩比不大，不需要冷却装置，各级叶轮尺寸基本相等。离心鼓风机的选用方法与离心通风机相同。2离心式压缩机离心式压缩机（透平压缩机），其工作原理与离心鼓风机完全相同，离心式压缩机产生高压强，除级数较多外，更主要的是采用高转速。优点：体积小、重量轻、运转平稳、操作可靠、调节容易、维修方便、流量大而均匀、压缩气可不受油污染。缺点：制造精度要求高，当流量偏离额定值时效率较低。3真空泵真空泵就是在负压下吸气、一般在大气压下排气的输送机械，用来维持工艺系统要求的真空状态。注意：1.对于仅几十个帕斯卡到上千帕斯卡的真空度，可使用普通的通风机和鼓风机。2.维持较高的真空度，如绝对压强20kPa以下至几百个帕斯卡，需要专门的真空泵。3.1往复式真空泵往复式真空泵的构造和原理与往复式压缩机基本相同。特点：1.真空泵的压缩比很高(例如，对于95％的真空度，压缩比约为20左右)；2.所抽吸气体的压强很小，故真空泵的余隙容积必须更小；3.排出和吸入阀门必须更加轻巧。真空泵的主要特性真空泵的最主要特性是极限真空和抽气速率。（1）极限真空（残余压强）真空泵所能达到的稳定最低压强，习惯上以绝对压强表示，单位为Pa。（2）抽气速率（简称抽率）单位时间内真空泵吸入口吸进的气体体积。注意：这是在吸入口的温度和压强(极限真空)条件下的体积流量，常以m3/h或L/s表示。这两个特性是选择真空泵的依据。