氣體輸送類型

1、2021-12-12第二章第二章流體輸送機械第三節(jié)第三節(jié) 氣體輸送設備氣體輸送設備一、概述一、概述二、離心式通風機二、離心式通風機三、鼓風機和壓縮機三、鼓風機和壓縮機四、真空泵四、真空泵2021-12-12一一 、概述、概述1、氣體輸送機械在工業(yè)生產中的應用、氣體輸送機械在工業(yè)生產中的應用提供能量提供能量 為了克服管路的阻力，需要提高氣體的壓力?！咎攸c特點】純粹為了輸送的目的而對氣體加壓，壓力一般都不高。但氣體輸送往往輸送量很大輸送量很大，需要的動力往往相當大動力往往相當大。2021-12-12產生高壓產生高壓 化學工業(yè)中一些化學反應化學反應過程需要在高高壓下壓下進行，如合成氨反應，乙烯的本體

2、聚合；一些分離過程分離過程也需要在高壓下進行，如氣體的液化與分離。這些高壓進行的過程對相關氣體的輸送機械出口壓力提出了相當高的要求。形成真空形成真空 相當多的單元操作是在低于常壓低于常壓的情況下進行，這時就需要真空泵真空泵從設備中抽出氣體以產生真空。2021-12-122、氣體輸送機械的一般特點、氣體輸送機械的一般特點動力消耗大動力消耗大 對一定的質量流量，由于氣體的密度小，其體積流量很大。因此氣體輸送管中的流速比流速比液體要大得多液體要大得多，前者的經濟流速（1525m/s）約為后者（13m/s）的10倍。這樣，以各自的經濟流速輸送同樣的質量流量，經相同的管長后氣體的阻力阻力損失約為液體的損

3、失約為液體的10倍倍。因而氣體輸送機械的動力消耗往往很大。2021-12-12體積龐大體積龐大 由于輸送量大，氣體輸送機械體積一般都很龐大，對出口壓力高的機械更是如此。參數改變參數改變 由于氣體的可壓縮性可壓縮性，故在輸送機械內部氣體壓力變化的同時，體積和溫度也將隨之發(fā)生體積和溫度也將隨之發(fā)生變化變化。這些變化對氣體輸送機械的結構、形狀有很大影響。因此，氣體輸送機械需要根據出口壓力來氣體輸送機械需要根據出口壓力來加以分類加以分類。 2021-12-123、氣體輸送機械的分類、氣體輸送機械的分類 氣體輸送機械按出口壓力出口壓力（終壓）和壓縮比壓縮比不同分為如下幾類： 通風機通風機：終壓（表壓，下

4、同）不大于15kPa（約1500mmH2O）,壓縮比1至1.15；鼓風機鼓風機：終壓15300kPa，壓縮比小于4；壓縮機壓縮機：終壓在300kPa以上，壓縮比大于4；真空泵真空泵：在設備內造成負壓負壓，終壓為大氣壓，壓縮比由真空度決定。 2021-12-12二二 、離心式通風機、離心式通風機1、離心式通風機的結構特點、離心式通風機的結構特點 離心式通風機工作原理與離心泵相同工作原理與離心泵相同，結構也大同小異。但由于輸送對象的不同，相對于離心泵而言，存在以下特點：為適應輸送風量大的要求，通風機的葉輪直徑葉輪直徑一般是比較大比較大的。葉輪上葉片的數目比較多數目比較多。2021-12-12葉片有

5、平直的、前彎的、后彎的葉片有平直的、前彎的、后彎的。通風機的主要要求是通風量大，在不追求高效率時，用前彎葉片前彎葉片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑。（離心泵的葉片離心泵的葉片通常為后彎通常為后彎）機殼內逐漸擴大的通道及出口截面常不為圓形而通道及出口截面常不為圓形而為矩形為矩形。2021-12-12離心通風機的蝸裝殼體離心通風機的蝸裝殼體氣體出口氣體出口氣體入口氣體入口蝸裝外殼蝸裝外殼2021-12-12直聯(lián)式離心通風機實物圖直聯(lián)式離心通風機實物圖2021-12-12非直聯(lián)式離心通風機實物圖非直聯(lián)式離心通風機實物圖2021-12-12電機與離心通風機的連接電機與離心通風機的連接2021-12-12

6、2021-12-12多翼式葉輪多翼式葉輪【特點特點】葉片平直，且數目多。2021-12-12多翼式離心通風機實物圖多翼式離心通風機實物圖2021-12-12渦輪式葉輪渦輪式葉輪【特點特點】葉葉片彎曲，且片彎曲，且數目少。數目少。2021-12-12渦輪式離心通風機實物圖渦輪式離心通風機實物圖2021-12-122、離心式通風機的工作原理、離心式通風機的工作原理（1）氣體進入葉輪中心后，作圓周運動；（2）首先得到動能動能；（3）一部分在蝸裝殼體內轉換成靜壓能靜壓能。2021-12-12【定義定義】用以描述一臺離心式通風機性能的一組物一組物理量理量，該組參數通常標注在銘牌銘牌上。包括：（1）流量（

7、風量）；（2）風壓；（3）軸功率；（4）效率；（5）轉速。 何謂離心式通風機的性能參數？何謂離心式通風機的性能參數？3、離心式通風機的性能參數和特性曲線、離心式通風機的性能參數和特性曲線2021-12-122021-12-12（1）流量流量（風量風量 ) 【定義定義】按入口狀態(tài)入口狀態(tài)計的單位時間內流過風機進口單位時間內流過風機進口的氣體體積的氣體體積。以qv表示，單位為m3/s，m3/min或m3/h ?！菊f明說明】通風機銘牌或手冊銘牌或手冊中所列的流量及各種性能參數是在標準條件標準條件下（20、101.3 kPa）用空氣（密度為密度為1.2kg/m3）作介質測定的。2021-12-12【流

8、量的換算流量的換算】 在選用選用通風機時，如果實際的操作條件操作條件與標準條標準條件件不同，應對操作條件下的流量進行換算，換算公式為：vvqq00式中 qv0標準條件下的流量； 操作條件下氣體的密度； 0標準條件下氣體的密度，1.2kg/m3。2021-12-12（2）風壓風壓【定義定義】單位體積氣體流經通風機后所獲得的機械單位體積氣體流經通風機后所獲得的機械能能。單位為Pa（J/m3），分為三種類型：（1）全風壓；（2）靜風壓；（3）動風壓。全風壓全風壓【定義定義】單位體積氣體單位體積氣體流經通風機后所獲得的總（總（全部全部）機械能）機械能。以 pt 表示，單位為Pa。2021-12-12【

9、全風壓的確定全風壓的確定】 在通風機的進、出口截面之間列柏努利方程，忽忽略兩截面的位差和阻力損失略兩截面的位差和阻力損失，則：guugppHss2212212式中 ps1通風機進口靜壓，Pa； ps2通風機出口靜壓，Pa； u1通風機進口氣速，m/s； u2通風機出口氣速，m/s。2021-12-12上式各項分別乘以g，則：)22()(212212uuppgHpsst全風壓全風壓pt的計算關系式的計算關系式靜風壓靜風壓（ pst ）【定義定義】氣體流經通風機后的靜壓力差靜壓力差。以 pst 表示，單位為Pa。12sstsppp2021-12-122211upd動風壓動風壓（pd）2222upd

10、【定義定義】氣體流經通風機后的動壓差動壓差。以pd表示，單位為Pa。222122uupd進口動壓：出口動壓：動風壓：【動壓動壓】以壓強的形式表示動能。2021-12-12【兩點說明兩點說明】 通風機的全風壓由兩部分組成全風壓由兩部分組成，一部分是進出口的靜壓差，習慣上稱為靜風壓；另一部分為進出口的動壓差，習慣上稱為動風壓。在離心泵中，泵進、出口處的動能差很小，可以忽略。但對離心通風機而言，其氣體出口速度很高，動風壓不僅不能忽略，且由于風機的壓縮比很低，動風壓在全壓中所占比例較高動風壓在全壓中所占比例較高。 dsttppp2021-12-12 若操作條件下（溫度T、壓力p）氣體（空氣或其他氣體）

11、密度與標準條件的空氣密度01.2kg/m3不同，在選用通風機選用通風機之前，應先將操作條件操作條件下所需要的全風壓換算成標準條件標準條件下的全風壓，其換算式為：tttppp2 . 100【全風壓的換算全風壓的換算】2021-12-12（3）功率與效率功率與效率有效功率有效功率（Pe） 單位時間內通風機對氣體提供的能量。Pept qv軸功率軸功率（P） 單位時間內電動機傳給傳動軸的能量。效率效率（） 有效功率與軸功率之比。理實vveqqPP2021-12-12（4）特性曲線特性曲線 與離心泵一樣，離心通風機的特性參數也可以用特性曲線表示。特性曲線由離心通風機的生產廠家在離心通風機的生產廠家在1a

12、tm、20的條件用空氣測定的條件用空氣測定，主要有四條曲線：全風壓流量曲線全風壓流量曲線 ptqv；靜風壓流量曲線靜風壓流量曲線 pstqv；軸功率流量曲線軸功率流量曲線 Pqv；效率流量曲線效率流量曲線 qv。2021-12-12qvptpstP離心通風機特性曲線離心通風機特性曲線全風壓流量全風壓流量曲線曲線 ptqv靜風壓流量靜風壓流量曲線曲線 pstqv效率流量曲效率流量曲線線 qv軸功率流量軸功率流量曲線曲線 Pqv2021-12-124、離心式通風機的選型、離心式通風機的選型（1）確定風（流）量和全風壓風（流）量和全風壓。風量根據生產任務風量根據生產任務來定；全風壓按柏努利方程來求。

13、來定；全風壓按柏努利方程來求。但均要按標準條件進行校正，即：ttpp2 . 10（2）根據校正后的風量（qv0）和全風壓（pt0）在產品系列表中查找合適的型號合適的型號。 vvqq2 . 10)22()(212212uuppgHpsst2021-12-12離心通風機的型號與性能表離心通風機的型號與性能表機號機號轉速轉速r / min全全 壓壓Pa流量流量m3/h電電 動動 機機型號功率kW4A29003893345221984122Y112MY132S2-24-7.54.5A29004933437431305868Y132S2-2Y160M2-27.5-115A2900609053944293

14、8050Y160M2-2Y 160L-215-18.56.3A290096708571858816103Y225M-2Y280S-245-752021-12-12三、鼓風機三、鼓風機 在工廠中常用的鼓風機有旋轉式旋轉式和離心式離心式兩種類型。1、離心式鼓風機離心式鼓風機 離心式鼓風機 又稱渦輪鼓風機渦輪鼓風機（turbo blower）、透平鼓風機透平鼓風機（turbine blower），其工作原理與離心工作原理與離心通風機相同，其結構與離心泵類似通風機相同，其結構與離心泵類似。主要由蝸形外蝸形外殼殼與葉輪葉輪組成。（1）離心式鼓風機的構造）離心式鼓風機的構造2021-12-12離心式鼓風機

15、實物圖離心式鼓風機實物圖2021-12-12手搖式離心式鼓風機手搖式離心式鼓風機2021-12-12（2）離心式鼓風機的工作原理）離心式鼓風機的工作原理 氣體進入葉輪中心后，作圓周運動。首先得到動動能能，其中一部分在蝸裝殼體內轉換成靜壓能靜壓能。2021-12-12（3）離心式鼓風機的特點）離心式鼓風機的特點 離心式鼓風機的蝸殼形通道亦為圓形圓形；葉輪上葉片數目較多葉片數目較多；轉速較高轉速較高；葉輪外周都裝有導輪導輪。由于單級離心鼓風機不可能產生很高的風壓（一般不超過50kPa），故壓頭較高的離心鼓風機都是多多級級的。其風壓可達0.3MPa。 2021-12-12多級離心鼓風機實物圖多級離心

16、鼓風機實物圖2021-12-12離心鼓風機內部結構離心鼓風機內部結構2021-12-122021-12-122、羅茨鼓風機、羅茨鼓風機（Roots blower 旋轉式鼓風機旋轉式鼓風機） 羅茨鼓風機的工作原理與齒輪泵類似。 （1）羅茨鼓風機的構造）羅茨鼓風機的構造機殼機殼；轉子轉子（8字型、漸開擺線形）2021-12-12羅茨鼓風機的內部結構羅茨鼓風機的內部結構機殼機殼8字型轉子字型轉子2021-12-12（2）羅茨鼓風機的工作原理）羅茨鼓風機的工作原理氣體入口氣體入口氣體出口氣體出口高壓區(qū)高壓區(qū)低壓區(qū)低壓區(qū)2021-12-12羅茨鼓風機實物圖羅茨鼓風機實物圖氣體入口氣體入口氣體出口氣體出口

17、2021-12-12【三葉羅茨鼓風機三葉羅茨鼓風機 】【結構結構】三葉型羅茨鼓風機其工作原理與結構和傳統(tǒng)二葉型相仿，主要由機殼和轉子組成，只是轉子轉子的結構有所不同，為三葉結構的結構有所不同，為三葉結構?！咎攸c特點】三葉型羅茨鼓風機比傳統(tǒng)的二葉型羅茨鼓風機節(jié)能節(jié)能1023%，當工作壓力在規(guī)定范圍內變動時，其流量變化小流量變化小。工作壓力選擇范圍寬，氣體脈動變化小、噪聲低、結構簡單，維修方便，振動小，使用壽命長。 2021-12-12三葉羅茨鼓風機結構示意圖三葉羅茨鼓風機結構示意圖氣體入口氣體入口氣體出口氣體出口2021-12-122021-12-12三葉羅茨鼓風機轉子三葉羅茨鼓風機轉子2021

18、-12-12（2）羅茨鼓風機的特點）羅茨鼓風機的特點 屬于正位移型正位移型的羅茨風機風量與轉速成正比，與風量與轉速成正比，與出口壓強無關出口壓強無關。該風機的風量范圍可自2500m3/min，出口表壓可達80kPa，在40kPa左右效率最高。該風機出口應裝穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓罐，并設安全閥安全閥；流量調節(jié)采用旁路旁路，出口閥不可完全關閉。操作時，氣體溫度不能超過85，否則轉子會因受熱臌脹而卡住。2021-12-12穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓罐羅茨鼓風機實物圖羅茨鼓風機實物圖2021-12-12穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓罐羅茨鼓風機實物圖羅茨鼓風機實物圖2021-12-12四、壓縮機四、壓縮機 在工廠中常用的壓縮機有往復式往復式和離心式

19、離心式兩種類型。1、離心式壓縮機離心式壓縮機 離心式壓縮機 又稱渦輪壓縮機、透平壓縮機，其構造與離心鼓風機相似離心鼓風機相似，由轉子和定子組成。（1）離心式壓縮機的構造）離心式壓縮機的構造【轉子轉子】主軸、多（單）級葉輪、軸套及平衡元件；【定子定子】氣缸和隔板。2021-12-12單級離心壓縮機內部結構單級離心壓縮機內部結構2021-12-12單級離心壓縮機葉輪單級離心壓縮機葉輪2021-12-12單級離心壓縮機實物圖單級離心壓縮機實物圖2021-12-12（2）多級離心式壓縮機的工作原理）多級離心式壓縮機的工作原理氣體沿軸向進入各級葉輪中心處，被旋轉的葉輪做功，受離心力的作用，以很高的速度離

20、開葉輪，進入擴壓器擴壓器。氣體在擴壓器內降速、增壓降速、增壓。經擴壓器減速、增壓后氣體進入彎道彎道，使流向反轉180度后進入回流器回流器，經過回流器后又進入下一級葉輪。彎道和回流器是溝通前一級葉輪和后一級葉輪的通道。如此，氣體在多個葉輪中被增壓數次氣體在多個葉輪中被增壓數次，能以很高的壓力能離開。 2021-12-12多級離心式壓縮機結構示意圖多級離心式壓縮機結構示意圖2021-12-12離心式壓縮機整體結構圖離心式壓縮機整體結構圖2021-12-12氣體進口氣體進口多級葉輪多級葉輪彎道彎道擴壓器擴壓器回流器回流器氣體出口氣體出口2021-12-12多級離心式壓縮機的葉輪多級離心式壓縮機的葉輪

21、2021-12-12多級離心式壓縮機實物圖多級離心式壓縮機實物圖2021-12-12（3）離心式壓縮機的特點）離心式壓縮機的特點 與往復壓縮機相比，離心式壓縮機有如下優(yōu)點如下優(yōu)點： 體積和重量都很小而流量很大；供氣均勻；運轉平穩(wěn)；易損部件少、維護方便?！菊f明說明】除非壓力要求非常高，離心式壓縮機已有離心式壓縮機已有取代往復式壓縮機的趨勢取代往復式壓縮機的趨勢。而且，離心式壓縮機已經發(fā)展成為非常大型的設備，流量流量達幾十萬立方米/時，出口壓力出口壓力達幾十兆帕。 2021-12-122、往復式壓縮機往復式壓縮機 （1）往復式壓縮機的構造）往復式壓縮機的構造電動機電動機飛輪、曲軸飛輪、曲軸連桿連桿

22、活塞活塞氣缸氣缸排出口排出口吸入口吸入口皮帶皮帶2021-12-12電動機電動機穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓罐氣體入口氣體入口氣缸氣缸排氣管排氣管氣體出口管氣體出口管往復壓縮機實物圖往復壓縮機實物圖2021-12-12（2）往復式壓縮機的工作原理）往復式壓縮機的工作原理 往復式壓縮機的工作原理與往復泵相似與往復泵相似。2021-12-12（3）往復式壓縮機的分類）往復式壓縮機的分類 可分為單缸和多缸單缸和多缸往復式壓縮機。只有一個氣缸只有一個氣缸2021-12-12雙缸往復壓縮機雙缸往復壓縮機2021-12-12雙缸往復壓縮機結構圖雙缸往復壓縮機結構圖曲軸曲軸活塞活塞連桿連桿活塞桿活塞桿2021-12-12三缸

23、往復壓縮機實物圖三缸往復壓縮機實物圖2021-12-12帶發(fā)動機的往復壓縮機實物圖帶發(fā)動機的往復壓縮機實物圖汽油發(fā)動機汽油發(fā)動機油箱油箱2021-12-12（4）往復式壓縮機的工作過程）往復式壓縮機的工作過程 往復式壓縮機的工作過程由四個階段組成。開始時刻開始時刻：當活塞位于最右端時，缸內氣體體積為V1，壓力為p1，用圖中A點表示；2021-12-12 當活塞由右向左運動時，氣缸內氣體體積減小體積減小而壓力上升而壓力上升。直到壓力上升到p2，排氣閥被頂開為止。此時的缸內氣體狀態(tài)如B點表示。壓縮階段壓縮階段2021-12-12 排出閥被頂開后，活塞繼續(xù)向左運動，缸內氣體被排出。這一階段缸內氣體壓

24、力壓力不變，體積不斷減小不變，體積不斷減小，直到氣體完全排出體積減至零。這一階段屬恒壓排氣階段恒壓排氣階段。此時的狀態(tài)為C點表示。 排氣階段排氣階段2021-12-12 活塞從最左端退回，缸內壓力立刻由p2降到p1，狀況達到D。此時排氣排氣閥閥受壓關閉，吸氣吸氣閥閥受壓打開，氣缸又開始吸入氣體，體積增大，壓力不變，因此為恒壓吸恒壓吸氣階段氣階段，直到A點為止。吸氣階段吸氣階段2021-12-12（5）往復式壓縮機的特點）往復式壓縮機的特點因為氣體的密度小、可壓縮，故壓縮機的吸入和吸入和排出閥門必須更加靈巧精密排出閥門必須更加靈巧精密；為移除壓縮放出的熱量以降低氣體的溫度，必須附設冷卻裝置附設冷

25、卻裝置。排氣口必須連接貯氣罐貯氣罐，以緩沖排氣的脈動脈動，使氣體輸出均勻穩(wěn)定。氣罐上必須有可靠的壓力表和壓力表和安全閥安全閥。2021-12-122021-12-12五、真空泵五、真空泵1、何謂真空泵何謂真空泵 【定義定義】利用機械、物理、化學或物理化學的方法，對容器進行抽氣，使之獲得、改善或維持真空的機器或器械都稱為真空泵。 用以獲得真空或提高真空度的設備，稱之為真空泵。 2021-12-122021-12-122、真空泵的分類真空泵的分類 （1）機械真空泵）機械真空泵油（水）封機械真空泵（水環(huán)真空泵）；往復真空泵；分子真空泵；無油機械泵；機械增壓泵（羅茨真空泵）。2021-12-12（2）

26、蒸汽流泵）蒸汽流泵擴散泵；噴射泵；擴散噴射泵。（3）物理化學泵）物理化學泵吸附泵；鈦升華泵；容積吸氣劑泵；吸氣離子泵；低溫泵。2021-12-123、往復（活塞式）真空泵、往復（活塞式）真空泵 （1）往復真空泵的結構及工作原理）往復真空泵的結構及工作原理氣缸氣缸曲軸曲軸連桿連桿活塞桿活塞桿活塞活塞容器容器2021-12-122021-12-12（2）往復真空泵的特點及用途）往復真空泵的特點及用途【特點特點】屬于低真空獲得設備，用以從內部壓力等于或低于一個大氣壓的容器中抽除氣體；被抽氣體的溫度一般不超過35；單級的極限壓力為410310Pa，雙級可達1Pa；排氣量較大，抽速范圍155500L/S?！居猛居猛尽慷嘤糜谡婵战n、鋼水真空處理、真空蒸餾、真空結晶、真空過濾等方面抽除氣體。2021-12-124、水環(huán)真空泵、水環(huán)真空泵 （1）往復真空泵的結構）往復真空泵的結構【結構特點結構特點】（1）帶有多葉片的轉子；（2）偏心裝在泵殼內。 2021-12-122021-12-122021-12-