礦大北京化工原理05

1、中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 1 第二節(jié)第二節(jié) 氣體輸送和壓縮設(shè)備氣體輸送和壓縮設(shè)備 氣體壓送設(shè)備的工作原理與同類型液體輸送設(shè)氣體壓送設(shè)備的工作原理與同類型液體輸送設(shè) 備的相似。除了為克服阻力提高氣體的壓強(qiáng)外，還備的相似。除了為克服阻力提高氣體的壓強(qiáng)外，還 可以為某些過程可以為某些過程(反應(yīng)過程、單元操作反應(yīng)過程、單元操作)提供所需的提供所需的 高壓高壓或或真空條件真空條件。設(shè)備分類：。設(shè)備分類： 類型類型 終壓終壓 壓縮比壓縮比 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 14.7 103Pa(表表) 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 14.7 103294 103Pa (表表) 294 103Pa(表表) 4 真空泵真空泵 入口側(cè)為負(fù)壓入口側(cè)為負(fù)

2、壓 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 2 下面以離心通風(fēng)機(jī)為介紹對(duì)象。下面以離心通風(fēng)機(jī)為介紹對(duì)象。 多級(jí)多級(jí) 對(duì)氣體有壓縮作用。對(duì)氣體有壓縮作用。 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 它們的工作原理與離心泵的類似。它們的工作原理與離心泵的類似。 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)單級(jí)單級(jí) 只供輸送氣體只供輸送氣體 2-2-1 離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī) 高溫通風(fēng)機(jī)高溫通風(fēng)機(jī)450-800 C 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 離心式通風(fēng)機(jī)葉輪離心式通風(fēng)機(jī)葉輪離心式通風(fēng)機(jī)葉輪離心式通風(fēng)機(jī)葉輪 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 3 (二二)性能參數(shù)性能參數(shù)與與特性曲線特性曲線( (與泵比與泵比) ) 離心泵離心泵 Q、 H、 、N

3、 離心通風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī) 風(fēng)量風(fēng)量Q、風(fēng)壓、風(fēng)壓HT、 、N 壓強(qiáng)壓強(qiáng),kPa(表表) 葉片形狀及數(shù)量葉片形狀及數(shù)量 蝸形泵殼通道蝸形泵殼通道 低壓低壓0.9807 直、短、多直、短、多 方形方形 中壓中壓0.98072.942 高壓高壓2.94214.7 彎曲、多彎曲、多 圓形圓形 (一一)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) Pa 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 4 風(fēng)量風(fēng)量Q 單位時(shí)間從排氣口排出的氣體體積，以氣單位時(shí)間從排氣口排出的氣體體積，以氣 體在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的狀態(tài)為準(zhǔn)，體在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的狀態(tài)為準(zhǔn)，m3/h。 (全全)風(fēng)壓風(fēng)壓HT 單位體積氣體經(jīng)過通風(fēng)機(jī)獲得的能量，單位體積氣體經(jīng)過通風(fēng)機(jī)獲得的能量， J/m3=Pa，習(xí)慣上用

4、，習(xí)慣上用mmH2O。 HT取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、葉輪尺寸、轉(zhuǎn)速和進(jìn)入風(fēng)取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、葉輪尺寸、轉(zhuǎn)速和進(jìn)入風(fēng) 機(jī)的氣體密度機(jī)的氣體密度(即與氣體的種類，即與氣體的種類，T、P等狀態(tài)有關(guān)等狀態(tài)有關(guān))。 輸送對(duì)象有壓縮性、密度小的特點(diǎn)，輸送對(duì)象有壓縮性、密度小的特點(diǎn)，性能性能 參數(shù)與離心泵的有些區(qū)別：參數(shù)與離心泵的有些區(qū)別： 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 5 HT 由實(shí)驗(yàn)測定由實(shí)驗(yàn)測定： 21 , 2 1 2 2 1212 2 )()( feT h uu ppgZZWH 測風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口氣體的流速與壓強(qiáng)，并以進(jìn)口測風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口氣體的流速與壓強(qiáng)，并以進(jìn)口 為為1-1，出口為，出口為2-2，1-2間間(單位體積

5、流體單位體積流體)柏式：柏式： Z及及 均小均小 可略可略 進(jìn)、出口間管進(jìn)、出口間管 段短段短可略可略 若風(fēng)機(jī)進(jìn)口通大氣，若風(fēng)機(jī)進(jìn)口通大氣，1-1在進(jìn)口外側(cè)，在進(jìn)口外側(cè)，u1=0 2 )( 2 2 12 u ppHT (2-37) 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 6 若通風(fēng)機(jī)進(jìn)口與旋風(fēng)分離器的若通風(fēng)機(jī)進(jìn)口與旋風(fēng)分離器的凈氣凈氣出口相連，出口相連， 出口通大氣；或通風(fēng)機(jī)放在出口通大氣；或通風(fēng)機(jī)放在鍋爐和煙囪之間鍋爐和煙囪之間，用，用 于抽出于抽出凈氣凈氣或或鍋爐中煙氣鍋爐中煙氣。此時(shí)成為。此時(shí)成為“引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)”。 通風(fēng)機(jī)性能表上給出的通風(fēng)機(jī)性能表上給出的“全全”風(fēng)壓是以風(fēng)壓是以20， 1.013 105

6、Pa下的空氣為工質(zhì)，其下的空氣為工質(zhì)，其 =1.2kg/m3。工。工 質(zhì)改變時(shí)，修正：質(zhì)改變時(shí)，修正： (2-38) 2 . 1 TTT HHH 22 )( 2 1 1 2 1 12 u p u ppHT 鍋爐離心通鍋爐離心通/引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī) 引引 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 貼貼 瓷瓷 葉葉 輪輪 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 7 相同氣體狀態(tài)下的值相同氣體狀態(tài)下的值 對(duì)應(yīng)全風(fēng)壓，對(duì)應(yīng)全風(fēng)壓，稱為稱為 “全壓效率全壓效率”。通風(fēng)機(jī)的。通風(fēng)機(jī)的 特性曲線如圖，當(dāng)風(fēng)量較特性曲線如圖，當(dāng)風(fēng)量較 大時(shí)，再增加風(fēng)量靜風(fēng)壓大時(shí)，再增加風(fēng)量靜風(fēng)壓 顯著下降。顯著下降。 HTQ Q HstQ NQ 1000 kw QH N T (2

7、-39) 軸功率軸功率N及及效率效率 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 8 (三三)通風(fēng)機(jī)的選擇通風(fēng)機(jī)的選擇 依柏式依柏式求求實(shí)際輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際輸送系統(tǒng)所需的HT，并，并換算換算成實(shí)成實(shí) 驗(yàn)條件下的驗(yàn)條件下的HT ； 據(jù)輸送據(jù)輸送氣體的性質(zhì)氣體的性質(zhì)(清潔、易燃、易爆、含塵清潔、易燃、易爆、含塵 等等)與與風(fēng)壓范圍風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)類型；，確定風(fēng)機(jī)類型； 以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的實(shí)際風(fēng)量計(jì)的實(shí)際風(fēng)量Q，實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件下的下的 HT ，選擇合適的風(fēng)機(jī)機(jī)號(hào)。原則同離心泵的。，選擇合適的風(fēng)機(jī)機(jī)號(hào)。原則同離心泵的。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 9 用風(fēng)機(jī)將用風(fēng)機(jī)將20，質(zhì)量流量為，質(zhì)量流量為38,000

8、kg/h的空氣送入加熱器加熱至的空氣送入加熱器加熱至100，然后經(jīng)管路送到，然后經(jīng)管路送到 進(jìn)口風(fēng)量進(jìn)口風(fēng)量 /hm31670 2 . 1 38000 3 s w Q p119 例例 2-10 常壓設(shè)備內(nèi)，輸送系統(tǒng)所需全風(fēng)壓為常壓設(shè)備內(nèi)，輸送系統(tǒng)所需全風(fēng)壓為1200Pa(輸送條件輸送條件 按按60,常壓計(jì)常壓計(jì))，試選合適的風(fēng)機(jī)。，試選合適的風(fēng)機(jī)。 解：進(jìn)口：解：進(jìn)口：20、常壓，、常壓， =1.2kg/m3。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 10 輸送條件輸送條件60，常壓，常壓 =1.06kg/m3，換算為，換算為 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件下的下的HT值。值。 Pa1359 06.1 2.1 1200 2.

9、1 TT HH 查查p365 附錄二十五附錄二十五，得，得4-72-11No.10C： n，rpm HT，Pa Q，m3/h ，% N，kw 1000 1422 32700 94.3 16.5 /hm31670 3 Q 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 11 則則100，常壓下，常壓下， =0.946kg/m3 Pa1422Pa2 .1522 946. 0 2 . 1 1200 T H 但但風(fēng)機(jī)上一行的風(fēng)機(jī)上一行的41300m3/h。 946.0/38000 Q 若風(fēng)量能滿足要求，還應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓合適否。若風(fēng)量能滿足要求，還應(yīng)計(jì)算風(fēng)壓合適否。 溫度升高，體積增大，降低了風(fēng)機(jī)效率。除了驗(yàn)溫度升高，體積增大，降低

10、了風(fēng)機(jī)效率。除了驗(yàn) 算風(fēng)壓、風(fēng)量，還應(yīng)考慮所選風(fēng)機(jī)對(duì)溫度的適應(yīng)性。算風(fēng)壓、風(fēng)量，還應(yīng)考慮所選風(fēng)機(jī)對(duì)溫度的適應(yīng)性。 /hm3270040170 3 若將通風(fēng)機(jī)裝在換熱器后面若將通風(fēng)機(jī)裝在換熱器后面 但但2226.2Pa 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 12 由四個(gè)機(jī)翼扭曲葉片組成，葉片的角度可以由四個(gè)機(jī)翼扭曲葉片組成，葉片的角度可以 在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。它產(chǎn)生的風(fēng)壓較小，化工在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。它產(chǎn)生的風(fēng)壓較小，化工 中常于空冷器或冷水塔中作通風(fēng)用。中常于空冷器或冷水塔中作通風(fēng)用。 離心式通風(fēng)機(jī)較多地用于氣體輸送離心式通風(fēng)機(jī)較多地用于氣體輸送。 二、離心式鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)二、離心式鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī) 自學(xué)。自學(xué)

11、。 通風(fēng)機(jī)的另一種形式通風(fēng)機(jī)的另一種形式軸流式軸流式 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 13 2-2-2 旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵 一、羅茲鼓風(fēng)機(jī)一、羅茲鼓風(fēng)機(jī) 是旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)在化工生產(chǎn)是旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)在化工生產(chǎn) 中應(yīng)用最廣的一種型式。中應(yīng)用最廣的一種型式。其其 腰形腰形(或三角形或三角形)轉(zhuǎn)子與泵殼、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的間隙很小，轉(zhuǎn)子與泵殼、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的間隙很小， 被轉(zhuǎn)子撥入轉(zhuǎn)子與殼體間的氣體隨著轉(zhuǎn)子的被轉(zhuǎn)子撥入轉(zhuǎn)子與殼體間的氣體隨著轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)動(dòng)而被撥向排出口。氣送風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比轉(zhuǎn)動(dòng)而被撥向排出口。氣送風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比 “正位移式正位移式”，該量基本為常數(shù)，不受出口壓強(qiáng)影響。，該量基本為

12、常數(shù)，不受出口壓強(qiáng)影響。 風(fēng)量范圍在風(fēng)量范圍在 2500m3/min，出口表壓強(qiáng)，出口表壓強(qiáng)80 103Pa， 40 103Pa 效率最高。效率最高。 三葉羅茨泵三葉羅茨泵 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 14 優(yōu)優(yōu)：結(jié)構(gòu)較簡單，無活塞與活門裝置，排：結(jié)構(gòu)較簡單，無活塞與活門裝置，排 氣連續(xù)且均勻。氣連續(xù)且均勻。 缺缺：制造、安裝不易。：制造、安裝不易。 羅茲鼓風(fēng)機(jī)要采用旁路調(diào)節(jié)流量，風(fēng)機(jī)出羅茲鼓風(fēng)機(jī)要采用旁路調(diào)節(jié)流量，風(fēng)機(jī)出 口應(yīng)安裝口應(yīng)安裝“氣體穩(wěn)壓罐氣體穩(wěn)壓罐”，配以安全閥；操作，配以安全閥；操作 溫度溫度80，避免材料膨脹，轉(zhuǎn)子咬死。，避免材料膨脹，轉(zhuǎn)子咬死。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 15 產(chǎn)生的

13、表壓強(qiáng)可達(dá)產(chǎn)生的表壓強(qiáng)可達(dá) 490 103588 103Pa， 147 103177 103Pa(表表)內(nèi)內(nèi) 效率最高。效率最高。 液環(huán)將氣體與泵殼液環(huán)將氣體與泵殼 二、液環(huán)壓縮機(jī)二、液環(huán)壓縮機(jī) 吸吸 入入 排排 出出 隔開，隔開，輸送腐蝕性氣體時(shí)，葉輪抗腐蝕即輸送腐蝕性氣體時(shí)，葉輪抗腐蝕即 可。適當(dāng)補(bǔ)充液體?？伞＿m當(dāng)補(bǔ)充液體。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 16 三、真空泵三、真空泵 ( 2-2-4 ) (一一)水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵 偏心葉輪與圓形泵體間形成月牙室。偏心葉輪與圓形泵體間形成月牙室。 產(chǎn)生的產(chǎn)生的最高最高真空度為真空度為83.4 103Pa ；也可；也可 以做鼓風(fēng)機(jī)用，產(chǎn)生以做鼓風(fēng)機(jī)用

14、，產(chǎn)生98.7 103Pa(表表)。 優(yōu)優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易制造和維修，旋轉(zhuǎn)部：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易制造和維修，旋轉(zhuǎn)部 分無機(jī)械摩擦分無機(jī)械摩擦壽命長、操作可靠。適于抽吸含液體壽命長、操作可靠。適于抽吸含液體 的氣體和有腐蝕性和爆炸性的氣體。的氣體和有腐蝕性和爆炸性的氣體。 效率較低，效率較低，3050%。溫度。溫度產(chǎn)生的真空度產(chǎn)生的真空度 。 中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 17 (二二)旋片真空泵旋片真空泵 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋片在彈簧及自身轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋片在彈簧及自身 離心力的作用下，緊貼壁面滑動(dòng)，工離心力的作用下，緊貼壁面滑動(dòng)，工 作室擴(kuò)大側(cè)氣體吸入；縮小側(cè)氣體排作室擴(kuò)大側(cè)氣體吸入；縮小側(cè)氣體排 出。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，吸、排氣各兩次。出。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈，吸、排氣各兩次。 泵的主要部分浸沒于真空油中，用以密封各部泵的主要部分浸沒于真空油中，用以密封各部 件間隙并潤滑之。能產(chǎn)生件間隙并潤滑之。能產(chǎn)生5 10-3Torr (mmHg柱柱)絕壓絕壓 的真空度。抽氣速率較小，適于抽除干燥氣體或含的真空度。抽氣速率較小，適于抽除干燥氣體或含 少量可凝性蒸汽的氣體