氣體輸送機(jī)械課件

1、第13講 2.3 氣體輸送和壓縮機(jī)械教學(xué)內(nèi)容：1、離心通風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。 2、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。 3、往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要性 能參數(shù)及選型。教學(xué)目的：了解各種氣體輸送和壓縮機(jī)械的構(gòu)造、 工作原理和性能，達(dá)到合理選用的目的。教學(xué)重點(diǎn)：離心通風(fēng)機(jī)的選用。教學(xué)難點(diǎn)：往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要性能 參數(shù)及選型。產(chǎn)生真空。 設(shè)備：真空泵 輸送和壓縮氣體的設(shè)備統(tǒng)稱為氣體輸送設(shè)備，其作用為對(duì)流體作功以提高其機(jī)械能，主要表現(xiàn)為靜壓能的提高。1、應(yīng)用：輸送氣體。 設(shè)備：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)。產(chǎn)生高壓氣體。設(shè)備：壓縮機(jī)。2、氣體輸送機(jī)械分類：按結(jié)構(gòu)和工作原理分類：離

2、心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。概述按出口氣體的壓強(qiáng)（終壓）或壓縮比（p出/p進(jìn)）分類：通風(fēng)機(jī)：P出14.7kPa（表壓） 壓縮比為11.15鼓風(fēng)機(jī)：14.7KPa294kPa（表壓） 壓縮比為小于4壓縮機(jī)：P出294kPa（表壓） 壓縮比為大于4真空泵：P出=大氣壓 （3）與液體輸送機(jī)械比較：相似點(diǎn)：工作原理基本相似不同點(diǎn)：氣體的2.3.1 離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)1.離心通風(fēng)機(jī)依靠高速速旋轉(zhuǎn)的葉輪使氣體獲得能量，從而提高氣體的壓強(qiáng)。(1) 離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特征和工作原理(2）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要性能參數(shù)：風(fēng)量Q、風(fēng)壓HT、軸功率N和效率。1）風(fēng)量Q 單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體

3、積，但以風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的氣體狀態(tài)計(jì)。單位：m3/hHT與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速和進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣體的密度有關(guān)。2）風(fēng)壓HT 單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)后所獲得的能量，也稱全風(fēng)壓。HT值一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。單位：Pa，習(xí)慣用mmH2O表示。HT值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法： 以通風(fēng)機(jī)進(jìn)口為1-1截面，出口為2-2截面，以1m3氣體為基準(zhǔn)，在1-1與2-2截面間列柏努利方程： 整理得：簡化：全風(fēng)壓為：校正：工作介質(zhì)20,1atm下的空氣。（HT操作條件下的全風(fēng)壓，實(shí)際輸送氣體的密度）3）軸功率N（KW）與效率有效功率為：軸功率為：離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線注：計(jì)算N時(shí)，HT和Q必須是同一狀態(tài)下的數(shù)值。（2-39）(3) 離心通風(fēng)機(jī)的

4、選擇 1）根據(jù)管路布局和工藝條件，利用柏努利方程，計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際風(fēng)壓HT，將HT換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT。 2）根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)（如清潔空氣、易燃、易爆或腐蝕性氣體以及含塵氣體）與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)類型。 3）根據(jù)以風(fēng)機(jī)以進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的實(shí)際風(fēng)量Q和實(shí)驗(yàn)條件下的全風(fēng)壓HT，選擇機(jī)號(hào)。 （4）當(dāng)1.2kg/m3時(shí)，要核算軸功率。 例2-12 用風(fēng)機(jī)將20、 38000kg/h的空氣送入加熱器加熱至100 ，然后經(jīng)管路送到常壓設(shè)備內(nèi)，輸送系統(tǒng)所需的全風(fēng)壓為1200Pa (按60 ，常壓計(jì)) 。 試選擇合適風(fēng)機(jī)。若將選定的風(fēng)機(jī)（轉(zhuǎn)速相同）置于加熱器之后，是否仍能完成輸送任務(wù)。 解：由于輸送

5、清潔空氣，可選用一般類型的通風(fēng)機(jī)。然后根據(jù)操作條件下的風(fēng)量和實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓來確定。（1）選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。按風(fēng)機(jī)安裝在加熱器前考慮。查得20，101.3kPa下空氣的密度=1.205kg/m3則20空氣的流量為：查得60 ，101.3kPa下空氣的密度=1.06kg/m3將60 下的風(fēng)壓換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓，即： 根據(jù)風(fēng)量Q=31535m3/h和風(fēng)壓HT=1364Pa選擇4-72-11型機(jī)號(hào)為10c的風(fēng)機(jī)。在n=1000r/min下，風(fēng)機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)為：Q=32700m3/h HT=1422Pa N=16.5kW =94.3%(2) 若風(fēng)機(jī)安裝在加熱器之后，則風(fēng)量發(fā)生明顯變化。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變

6、，在風(fēng)機(jī)入口氣體狀態(tài)為：100 ，近似常壓，則： 故將風(fēng)機(jī)安裝在加熱器之后，將不能滿足風(fēng)量的要求。同時(shí)，尚需考慮風(fēng)機(jī)是否耐高溫。2. 離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)(1) 離心鼓風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)的終壓p24atm，壓縮比p2/p14。 離心鼓風(fēng)機(jī)又稱為透平式鼓風(fēng)機(jī)，工作原理與離心通風(fēng)機(jī)相同，葉片數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)類似多級(jí)離心泵。五級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)示意圖(2) 離心式壓縮機(jī)：透平式壓縮機(jī)2.3.2 旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)1. 羅茨鼓風(fēng)機(jī)(1) 結(jié)構(gòu)特征和工作原理(2) 特性 定容式鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量和轉(zhuǎn)速成正比。風(fēng)量：2500m3/min風(fēng)壓：可達(dá)80kPa（表壓）(3) 安裝操作注意事項(xiàng) 出口安裝穩(wěn)壓罐，并配置安全閥。流量采用

7、旁路調(diào)節(jié)。操作溫度一般小于85。2.3.3 往復(fù)壓縮機(jī)2. 工作過程理想壓縮循環(huán) 主要部件：氣缸、活塞、吸氣閥和排氣閥。1. 往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)工作原理：與往復(fù)泵相同1、壓縮階段2、排氣階段3、吸氣階段實(shí)際壓縮循環(huán)1、壓縮階段 2、排氣階段3、膨脹階段 4、吸氣階段一個(gè)理想壓縮循環(huán)所需的理論功為:依據(jù)不同的過程積分上式，得到:等溫壓縮過程： 3. 往復(fù)壓縮機(jī)做功絕熱壓縮過程:多變壓縮過程:等溫壓縮過程所需的外功最少，而絕熱壓縮過程消耗的外功最多。 絕熱壓縮時(shí)，排出氣體的溫度：4. 實(shí)際壓縮循環(huán)（1）若按絕熱考慮，所需外功：（2）余隙系數(shù)：余隙體積占活塞推進(jìn)一次所掃過的體積百分率。（3）容積系數(shù)

8、：壓縮機(jī)一次循環(huán)吸入的氣體體積和活塞一次掃過的體積之比。相互關(guān)系：5. 往復(fù)壓縮機(jī)的主要性能參數(shù) (1) 排氣量：單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體體積換算成吸入狀態(tài)的數(shù)值，又稱壓縮機(jī)的輸氣量或生產(chǎn)能力。理論吸氣量： 單動(dòng)：雙動(dòng)：實(shí)際排氣量： (2) 軸功率和效率絕熱壓縮理論功率： 實(shí)際所需的軸功率: （a絕熱總效率）6. 多級(jí)壓縮避免排出氣體溫度過高。減少功耗，提高壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。提高汽缸容積利用率。壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)更為合理。多級(jí)壓縮一般采用同一壓縮比:當(dāng)壓縮比大于8時(shí)，一般采用多級(jí)壓縮。優(yōu)點(diǎn)：理論功：7. 往復(fù)壓縮機(jī)的選用(1)首先根據(jù)氣體的性質(zhì)定類型；(2)根據(jù)排氣量和排氣壓強(qiáng)(或壓縮比)選擇合適的型號(hào)。8. 往復(fù)壓縮機(jī)的安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)：(1)安裝 往復(fù)壓縮機(jī)的排氣量是間歇的，不均勻的。為此排出的氣體要先經(jīng)過緩沖罐，再進(jìn)入輸氣管路，作用有二：使氣體輸送流量均勻；使氣體中夾帶的油沫得到沉降、分離。(2)啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn) 啟動(dòng)時(shí)全開正路和旁路，采用降壓啟動(dòng)，待轉(zhuǎn)速接近正常時(shí)恢復(fù)正常電壓。 往復(fù)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：注意各部分的潤滑和冷卻；運(yùn)行時(shí)不允許關(guān)閉出口閥門。2.3.4 真空泵蒸汽噴射泵 噴射泵是利用流體流動(dòng)時(shí)靜壓能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的原理來吸、送流體。優(yōu)點(diǎn)：噴射泵構(gòu)造簡單、緊湊，沒有活動(dòng)部分。缺點(diǎn)：效率很低，蒸汽消耗量大。注：若將幾個(gè)真空泵串聯(lián)起來，便可得到更高的真空度。作