泵與風(fēng)機(jī)的選用 風(fēng)機(jī)的選用

項(xiàng)目三：泵與風(fēng)機(jī)的選用分項(xiàng)目四：風(fēng)機(jī)的選用風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類型與工業(yè)應(yīng)用類型與應(yīng)用氣體輸送與壓縮氣體的設(shè)備統(tǒng)稱氣體壓送機(jī)械，其作用是對(duì)氣體作功，以提高氣體機(jī)械能，主要是靜壓能。

按其終壓或壓縮比的大小氣體壓送機(jī)械可分為

通風(fēng)機(jī)：終壓不大于15kPa（表壓），壓縮比為1~1.15；鼓風(fēng)機(jī)：終壓為15~300kPa（表壓），壓縮比小于4；壓縮機(jī)：終壓在300kPa（表壓）以上，壓縮比大于4；真空泵：用于減壓，終壓為大氣壓，壓縮比由真空度決定。

按其結(jié)構(gòu)與工作原理氣體壓送機(jī)械可分為離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。一、離心式通風(fēng)機(jī)工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩類。（一）離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理其工作原理與離心泵完全相同，結(jié)構(gòu)與離心泵也相似。（二）離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線

（1）風(fēng)量

風(fēng)量是單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的的氣體體積，但以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)，符號(hào)為q，單位為m3/h或m3/s。

（2）風(fēng)壓

單位體積氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量，用HT表示，單位為J/m3或Pa。風(fēng)壓是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。設(shè)1-1截面為風(fēng)機(jī)進(jìn)口，2-2截面為風(fēng)機(jī)出口，在兩截面間以1m3氣體為基準(zhǔn)列柏努利方程式，得離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為：

稱為動(dòng)風(fēng)壓，兩者之

和又稱為全風(fēng)壓。通風(fēng)機(jī)性能表上所列出的風(fēng)壓均指的是全風(fēng)壓。式中

pf為壓強(qiáng)降，pf=

hf1-2。

由于進(jìn)出口間管路很短，若輸送的是新鮮空氣，風(fēng)機(jī)進(jìn)口無(wú)管路，u10，上式可簡(jiǎn)化為式中（p2-p1）稱為靜風(fēng)壓，式中N—軸功率，kW；

q—風(fēng)量，m3/s；

—效率，又稱為全壓效率。離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線與離心泵基本相同，如圖。所示離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線。它表示了一定型號(hào)的風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速情況下，風(fēng)量q與風(fēng)壓HT、靜風(fēng)壓Hst

、軸功率N和效率

之間的關(guān)系。由上式也可得出風(fēng)壓與氣體的密度成正比，當(dāng)所輸送的氣體密度發(fā)生變化時(shí)，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓必然改變。

（3）軸功率和效率

二、鼓風(fēng)機(jī)常用的鼓風(fēng)機(jī)有離心式和旋轉(zhuǎn)式兩種類型。

（一）離心式鼓風(fēng)機(jī)工作原理與離心通風(fēng)機(jī)相同，結(jié)構(gòu)類似多級(jí)離心泵，見(jiàn)五級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)示意圖。離心式鼓風(fēng)機(jī)的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，一般不超過(guò)300kPa。（二）羅茨鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)是常用的旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)一種，工作原理與齒輪泵相似。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)。三、壓縮機(jī)

（一）往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理與往復(fù)泵的比較相近。往復(fù)壓縮機(jī)主要部件有活塞、汽缸、吸氣閥和排氣閥。

1、往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程

①實(shí)際壓縮循環(huán)實(shí)際壓縮循環(huán)指的是壓縮機(jī)有余隙時(shí)的工作循環(huán)。所謂余隙是指排氣終了時(shí)，活塞與汽缸端蓋之間留有的空隙。

一個(gè)實(shí)際壓縮循環(huán)有氣體壓縮、排氣、余隙氣體膨脹和吸氣四個(gè)過(guò)程。見(jiàn)壓縮機(jī)實(shí)際工作循環(huán)。②壓縮過(guò)程中氣體溫度變化和功耗

等溫壓縮過(guò)程的功耗最小，見(jiàn)圖中1-2

-3-4圍成的面積;而絕熱壓縮功耗最大，見(jiàn)圖中1-2

-3-4圍成的面積。實(shí)際壓縮過(guò)程采用冷卻裝置，使其功耗接近于等溫過(guò)程，其功耗介于等溫和絕熱兩者之間，見(jiàn)圖中1-2-3-4圍成的面積。這種介于等溫和絕熱兩者之間的壓縮過(guò)程稱為多變壓縮。多變壓縮功耗介于等溫與絕熱壓縮功耗之間。式中T1，T2—分別為吸入、排出氣體的溫度，K；

p1，p2—分別為吸入、排出氣體的壓強(qiáng)，kPa；

V1-V4—每一次壓縮循環(huán)的吸氣量，m3；

m—多變壓縮指數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。其值大于1，小于對(duì)應(yīng)氣體的絕熱指數(shù)，壓縮機(jī)的冷卻效果越好，m值越接近于1。

一般大、中型壓縮機(jī)低壓汽缸的余隙系數(shù)值約在8%以下，高壓汽缸的余隙系數(shù)值可達(dá)12%左右。壓縮機(jī)一次循環(huán)實(shí)際吸入的氣體體積V1-V4與理論吸入的氣體體積V1-V3之比，稱為容積系數(shù)，用

0表示。其表達(dá)式為

以上兩式說(shuō)明：壓縮功耗與吸入的氣量成正比；壓縮比增大，排氣溫度升高，功耗增大；多變指數(shù)越大，T2和W也越大。③余隙系數(shù)和容積系數(shù)

余隙體積V3與活塞推進(jìn)一次所掃過(guò)體積V1-V3（理論吸入氣體體積）之比的百分率，稱為余隙系數(shù)，以

表示。其表達(dá)式為

將其關(guān)系代入容積系數(shù)的表達(dá)式，整理后得容積系數(shù)與余隙系數(shù)之間關(guān)系為

上式說(shuō)明：當(dāng)壓縮比一定時(shí)，余隙系數(shù)增大，容積系數(shù)減小。當(dāng)余隙系數(shù)一定時(shí)，壓縮比增大，容積系數(shù)減小，當(dāng)壓縮比增大到一定程度時(shí)，容積系數(shù)為零，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓縮比稱為最大壓縮比?！碚撐鼩饬?，m3/min；

A—活塞的截面積，m2；

S—活塞沖程，m；nr—活塞每分鐘往復(fù)的次數(shù)，1/min。式中

2、往復(fù)壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)

①排氣量壓縮機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)排出的氣體體積換算為吸入狀態(tài)下的數(shù)值，又稱為壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力或輸氣量。沒(méi)有余隙情況下的吸氣量稱為理論吸氣量。單動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)的理論吸氣量為式中Vmin—實(shí)際排氣量，m3/min；

d—排氣系數(shù)，其值約為（0.8~0.95）

0。②軸功率與效率單級(jí)壓縮機(jī)絕熱壓縮理論功率Na為式中Na—絕熱壓縮理論功率，kW。實(shí)際軸功率N為

往復(fù)壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣量為式中N—軸功率，kW；

a—絕熱總效率，一般a=0.7~0.9，設(shè)計(jì)完善的壓縮機(jī)a0.8。

3、多級(jí)壓縮實(shí)際生產(chǎn)中壓縮比可以很大，但壓縮比太大，使得容積系數(shù)減?。惠S功率增大；排氣溫度太高，引起汽缸內(nèi)潤(rùn)滑油碳化或油霧爆炸等問(wèn)題。因此當(dāng)壓縮比大于8時(shí)，必須采用多級(jí)壓縮。見(jiàn)圖三級(jí)壓縮的流程圖，多級(jí)壓縮的操作見(jiàn)L型壓縮機(jī)。采用多級(jí)壓縮可以提高容積系數(shù)，降低排氣溫度，減小消耗的軸功率。見(jiàn)單級(jí)壓縮與雙級(jí)壓縮理論功的比較。多級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)多為2至6級(jí)，每級(jí)壓縮比約為3至5。往復(fù)壓縮機(jī)排氣量調(diào)節(jié)方法：（1）補(bǔ)充余隙調(diào)節(jié)法。（2）頂開(kāi)吸入閥調(diào)節(jié)法。（3）旁路回流調(diào)節(jié)法。（4）降低吸入壓強(qiáng)調(diào)節(jié)法。（5）改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法。最直接而經(jīng)濟(jì)的方法，適用于蒸汽機(jī)或內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的壓縮機(jī)。（6）改變操作臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法。

（二）離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)常稱為透平壓縮機(jī)，主要結(jié)構(gòu)、工作原理見(jiàn)離心式壓縮機(jī)，離心式壓縮機(jī)外觀。

離心式壓縮機(jī)之所以能產(chǎn)生高壓強(qiáng)，除級(jí)數(shù)較多外，更主要的是采用了高轉(zhuǎn)速。Q<Q小喘振離心式壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)方法：①調(diào)整出口閥的開(kāi)度。方法很簡(jiǎn)便，但使壓縮比增大，消耗較多的額外功率，不經(jīng)濟(jì)。②調(diào)整入口閥的開(kāi)度。方法很簡(jiǎn)便，實(shí)質(zhì)上是保持壓縮比降低出口壓強(qiáng)，消耗額外功率較上離心壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)方法有：述方法少，使最小流量降低，穩(wěn)定工作范圍增大。這是常用的調(diào)節(jié)方法。③改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速。最經(jīng)濟(jì)的方法。有調(diào)速裝置或用蒸汽機(jī)為動(dòng)力時(shí)應(yīng)用方便。（三）真空泵

1、往復(fù)式真空泵往復(fù)式真空泵的構(gòu)造和工作原理與往復(fù)式壓縮機(jī)基本相同。但真空泵的壓縮比很高（如對(duì)95%的真空度，壓縮比為20左右），所抽吸氣體的壓強(qiáng)很低，余隙的殘留氣體對(duì)真空泵的生產(chǎn)能力有很大的影響，故真空泵的余隙必須較小，排出和吸入閥必須更加輕巧、靈活。往復(fù)真空泵屬干式真空泵，所排出的氣體中不應(yīng)含有液體，若氣體中含有大量可凝性蒸汽，必須設(shè)法將其除去后再進(jìn)入真空泵內(nèi)。2、水環(huán)真空泵裝置見(jiàn)水環(huán)真空泵外觀，工作原理見(jiàn)水環(huán)真空泵。

3、噴射真空泵

噴射真空泵裝置及工作原理見(jiàn)噴射泵工作原理。選用風(fēng)機(jī)（一）離心式通風(fēng)機(jī)的選用

1、離心式通風(fēng)機(jī)的類型根據(jù)離心式通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓大小，可將其分為以下三類：低壓離心通風(fēng)機(jī)，出口風(fēng)壓低于1kPa（表壓）；中壓離心通風(fēng)機(jī)，出口風(fēng)壓為1~3kPa（表壓）；高壓離心通風(fēng)機(jī)，出口風(fēng)壓為3~15kPa（表壓）。常用的中、低壓離心通風(fēng)機(jī)有：4-72型；常用的高壓離心通風(fēng)機(jī)有8-18型和9-27型。

2、離心通風(fēng)機(jī)的選用離心通風(fēng)機(jī)的選用和離心泵的情況相類似，其選擇步驟為：（1）根據(jù)機(jī)械能衡算式，計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的操作條件下的風(fēng)壓并換算成實(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等)與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)類型。若輸送的是清潔空氣，或與空氣性質(zhì)相近的氣體，可選用一般類型的離心通風(fēng)機(jī)。（3）根據(jù)實(shí)際風(fēng)量q(以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì))與實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT，從風(fēng)機(jī)樣本或產(chǎn)品目錄中的特性曲線或性能表選擇合適的機(jī)號(hào)，選擇的原則與離心泵相同，不再詳述。（4）若所輸送氣體的密度大于1.2kg／m3時(shí)，需對(duì)所選用的通風(fēng)機(jī)軸功率進(jìn)行修正。

（二）往復(fù)壓縮機(jī)的類型與選用

①往復(fù)壓縮機(jī)的類型

按在活塞的一側(cè)或兩側(cè)吸、排氣體分為：?jiǎn)蝿?dòng)、雙動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)。按氣體受壓的次數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)、雙級(jí)和多級(jí)往復(fù)壓縮機(jī)。按所壓縮氣體的種類分為：空氣壓縮機(jī)、氨氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)和石油氣壓縮機(jī)等。按壓縮機(jī)所產(chǎn)生的終壓大小分為：低壓