福州大學(xué)化工原理教案流體輸送機(jī)械

2.流體輸送機(jī)械2.1概述（1）管路特性曲線方程——描述管路中流量與所需補(bǔ)加能量的關(guān)系式列以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式（實(shí)際流體柏努利方程式）（m）管路特性曲線方程，注意：題指南p177，式（11-9）等于上式②若指定解題時(shí)，所求H仍為（m）。K=？③閥門關(guān)小，，管路特性曲線變陡，在同樣流量下所需補(bǔ)加能量。（1）流體輸送機(jī)械的壓頭和流量（風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓和風(fēng)量）泵的流量指泵的單位時(shí)間內(nèi)送出的液體體積，也等于管路中的流量，這是輸送任務(wù)所規(guī)定必須達(dá)到的輸送量。泵的壓頭（又稱揚(yáng)程）（解題指南用H表示，m）是指泵向單位重量流體提供的能量。泵與的關(guān)系是本章的主要內(nèi)容。（2）流體輸送機(jī)械的分類①動(dòng)力式（葉輪式）：包括離心式、軸流式；②容積式（正位移式）：包括往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)式；③其他類型：如噴射式等。2.2離心泵2.2.1離心泵的工作原理（1）離心泵的主要構(gòu)件——葉輪和蝸殼（2）離心泵的理論壓頭假設(shè)：①葉片的數(shù)目無限多，葉片的厚度無限薄，從而可以認(rèn)為液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng)，無任何環(huán)流現(xiàn)象；②液體是理想流體，無摩擦阻力損失。在葉輪的進(jìn)、出口截面到機(jī)械能衡算式，從而導(dǎo)出離心泵理論壓頭為（2-15）（3）流量對(duì)理論壓頭的影響（2-18）（4）葉片形狀對(duì)理論壓頭的影響當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n、葉輪直徑、葉輪出口處葉片寬度、流量一定時(shí)，隨葉片形狀而變。①?gòu)较蛉~片，=，=0，=與無關(guān)。②后彎葉片，③前彎葉片，由此可見，前彎葉片產(chǎn)生的最大，似乎前彎葉片最有利，實(shí)際情況是否果真如此呢？我們分析如下：=位頭（）+靜壓頭（）+動(dòng)壓頭（）而的前彎葉片流體出口的絕對(duì)速度很大，此時(shí)增加的壓頭主要是動(dòng)壓頭，靜壓頭反而比后彎葉片小。動(dòng)壓頭雖然可以通過蝸殼部分地轉(zhuǎn)化為靜壓頭，但由于大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得多，轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較多的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片（）。（5）液體密度對(duì)理論壓頭的影響從式（2-15）或（2-18）均可看出與無關(guān)，也就是說被輸送液體變，在其他條件不變時(shí)不變?？梢赃@樣解釋：氣縛現(xiàn)象（前一節(jié)已解釋）2.2.2離心泵的特性曲線（1）泵的有效功率和效率液體從泵中實(shí)際得到的功率稱為有效功率電動(dòng)機(jī)給予泵軸的功率稱為軸功率。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于存在種種原因?qū)е聶C(jī)械能損失，使得，之比稱為泵的效率軸功率解題指南及大多數(shù)教材軸功率用N、有效功率用表示，解題指南P174或式（11-2）及下方一段內(nèi)容，考慮各種損失后實(shí)際壓頭與實(shí)際流量的關(guān)系見圖1。關(guān)系影響因素眾多，只能靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（2）離心泵的特性曲線由于離心泵的種類很多，前述各種泵內(nèi)損失難以估計(jì)，使得離心泵的實(shí)際特性曲線關(guān)系、、只能靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在泵出廠時(shí)列于產(chǎn)品樣本中以供參考。實(shí)驗(yàn)測(cè)出的特性曲線如圖所示，圖中有三條曲線，在圖左上角應(yīng)標(biāo)明泵的型號(hào)（如4B20）及轉(zhuǎn)速，說明該圖特性曲線是指該型號(hào)泵在指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，若泵的型號(hào)或轉(zhuǎn)速不同，則特性曲線將不同。借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一臺(tái)離心泵的性能，供合理選用和指導(dǎo)操作。由圖可見：①一般離心泵揚(yáng)程隨流量的增大而下降（很小時(shí)可能例外）。當(dāng)=0時(shí)，由圖可知也只能達(dá)到一定數(shù)值，這是離心泵的一個(gè)重要特性；②軸功率隨流量增大而增加，當(dāng)時(shí)，最小。這要求離心泵在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，以減小啟動(dòng)功率，保護(hù)電動(dòng)機(jī)免因超載而受損；③曲線有極值點(diǎn)（最大值），在此點(diǎn)下操作效率最高，能量損失最小。與此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量稱為額定流量。泵的銘牌上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時(shí)，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作，一般不應(yīng)低于92%。（3）液體密度對(duì)特性曲線的影響理論與無關(guān)，實(shí)際與也無關(guān)，但有關(guān)理論與無關(guān)，實(shí)際也與無關(guān)。P392泵性能表上列出軸功率指輸送清水時(shí)的，所選泵用于輸送比水大的液體應(yīng)先核算，若表中的電機(jī)功率，應(yīng)更換功率大的電機(jī)，否則電機(jī)會(huì)燒壞。（4）液體粘度對(duì)特性曲線的影響（的幅度超過的幅度，）。泵廠家提供的特性曲線是用清水測(cè)定的，若實(shí)際輸送液體比清水大得較多。特性曲線將有所變化，應(yīng)校正后再用，其他書有介紹校正方法。（5）轉(zhuǎn)速n對(duì)特性曲線的影響泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)得，實(shí)際使用時(shí)會(huì)遇到n改變的情況，若n變化<20%，可認(rèn)為液體離開葉輪時(shí)的速度三角形相似，不變,泵的效率不變(等效率)，則，，，，上式稱為離心泵的比例定律，n變化<20%，相等時(shí)成立。（6）葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響泵的特性曲線是針對(duì)某一型號(hào)的泵（一定），一個(gè)過大的泵，若將其葉輪略加切削而使直徑變小，可以減低和而節(jié)省。若變化，可認(rèn)為不變，不變，則，得上式稱為離心泵的切割定律，變化，相等時(shí)成立。2.2.3離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作（1）離心泵的工作點(diǎn)管路特性曲線方程泵特性曲線方程泵的工作點(diǎn)即為兩條曲線的交點(diǎn)。2.2.4離心泵的安裝高度（1）汽蝕現(xiàn)象液面較低的液體，能被吸入泵的進(jìn)口，是由于葉輪將液體從其中甩向外圍，而在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)壓（真空）。泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處是葉輪中心進(jìn)口處面。在面與面之間到機(jī)械能衡算式并以面為基準(zhǔn)水平面，得若液面壓強(qiáng)，吸入管路流量及管路一定（即、一定）。安裝高度，當(dāng)至等于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)（即），液體將發(fā)生沸騰部分汽化，所生成的大量蒸汽壓泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外圍流動(dòng)時(shí)，又因壓強(qiáng)升高，氣泡立即凝聚，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極大的速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)（高達(dá)幾百個(gè)大氣壓），沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多。尤其當(dāng)氣泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時(shí)眾多的液體質(zhì)點(diǎn)如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片，另外氣泡中可能帶有氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致葉片過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體振動(dòng)，發(fā)出噪音，泵的，嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。汽蝕現(xiàn)象是有害的，必須加以避免。從上面的分析可知，泵的安裝高度不能太高，以保證葉輪中各處壓強(qiáng)高于被輸送液體的飽和蒸汽壓。我國(guó)的離心泵規(guī)格中采用下述兩種指標(biāo)來表示泵的吸上性能，下面簡(jiǎn)述其意義，并說明如何利用該指標(biāo)來確定泵的不致與發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。（2）最大安裝高度、最大允許安裝高度與實(shí)際要安裝的高度時(shí)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時(shí)的安裝高度最大=由泵的廠家提供，故可以計(jì)算。為安全起見，通常是將減去一定量作為安裝高度的上限，稱為最大允許安裝高度稱為必需汽蝕余量，>，<。對(duì)照解題指南P182式（11-18）可知：<，=，（稱為允許汽蝕余量）。為安全，實(shí)際安裝高度注意：①允許汽蝕余量的校正。泵性能表上列出的值也是按輸送20oC的清水測(cè)定出來的，當(dāng)輸送其它液體時(shí)，值應(yīng)按下式校正。（11-19）式中——輸送其它液體時(shí)的允許汽蝕余量，m；——校正系數(shù)，為輸送溫度下液體的密度與飽和蒸汽壓的函數(shù)，其值小于1。值可由有關(guān)手冊(cè)查得，但通常＜1，＜，則按計(jì)算的允許安裝高度＞,故為簡(jiǎn)便起見，也可不校正，而把它作為外加的安全因數(shù)②與有關(guān)，，因此在確定時(shí)必須使用過程可能達(dá)到的最大流量進(jìn)行計(jì)算。③，應(yīng)盡可能使。措施：a．吸入管路應(yīng)短（靠近液源）而直（少拐彎）；b．吸入管路應(yīng)省去不必要的管件，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在排出管路上；c．吸入管徑大于排出管徑。（3）臨界汽蝕余量與必需汽蝕余量可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不是改變發(fā)生汽蝕，而是設(shè)法在泵的不變的條件下逐次降低（例如關(guān)小吸入管路中的閥），當(dāng)泵內(nèi)剛好發(fā)生汽蝕（以泵較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標(biāo)志）時(shí)測(cè)取，由上式計(jì)算，+安全余量，列在泵的性能表上。（4）由允許吸上高度（真空度）求安裝高度2.2.5離心泵的類型與選用（1）離心泵的類型①清水泵舊型號(hào)：B型新型號(hào)：IS型IS型泵是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2858規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，其效率比B型泵平均提高3.67%。IS80-65-16080——泵入口直徑，mm；65——泵出口直徑，mm；160——泵葉輪名義直徑，mm。如果要求的壓頭（揚(yáng)程）較高，可采用多級(jí)離心泵，其系列代號(hào)為“D”，其結(jié)構(gòu)如圖所示。如要求的流量很大，可采用雙吸收式離心泵，其系列代號(hào)“Sh”。腐蝕泵，“F”系列，非“F”系列；油泵，單吸“Y”系列，雙吸式“YS”系列；下泵，“FY”系列；屏蔽泵；雜質(zhì)泵“P”系列；（2）離心泵的選用①根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)確定泵的類型②確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任務(wù)來定，所需壓頭由管路的特性方程來定。③根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號(hào)A、查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應(yīng)。B、若生產(chǎn)中流量有變動(dòng)，以最大流量為準(zhǔn)來查找，H也應(yīng)以最大流量對(duì)應(yīng)值查找。C、若H和Q與所需要不符，則應(yīng)在鄰近型號(hào)中找H和Q都稍大一點(diǎn)的。D、若幾個(gè)型號(hào)都滿足，應(yīng)選一個(gè)在操作條件下效率最好的E、為保險(xiǎn)，所選泵可以稍大；但若太大，工作點(diǎn)離最高效率點(diǎn)太遠(yuǎn)，則能量利用程度低。F、若被輸送液體的性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)流體相差較大，則應(yīng)對(duì)所選泵的特性曲線和參數(shù)進(jìn)行校正，看是否能滿足要求。2.3往復(fù)泵2.3.1往復(fù)泵的作用原理和類型（1）作用原理如圖所示為曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的往復(fù)泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活門組成?；钪谕饬ν苿?dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此改變泵缸內(nèi)的容積和壓強(qiáng)，交替地打開和關(guān)閉吸入、壓出活門，達(dá)到輸送液體的目的。由此可見，往復(fù)泵是通過活柱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接以壓強(qiáng)能的形式向液體提供能量的。（2）往復(fù)泵的類型按照往復(fù)泵的動(dòng)力來源可分類如下：①電動(dòng)往復(fù)泵電動(dòng)往復(fù)泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，是往復(fù)泵中最常見的一種。電動(dòng)機(jī)通過減速箱和曲柄連桿機(jī)構(gòu)與泵相連，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。②汽動(dòng)往復(fù)泵汽動(dòng)往復(fù)泵直接由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，泵的活塞和蒸汽機(jī)的活塞共同連在一根活塞桿上，構(gòu)成一個(gè)總的機(jī)組。按照作用方式可將往復(fù)泵分類如下：①單動(dòng)往復(fù)泵活柱往復(fù)一次只吸液一次和排液一次。②雙動(dòng)往復(fù)泵活柱兩邊都在工作，每個(gè)行程均在吸液和排液。2.3.2往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)（1）往復(fù)泵的特性曲線與工作點(diǎn)由知僅與活塞每次掃過的體積AS及活塞往復(fù)次數(shù)n有關(guān)，而與管路的特性無關(guān)。實(shí)際，H不太高時(shí)隨H的變化很小，H大時(shí)，減小。而往復(fù)泵的壓頭則只決定于管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)（工作點(diǎn)確定）。（2）流量調(diào)節(jié)①用旁路閥調(diào)節(jié)流量。泵的送液量不變，只是讓部分被壓出的液體返回貯池，使主管中的流量發(fā)生變化。顯然這種調(diào)節(jié)方法很不經(jīng)濟(jì)，只適用于流量變化幅度較小的經(jīng)常性調(diào)節(jié)。②改變曲柄轉(zhuǎn)速：因電動(dòng)機(jī)是通過減速裝置與往復(fù)泵相連的，所以改變減速裝置的傳動(dòng)比可以很方便地改變曲柄轉(zhuǎn)速，從而改變活塞自往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。2.4其他化工用泵2.4.1非正位移泵2.4.1.1旋渦泵旋渦泵是一種特殊類型的離心泵。它的葉輪是一個(gè)圓盤，四周銑有凹槽，成輻射狀排列。葉輪在泵殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其間有引水道。泵內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又在引水道與各葉片之間，因而被葉片拍擊多次，獲得較多能量。液體中旋渦泵中獲得的能量與液體在流動(dòng)過程中進(jìn)入葉輪的次數(shù)有關(guān)。當(dāng)流量減小時(shí)，流道內(nèi)認(rèn)體的運(yùn)動(dòng)速度減小，液體流入葉輪的平均次數(shù)增多，泵的壓頭必然增大；流量增大時(shí)，則情況相反。因此，其H~Q曲線呈陡降形。旋渦泵的特點(diǎn)如下：（1）壓頭和功率隨流量增加下降較快。因此啟動(dòng)時(shí)應(yīng)打開出口閥，改變流量時(shí)，旁路調(diào)節(jié)比安裝調(diào)節(jié)閥經(jīng)濟(jì)。（2）在葉輪直徑和轉(zhuǎn)速相同的條件下，旋渦泵的壓頭比離心泵高出2~4倍，適用于高壓頭、小流量的場(chǎng)合。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。（4）輸送液體的粘度不宜過大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。（5）輸送液體不能含有固體顆粒。2.4.1.2軸流泵適用于大流量、低壓頭的流體輸送。自學(xué)掌握。2.4.2正位移泵（1）隔膜泵（2）計(jì)量泵（3）齒輪泵（4）螺桿泵2.4.3各種化工用泵的比較各類泵的性能特點(diǎn)項(xiàng)目離心式正位移式往復(fù)式旋轉(zhuǎn)式離心泵旋渦泵往復(fù)泵計(jì)量泵隔膜泵齒輪泵螺桿泵流量①④⑥①④⑦②⑤⑧②⑤⑦②⑤⑧③⑤⑦③⑤⑦壓頭①②③③③②②效率①②③③③④④流量調(diào)節(jié)①②③②③④④②③③③自吸作用②②①①①①①啟動(dòng)①②②②②②②流體①②⑦③④⑥⑤④⑤結(jié)構(gòu)造價(jià)①②①③⑤⑥⑦⑤⑥⑤⑥③④③④流量：①均勻；②不均勻；③尚可；④隨管路特性而變；⑤恒定；⑥范圍廣、易達(dá)大流量；⑦小流量；⑧較小流量； 壓頭高低：①不易達(dá)到高壓頭；②壓頭較高；③壓頭高。效率：①稍低、愈偏離額定越?。虎诘?；③高；④較高；流量調(diào)節(jié)：①出口閥；②轉(zhuǎn)速；③旁路；④沖程自吸操作：①有；②沒有； 啟動(dòng)：①關(guān)閉出口閥；②出口閥全開；被輸送流體：①各種物料（高粘度除外）；②不含固體顆粒，腐蝕性也可；③精確計(jì)量；④可輸送懸浮液；⑤高粘度液體；⑥腐蝕性液體；⑦不能輸送腐蝕性或含固體顆粒的液體結(jié)構(gòu)與造價(jià)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②造價(jià)低謙；③結(jié)構(gòu)緊湊；④加工要求高；⑤結(jié)構(gòu)復(fù)雜；⑥造價(jià)高；⑦體積大2.5氣體輸送機(jī)械其結(jié)構(gòu)原理與液體輸送機(jī)械大體相同。但氣體，故氣體輸送有自身的特點(diǎn)。氣體輸送的特點(diǎn)：①動(dòng)力消耗大：對(duì)一定的質(zhì)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液體要大得多，前經(jīng)濟(jì)流速（15~25m/s）約為后者（1~3m②氣體輸送機(jī)械體積一般都很龐大，對(duì)出口壓力高的機(jī)械更是如此。③由于氣體的可壓縮性，故在輸送機(jī)械內(nèi)部氣體壓力變化的同時(shí)，體積和溫度也將隨之發(fā)生變化。這些變化對(duì)氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀有很大影響。因此，氣體輸送機(jī)械需要根據(jù)出口壓力來加以分類。2.5.1通風(fēng)機(jī)工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)有軸心式和離心式兩類：（1）軸流式通風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與軸流泵類似，如圖所示。軸流式通風(fēng)機(jī)排送量大，所產(chǎn)生的風(fēng)壓甚小，一般只用來通風(fēng)換氣，而不用來輸送氣體?；どa(chǎn)中，在空冷器和冷卻水塔的通風(fēng)方面，軸流式通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用還是很廣的。（2）離心式通風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)及葉輪1—離心通風(fēng)機(jī)及葉輪1—機(jī)殼;2—葉輪;3—吸入口;4—排出口2離心式通風(fēng)機(jī)工作原理與離心泵相同，結(jié)構(gòu)也大同小異。a、為適應(yīng)輸送風(fēng)量大的要求，通風(fēng)機(jī)的葉輪直徑一般是比較大的。b、葉輪上葉片的數(shù)目比較多。c、葉片有平直的、前彎的、后彎的。通風(fēng)機(jī)的主要要求是通風(fēng)量大，在不追求高效率時(shí)，用前變?nèi)~片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑。d、機(jī)殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的通道及出口截面常不為圓形而為矩形。②離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線a、風(fēng)量：按入口狀態(tài)計(jì)的單位時(shí)間內(nèi)的排氣體積。m3/s，m3/hb、全風(fēng)壓：?jiǎn)挝惑w積氣體通過風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量，J/m3，Pa在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口之間寫柏努利方程：式中，可以忽略；當(dāng)氣體直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)，，再忽略入口到出口的能量損失，則上式變?yōu)椋赫f明：a、從該式可以看出，通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓由兩部分組成，一部分是進(jìn)出口的靜壓差，習(xí)慣上稱為靜風(fēng)壓；另一部分為進(jìn)出口的動(dòng)壓頭差，習(xí)慣上稱為動(dòng)風(fēng)壓。b、在離心泵中，泵進(jìn)出口處的動(dòng)能差很小，可以忽略。但對(duì)離心通風(fēng)機(jī)而，其氣體出口速度很高，動(dòng)風(fēng)壓不僅不能忽略，且由于風(fēng)機(jī)的壓縮比很低，動(dòng)風(fēng)壓在全壓中所占比例較高。c、軸功率和效率；離心式通風(fēng)機(jī)特性曲線風(fēng)機(jī)的性能表上所列的性能參數(shù)，一般都是在1atm、20℃的條件下測(cè)定的，在此條件下空氣的密度kg/m3,相應(yīng)的全風(fēng)壓和靜風(fēng)壓分別記為和離心式通風(fēng)機(jī)特性曲線d、特性曲線：與離心泵一樣，離心通風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)也可以用特性曲線表示。特性曲線由離心泵的生產(chǎn)廠家在1atm、20℃的條件用空氣測(cè)定，主要有四條曲線。③離心式通風(fēng)機(jī)的選型a、根據(jù)氣體種類和風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型b、確定所求的風(fēng)量和全風(fēng)壓。風(fēng)量根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)來定；全風(fēng)壓按柏努利方程來求，但要按標(biāo)準(zhǔn)狀況校正，即；根據(jù)按入口狀態(tài)計(jì)的風(fēng)量和校正后的全風(fēng)壓在產(chǎn)品系列表中查找合適的型號(hào)。2.5.2鼓風(fēng)機(jī)在工廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)有旋轉(zhuǎn)式和離心式兩種類型。圖1-66羅茨鼓風(fēng)機(jī)（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)圖1-66羅茨鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與齒輪泵類似。如圖所示，機(jī)殼內(nèi)有兩個(gè)漸開擺線形的轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，可使氣體從機(jī)殼一側(cè)吸，從另一側(cè)排出。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的縫隙很小，使轉(zhuǎn)子能自由運(yùn)動(dòng)而無過多泄漏。屬于正位移型的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，與出口壓強(qiáng)無關(guān)。該風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍可自2至500m3/min，出口表壓可達(dá)80kPa，在40kPa左右效率最高。該風(fēng)機(jī)出口應(yīng)裝穩(wěn)壓罐，并設(shè)安全閥。流量調(diào)節(jié)采用旁路，出口閥不可完全關(guān)閉。操作時(shí)，氣體溫度不能超過85℃（2）離心式的鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：離心式鼓風(fēng)機(jī)的外形與離心泵相象，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有許多相同之處。例如，離心式鼓風(fēng)機(jī)的蝸殼形通道亦為圓形；但外殼直徑與厚度之比較大；葉輪上葉片數(shù)目較多；轉(zhuǎn)速較高；葉輪外周都裝有導(dǎo)輪。單級(jí)出口表壓多在30kPa以內(nèi)；多級(jí)可達(dá)0.3MPa。離心式鼓風(fēng)機(jī)的選型方法與離心式通風(fēng)機(jī)相同。2.5.3壓縮機(jī)化工廠所用的壓縮機(jī)主要有往復(fù)式和離心式兩大類。2.5.3.1往復(fù)式壓縮機(jī)1．操作原理與理想壓縮循環(huán)單動(dòng)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。吸入活門S、排出活門D。其結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)泵類似。①開始時(shí)刻：當(dāng)活塞位于最右端時(shí)，缸內(nèi)氣體體積為，壓力為，用圖中1點(diǎn)表示；②壓縮階段：當(dāng)活塞由右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于D活門所在管線有一定壓力，所以D活門是關(guān)閉的，活門S受壓也關(guān)閉。因此，在這段時(shí)間里氣缸內(nèi)氣體體積下降而壓力上升，所以是壓縮階段。直到壓力上升到，活門D被頂開為止。此時(shí)的缸內(nèi)氣體狀態(tài)如2點(diǎn)表示。③排氣階段：活門D被頂開后，活塞繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)氣體被排出。這一階段缸內(nèi)氣體壓力不變，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。此時(shí)的狀態(tài)為3點(diǎn)表示。④吸氣階段：活塞從最左端退回，缸內(nèi)壓力立刻由降到，狀況達(dá)到4。此時(shí)D活門受壓關(guān)閉，S活門受壓打開，氣缸又開始吸入氣體，體積增大，壓力不變，因此為恒壓吸氣階段，直到1點(diǎn)為止。2．壓縮類型等溫壓縮；絕熱壓縮；多變壓縮。等溫壓縮是指壓縮階段產(chǎn)生的熱量隨時(shí)從氣體中完全取出，氣體的溫度保持不變。絕熱壓縮是另一種極端情況，即壓縮產(chǎn)生的熱量完全不取出。實(shí)際是壓縮過程既不是等溫的，也不是絕熱的，而是介于兩者之間，稱為多變壓縮。3．壓縮功實(shí)際過程為多變過程，每一循環(huán)多變壓縮的功為（J）：其中m稱為多變指數(shù)，對(duì)于等溫壓縮，m=1，但壓縮功另有算法。對(duì)于絕熱壓縮，m等于定壓比熱與定容比熱之比。壓縮功的大小可以用圖中1-2-3-4所圍成的面積來表示。等溫壓縮功最小，絕熱壓縮功最大，多變壓縮功介于等者之間4．有余隙的壓縮循環(huán)上述壓縮循環(huán)之所以稱為理想的，除了假定過程皆屬可逆之外，還假定了壓縮階段終了缸內(nèi)氣體一點(diǎn)不剩地排盡。實(shí)際上此時(shí)活塞與氣缸蓋之間必須留有一定的空隙，以免活塞桿受熱臌脹后使活塞與氣缸相撞。這個(gè)空隙就稱為余隙。余隙系數(shù)=余隙體積/活塞推進(jìn)一次掃過的體積容積系數(shù)=實(shí)際吸氣體積/活塞推進(jìn)一次掃過的體積根據(jù)上述定義：；余隙的存在使一個(gè)工作循環(huán)的吸、排氣量減小，這不僅是因?yàn)榛钊七M(jìn)一次掃過的體積減小了，還因?yàn)榛钊_始由左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)不是馬上有氣體吸入，而是缸內(nèi)剩余氣體的膨脹減壓，即從3至4，待壓力減至，容積增至?xí)r，才開始吸氣。即在有余隙的工作循環(huán)中，在氣體排出階段和吸入階段之間又多了一個(gè)余隙氣體膨脹階段，使得每一循環(huán)中吸入的氣體量比理想循環(huán)為少。余隙系數(shù)與容積系數(shù)的關(guān)系為：。由該式可以看出，余隙系數(shù)和壓縮比越大，容積系數(shù)越小，實(shí)際吸氣量越小，至于會(huì)出現(xiàn)一種極限情況：容積系數(shù)為零，，此時(shí)余隙氣體膨脹將充滿整個(gè)氣缸，實(shí)際吸氣量為零。5．多級(jí)壓縮多級(jí)壓縮是指在一個(gè)氣缸里壓縮了一次的氣體進(jìn)入中間冷卻器冷卻之后再送入次一氣缸進(jìn)行壓縮，經(jīng)幾次壓縮才達(dá)到所需要的終壓。討論：（1）采用多級(jí)壓縮的原因①若所需要的壓縮比很大，容積系數(shù)就很小，實(shí)際送氣量就會(huì)很小；②壓縮終了氣體溫度過高，會(huì)引起氣缸內(nèi)潤(rùn)滑油碳化或油霧爆炸等問題；③機(jī)械結(jié)構(gòu)亦不合理：為了承受很高的終壓，氣缸要做的很厚，為了吸入初壓很低的氣體氣缸體積又必須很大。（2）級(jí)數(shù)越多，總壓縮功越接近于等溫壓縮功，即最小值。然而，級(jí)數(shù)越多，整體構(gòu)造使越復(fù)雜。因此，常用的級(jí)數(shù)為2至6，每級(jí)壓縮比為3至5。（3）理論上可以證明，在級(jí)數(shù)相同時(shí)，各級(jí)壓縮比相等，則總壓縮功最小。6．往復(fù)式壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）旁路調(diào)節(jié)；（3）改變氣缸余隙體積：顯然，余隙體積增大，余隙內(nèi)殘存氣體膨脹后所占容積將增大，吸入氣體量必然減少，供氣量隨之下降。反之，供氣量上升。這種調(diào)節(jié)方法在大型壓縮機(jī)中采用較多。2.5.3.2離心式壓縮機(jī)1．結(jié)構(gòu)——定子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子：主軸、多級(jí)葉輪、軸套及平衡元件定子：氣缸和隔板2．工作原理：氣體沿軸向進(jìn)入各級(jí)葉輪中心處，被旋轉(zhuǎn)的葉輪做功，受離心力的作用，以很高的速度離開葉輪，進(jìn)入擴(kuò)壓器。氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)降速、增壓。經(jīng)擴(kuò)壓器減速、增壓后氣體進(jìn)入彎道，使流向反轉(zhuǎn)180度后進(jìn)入回流器，經(jīng)過回流器后又進(jìn)入下一級(jí)葉輪。顯然，彎道和回流器是溝通前一級(jí)葉輪和后一級(jí)葉輪的通道。如此，氣體在多個(gè)葉輪中被增加數(shù)次，能以很高的壓力能離開。3．特性曲線離心式壓縮機(jī)的H~Q曲線與離心式通風(fēng)機(jī)在形狀上相似。在小流量時(shí)都呈現(xiàn)出壓力隨流量的增加而上升的情況。4．特點(diǎn)與往復(fù)壓縮機(jī)相比，離心式壓縮機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：體積和重量都很小而或流量很大；供氣均勻；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；易損部件少、維護(hù)方便。因此，除非壓力要求非常高，離心式壓縮機(jī)已有取代往復(fù)式壓縮機(jī)的趨勢(shì)。而且，離心式壓縮機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為非常大型的設(shè)備，流量達(dá)幾十萬立方米/時(shí)，出口壓力達(dá)幾十兆帕。2.5.4真空泵1、真空泵的一般特點(diǎn)真空泵就是從真空容器中抽氣、一般在大氣壓下排氣的輸送機(jī)械。若將前述任何一種氣體輸送機(jī)械的進(jìn)口與設(shè)備接通，即成為從設(shè)備抽氣的真空泵。然而，專門為產(chǎn)生真空用的設(shè)備卻有其獲得之處（1）由于吸入氣體的密度很低，要求真空泵的體積必須足夠大；（2）壓縮比很高，所以余隙的影響很大。真空泵的主要性能參數(shù)有：（1）極限剩余壓力（或真空度）：這是真空泵所能達(dá)到最低壓力；（2）抽氣速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)真空泵在極限剩余壓力下所吸入的氣體體積，亦即真空泵的生產(chǎn)能力。2、往復(fù)式真空泵與往復(fù)式壓縮式的構(gòu)造顯著區(qū)別，但也有其自身的特點(diǎn)：（1）在低壓下操作，氣缸內(nèi)、外壓差很小，所用的活門必須更加輕巧；（2）當(dāng)要求達(dá)到較好的真空度時(shí)，壓縮比會(huì)很大，余隙容積必須很小，否則就不能保證較大的吸氣量。（3）