化工单元操作任务七 认识气体输送机械

1、复习回顾复习回顾 复习一复习一 离心泵的工作原理离心泵的工作原理 启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也随着转动。在高速转动，叶片间的液体也随着转动。在离心力离心力的作用下，液体的作用下，液体从叶轮中心被从叶轮中心被抛向外缘并获得能量抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要，最后以较高的压力流入

2、排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真真空空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。吸入和排出。 复习二复习二 离心泵的主要部件离心泵的主要部件 主要部件：主要部件： 叶轮、叶轮、泵壳、泵壳、轴封轴封作用：作用：叶轮通过高速旋转将原动机的能量传给液体，以叶轮通过高速旋转将原动机的能量传给液体，以提高液体的静压能和动能

3、。提高液体的静压能和动能。作用：作用：将叶轮封闭在一定的空间内，以便由叶轮的作用吸入和压出液体蜗壳形流道截面积逐渐扩大，从叶轮四周甩出的高速液体逐渐减速，部分动能有效转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。作用：作用：防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气被吸入泵的低压区。任务七任务七 认识气体输送机械认识气体输送机械 主讲教师主讲教师 赵佩赵佩气体输送机械在化工生产中的作用气体输送机械在化工生产中的作用非常广泛非常广泛与液体输送机械与液体输送机械结构结构和和原理原理大体相同大体相同也分也分四种四种类型类型气体输送设备分类：气体输送设备分类：* 按出口压力分类按出口

4、压力分类往复式往复式 流体作用式流体作用式 通风机通风机：终压不大于1.471104Pa (表压)，压缩比 1.15； 鼓风机鼓风机：终压不大于1.47129.2104Pa (表压) ，压缩比 29.2104Pa (表压) ，压缩比 4； 真空泵真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定； 从设备中抽出气体，使设备中产生负压。* 按结构分类按结构分类 离心式离心式 旋转式旋转式风机主要用于：气体输送；风机主要用于：气体输送；压缩机主要用于：压缩气体。压缩机主要用于：压缩气体。12pp前级出口气体绝压后级出口气体绝压压缩比说明：说明：气体输送设备分类气体输送设备分类类类 型型终压终压/kPa/kP

5、a（表压）（表压）压缩比压缩比用途用途通风机通风机15151 11.151.15用于换气通风用于换气通风鼓风机鼓风151.154 4用于送气用于送气压缩机压缩机3003004 4造成高压造成高压真空泵真空泵当地大气压当地大气压由真空度决定由真空度决定用于减压操作用于减压操作 7.1 通风机通风机 型式：型式： 离心式离心式风量大，压头高，多用于气体输送；风量大，压头高，多用于气体输送； 轴流式轴流式风压小，风量大，一般用于通风换气，风压小，风量大，一般用于通风换气， 不用来输送气体。不用来输送气体。离心式和轴流式通风机示意图离心式和轴流式通风机示意图(a) 离心式离心

6、式(b) 轴流式轴流式 (1) 离心式通风机结构及工作原理离心式通风机结构及工作原理 结构：结构： 主要部件主要部件：叶轮、蜗壳； 叶片形式叶片形式： 低压风机 叶片平直； 中、高压风机 叶片弯曲，（径向、前弯后弯）一般后弯，高效风机。 工作原理工作原理 ：同离心泵1机壳2叶轮3吸入口4排出口根据所产生的压头大小，可将离心式通风机分为：低压通风机：出口风压低于低压通风机：出口风压低于0.98070.980710103 3PaPa（表压）（表压）中压通风机：中压通风机： 0.98070.980710103 32.9422.94210103 3Pa Pa （表压）（表压）高压通风机：高压通风机：2

7、.942 2.942 10103 314.714.710103 3Pa Pa （表压）（表压）(2) 离心通风机的性能参数与特性曲线离心通风机的性能参数与特性曲线 风量风量 qv ：是指单位时间内通风机输送的气体体积。是指单位时间内通风机输送的气体体积。以进气口体积流量计，以进气口体积流量计，m3/s、m3/h； 风量风量 风压风压 效率效率 轴功率轴功率fepupgzWupgz222222111112121kpTHHuuppH)(2)(2122123/mJ 全风压全风压 HT：单位体积的气体流过风机时所获得的能量，单位体积的气体流过风机时所获得的能量，Pa； 风机内压力变化小，气体可视为不可

8、压缩流体，对风机进、出口1-1 、2-2 截面间作能量衡算即列伯努利方程：静风压静风压动风压动风压gHWHeTTH 轴功率轴功率 PPe)(1000kWqHPPVTeP说明：说明：HT 与与 流体密度流体密度有关有关 离心通风机特性曲线离心通风机特性曲线 效率效率(3) 离心通风机的选用离心通风机的选用 由流体性质，选择风机类型；由流体性质，选择风机类型； 由管路所需风压、流量，确定具体型号；由管路所需风压、流量，确定具体型号； 例：输送例：输送400 0C空气，管路需要空气，管路需要HT qV 选型选型 风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。 标定条

9、件：标定条件：)/2 . 1(20130mkgCatm的空气、2 . 1PP轴功率：2 . 1TTHH风压： 注意：按注意：按标定条件风压标定条件风压H HT T 和实际操作风量和实际操作风量 q qV V ，从样本中选择风机，从样本中选择风机 计算风机效率，使其在高效区工作。计算风机效率，使其在高效区工作。,TTHH VVqq 现从一气柜向某设备输送密度为现从一气柜向某设备输送密度为1.36kg/m1.36kg/m3 3的气体，的气体，气柜内的压力为气柜内的压力为650Pa650Pa（表压），设备内的压力为（表压），设备内的压力为102.1kPa102.1kPa（绝压）。通风机输出管路的流速

10、为（绝压）。通风机输出管路的流速为12.5m/s12.5m/s，管路中的压力损失为，管路中的压力损失为500Pa500Pa。试计算管路。试计算管路中所需的全风压。（设大气压力为中所需的全风压。（设大气压力为101.3kPa101.3kPa） 例例 题一题一解解： 2212()2TfHPPuP 5005 .12236. 11065. 03 .1011 .10223Pa25.756 空气最大的输送量为空气最大的输送量为14500kg/h,14500kg/h,在此风量下输送在此风量下输送系统所需全风压（表压）为系统所需全风压（表压）为1600Pa1600Pa（一风机入口（一风机入口状态计），入口温度

11、为状态计），入口温度为4040。试选一台合适的离。试选一台合适的离心通风机。已知当地大气压为心通风机。已知当地大气压为95kPaPa。例例 题二题二1 1、计算入口状态下的空气流量：、计算入口状态下的空气流量：入口状态下的空气密度可按理想气体计算入口状态下的空气密度可按理想气体计算解：解：33395 1029 101.059/8.314 (27340)PMkg mRT则入口状态下的空气流量为则入口状态下的空气流量为33145001.369 10/1.059mvqqmh2、将操作条件下的全风压、将操作条件下的全风压1600Pa （表压），（表压），换算为标定条件下的全风压：换算为标定条件下的全风

12、压：1.21.2160018131.059TTHHPa全风压：3、由附录十表，查得由附录十表，查得4-72-11-6c4-72-11-6c型离心通风机，型离心通风机，其中其中4-72-114-72-11为离心通风机代号，为离心通风机代号，6 6为机号，为机号，c c表示用三角皮带传动。表示用三角皮带传动。该机的性能如下：该机的性能如下：转速转速全风压全风压风量风量效率效率电机功率电机功率2000r/min1941.8Pa14100m3/h91%10KW思考题思考题A A、离心通风机的终压小于、离心通风机的终压小于1500mmH1500mmH2 2O O柱；柱；B B、离心鼓风机的终压为、离心鼓

13、风机的终压为1500mmH1500mmH2 2O O柱柱3kgf/cm3kgf/cm2 2，压，压 缩比大于缩比大于4 4。C C、离心压缩机终压为、离心压缩机终压为3kgf/cm3kgf/cm2 2（表压）以上，压缩（表压）以上，压缩比大于比大于4 4；D D、离心鼓风机的终压为、离心鼓风机的终压为3kgf/cm3kgf/cm2 2，压缩比大于，压缩比大于4 4。1、下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）。）。 1kgf/cm1kgf/cm2 2 100Pa 100Pa C CA A、输任何条件的气体介质的全风压都达到、输任何条件的气体介质的全风压都达到 100mmH100mmH2 2O

14、O；B B、输送空气时不论流量的多少，全风压都可达到、输送空气时不论流量的多少，全风压都可达到100mmH100mmH2 2O O；C C、输送任何气体介质当效率最高时，全风压为、输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH100mmH2 2O O；D D、输送、输送2020，101325Pa101325Pa的空气，在效率最高时全风的空气，在效率最高时全风压为压为100mmH100mmH2 2O O。2、离心通风机铭牌上的标明风压是离心通风机铭牌上的标明风压是 100mmH100mmH2 2O O意思是（意思是（ ）。）。标定条件：标定条件：)/2 . 1(20130mkgCatm的空气

15、、DA A、体积较小；、体积较小；B B、压头相应也更高；、压头相应也更高；C C、结构设计更简单；、结构设计更简单；D D、效率更高。、效率更高。3、与液体相比，输送相同质量流量与液体相比，输送相同质量流量的气体，气体输送机械的（的气体，气体输送机械的（ ）。）。 气体具有压缩性和密度小气体具有压缩性和密度小BA A、保持轴承润滑良好，温度不超过、保持轴承润滑良好，温度不超过6565；B B、保持冷却水畅通，出水温度不超过、保持冷却水畅通，出水温度不超过3535；C C、注意风机有无杂音、振动、地脚螺栓和紧固、注意风机有无杂音、振动、地脚螺栓和紧固件是否松动，保持设备清洁，零部件齐全；件是否

16、松动，保持设备清洁，零部件齐全；D D、以上三种要求。、以上三种要求。4、通风机日常维护保养要求做到（通风机日常维护保养要求做到（ ）。）。D 7.2 鼓风机鼓风机类型：类型：离心式、罗茨式（1）离心式鼓风机（透平鼓风机）离心式鼓风机（透平鼓风机） 主要结构和工作原理与离心通风机类似，为产生较高的风压，采用多级。出口表压力一般不超过294103Pa。（2）罗茨鼓风机）罗茨鼓风机 结构结构 7.3 真空泵真空泵 将气体由大气压以下的低压气体经过压缩而排向大气的设备，实际上，也是一种压缩机。 （1）与一般压缩机的区别）与一般压缩机的区别 进气压力与排气压力之差最多也只是1.0133105Pa，但随

17、着进气压力逐渐趋于真空，压缩比将要变得很高。 随着真空度的提高，设备中的液体及其蒸气也将越来越容易地与气体同时被抽吸进来，其结果是使可以达到的真空度下降。 因为所处理的气体的密度很小，所以气缸容积和功率对比就要大一些。在一般的多级压缩中，是越到高压级气缸直径就越小，但在多级真空泵中，则通常是做成同一尺寸的气缸。（2）真空泵的主要性能参数）真空泵的主要性能参数 极限真空度或残余压力：极限真空度或残余压力：真空泵所能达到的最高真空度； 抽气速率：抽气速率：单位时间内真空泵在残余压力和温度条件下所能吸入的气体体积，即真空泵的生产能力，以m3h或l/s计量。（3）真空泵的型式）真空泵的型式 化工厂中常

18、用的几种有：往复真空泵、旋转真空泵、喷射泵。 往复真空泵往复真空泵 构造和作用原理虽与往复压缩机的基本相同； 吸入和排出阀门必须更加轻巧而灵活 ； 气缸左右两端之间设有平衡气道； 属于于式真空泵 。 旋转真空泵旋转真空泵（a）液环真空泵： 常用的有水环真空泵、纳西泵 特点：属于湿式真空泵，最高真空度可达85； 结构简单、紧凑、没有活门、经久耐用； 为了维护泵内液封以及冷却泵体，运转时常需要不断向 泵内充水。 水环真空泵纳西泵 液环真空泵的特点：液环真空泵的特点： 抽出的气体不与泵壳直接接触，因此，在抽吸腐蚀性气体时只要叶轮采用耐腐蚀材料制造即可。 泵内所注入的液体必须不与气体起化学反应。 吸入

19、口吸入口1（b）滑片真空泵 喷射泵喷射泵原理：原理：利用流体流动时，静压能与动压能相互转换的原理来吸送流体的它可用于吸送气体，也可吸送液体 。 工作流体：工作流体： 蒸气（蒸气喷射泵）、水（水喷射泵）或其它流体。 1吸入口； 2排除口优点：优点：构造简单，制造容易，可用各种耐腐材料制成，不需传动设备。缺点：缺点：产生的压头小，效率低而外，其所输送的流体还与工作流体混合，口而使其应用范围受到限制。 用途：用途：一般多用作抽真空，而不作输送用。蒸气喷射泵也常用于小型锅炉的注水操作。 154231-工作蒸气；2-扩大管；3-压出口4-混合室；5-气体吸入口 单级蒸气喷射泵利用仿真软件进行学习、操作。

20、利用仿真软件进行学习、操作。真空系统的仿真操作真空系统的仿真操作7.4 往复式压缩机往复式压缩机 结构和工作原理结构和工作原理 与往复泵相似 吸入和排出阀更加灵巧12340V2V1VP1P2 无余隙压缩循环56 无余隙压缩循环无余隙压缩循环12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3 有余隙压缩循环有余隙压缩循环 余隙体积：V3余隙系数：余隙系数：313VVV新鲜气体：V1-V4容积系数：容积系数：31410VVVV010无余隙时：大、中型压缩机的低压气缸 8% 高压气缸12%12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3111120kpp多变压缩过程：多变压缩过程：讨论：讨

21、论：压缩比一定时,，0 一定，压缩机达到的最高压力是有限制的。 余隙系数一定， 0 0 =0， 压缩极限12pp12pp 主要性能参数主要性能参数(a）排气量）排气量(生产能力或吸气量生产能力或吸气量): 将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值。由于泄露，实际排气量实际排气量 8时，应采用多级压缩. 原因：原因：增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响；中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。常用的级数：2 6 级 压缩机的分类和构造压缩机的分类和构造分类方法分类方法:（a） 吸、排气体方式：单动、复动（b） 压缩级数： 单级（压缩比28）； 两级（压缩比850）； 多级（压缩比1

22、001000）。（c） 终压 ： 低压（10.133105Pa）； 中压（10.133101.33105Pa）； 高压（101.331013.3105Pa）。（d） 生产能力：小型（10m3min以下）； 中型（1030m3min）； 大型（30m3min以上）。（e）压缩气体的种类：空气压缩机、氨气压缩机、石油气压缩机等；（f）气缸在空间的位置:立式（气缸垂直放置）； 卧式（气缸水平放置）； 角式（气缸互相配置成V型、W型、L型）。7.5 7.5 离心式压缩机离心式压缩机离心压缩机的工作原理、主要构造和型号离心压缩机的工作原理、主要构造和型号 离心压缩机又称透平压缩机透平压缩机，其结构、工作原理与离心通