流体动力过程10课件

1、离心压缩机离心压缩机的工作原理与离心泵相同，它们都是利用高速旋转的叶轮使流体得到动能，而后在蜗形的通道中使动能转变成静压能。但是，一个单级离心压缩机的压缩比（即出口气体压力与进口气体压力之比）很有限，约1.11.3。这是因为气体经过一次压缩后，压头可以增加很多，但是由于气体的密度很小，所以气体的压力不会增加很大。因此要使出口气体具有一定压力，一般都采取多级离心压缩机，在第一级中由切线方向排出的压缩气体，再从轴向进入下一级离心压缩。目前，高压离心压缩机一般都在十级以上。离心压缩机与离心泵的不同之处是，气体被压缩以后，体积变小，密度增加，有放热的现象，出口气体温度升高。因此，在多级离心压缩机中，气

2、体经过几级压缩后，要经中间冷却器使其温度降下来，然后再继续进行压缩。 由于液体的可压缩性很小，所以输送液体的往复泵，只要设备能耐住高压，具有足够的动力，是可以一次将液体压到很高压力的。对于输送气体的往复式压缩机，若将气体一次压缩就压到很高的压力（即所谓“压缩比”很高的时候），会产生下面一系列的问题：（1）“余隙”中的高压气体在下一个吸入冲程中会在气缸内膨胀，占据气缸一定的体积，影响吸入气体的量。压缩比越大，这个影响就越严重。压缩比超过一定限度，甚至会使气体的吸入量为零，此时压缩机的生产能力也就是零。例如在图1-37所示的一个吸入冲程中，若余隙体积V2为气缸体积V1的1/10，在吸入压力为P1的

3、气体时，余隙中的高压气体积膨胀至 ，则压缩比越高，在吸入气体时语系中高压气体膨胀后所占的体积越大。因此对上述的气缸，若压缩比为10，则此时余隙中气体膨胀后充满气缸，压缩机吸入的气体为零，所以压缩比不能太大。（2）由于气体的压缩过程进行地很快，实际上可以把它认为是一个绝热过程，由气体的热力学可以知道，在绝热压缩时，气体的温度要升高，而且需要外界做的功要比等温过程大的多。例如，把20 、1.05 大气压（绝压）的石油裂解气一次压缩至36 大气压（绝压），即压缩比为36/1.05，裂解气的出口温度将是293 。这样高的温度，裂解气要发生化学反应，而且设备材料和润滑油等也很难符合这样的要求；同时，这个

4、绝热压缩过程需要外界做的功也要比等温过程增加40。因此，在往复式的气体压缩机中，单级的压缩比不能过高，一般在23左右。若要将气体压缩至很高的压力，都是采取多级（段）压缩的办法，即经第一级压缩的气体再进入下一级压缩，级与级之间有中间冷却器，使气体的温度降低，整个压缩过程接近等温过程。 旋涡泵旋涡泵是一种特殊类型的离心泵（见图1-39）。泵壳成圆形，吸入口不在泵的轴向，而在泵顶部与排出口并列，它的叶轮是一个圆盘，四周铣出凹槽，叶片成辐射状排列，如图1-39(a)所示，泵内部的情况如图-39(b)所示，叶轮1上有叶片2，叶轮在泵壳3内转动，其间有环形通道4，吸入口和排出口之间有间隔隔开，间壁和叶轮之

5、间只有很小的间隙，以防液体倒流。所以旋涡泵不能像离心泵那样，在出口管上直接安装阀门来调节流量，而要在出口管路上安装支路阀门，泵的排液量总是一定的，由控制“放空”的量来调节管路上的流量（见图1-40）。旋涡泵的这些特点很像一个正位移式的泵（例如往复泵），但是它的结构却比往复泵简单的多。齿轮泵的特点是流量小，压头大，可以输送高粘度的液体（如润滑油、石蜡等等）。由于齿轮间相互啮合及齿轮与泵壳将的缝隙很小，齿轮泵不适于输送含固体颗粒的液体。齿轮泵的流量的调节应与正位移式的泵相同，由支路阀门调节。螺杆泵螺杆泵是靠旋转着的螺纹斜面直接对液体施加压力，是一种“正位移式”的泵。螺杆泵的结构如图1-42所示，主

6、动螺杆伸出泵壳与电机相连。主动螺杆（转子）与从动螺杆具有不同型式的螺纹，如果前者具有右螺纹，则后者具有左螺纹。从动螺杆是通过齿轮由主动螺杆带动。 当螺杆旋转时，液体被挤压在两个螺杆的螺纹啮合所形成的空隙里，并且沿着螺纹斜面向前推进，直至排出口。这种泵适用于输送粘度极高的液体，随着高分子工业的发展，这种类型的泵使用地越来越多。螺杆泵与齿轮泵相比，螺杆泵的压头可以更高，可以达到175 大气压，但流量可以比齿轮泵大得多。另外，螺杆泵的效率比齿轮泵高，其效率可达80-90。 水环泵水环真空泵简图如图1-43所示。外壳1中偏心地装有叶轮，叶轮上有辐射状的叶板2。泵内充有一半容器的水，当转子旋转时，形成了

7、水环。水环具有液封的作用，使叶板和壳体之间形成许多大小不同的空室。当空室逐渐增大时，气体被吸入，当空室逐渐缩小时，气体被压出。 喷射泵喷射泵的工作原理是：工作流体（如高压蒸汽、高压水等等）在经过直径很小的喷嘴时，流速增加很多，工作流体的静压能大部分都转化为动能，造成了负压，从而把系统中的流体吸入，被吸入的流体又被高速的工作流体夹带着，很快地排出系统以外。喷射泵地特点是没有运动部分，不易损坏。图1-44为蒸汽喷射泵示意图。实验室用滑板式真空泵 实验室用的滑板式真空泵如图1-45所示，其主要部件式一个旋转的偏心轮（或叫做转子）和一个用弹簧压紧的可以上下滑动的滑板。滑板将泵壳与转子间的空隙分成两部分

8、。随着转子转动，吸入端的空隙逐渐扩大，将真空系统中的气体吸入；压出端的空隙逐渐减小，将吸入的气体排出。实验室用的二级滑板式真空泵，一般可使真空系统达到10-3 毫米汞柱的余压。在使用时要注意，在真空泵和真空系统之间要有气体的净化装置，以防止腐蚀性气体或蒸汽进入真空泵中，这些腐蚀性气体会腐蚀泵的零件或破坏真空油的性能。另外，在操作时要经常检查油面，并及时更换真空油。补充知识点：真空技术（选自许小红、武海顺编著 压电薄膜的制备、结构与应用，科学出版社，2002年） 真空分类：粗真空（1105 1102 Pa ）低真空（1102 110-1 Pa ）高真空（110-1 110-6 Pa ）超高真空（ 110-6 Pa ）种类原理工作压强范围机械泵油封机械泵（单级）油封机械泵（双级）分子泵罗茨泵利用机械力压缩排除气体大气压 1 Pa大气压 10-2 Pa10-1 10-7 Pa103 10-3 Pa蒸气喷射泵水银扩散泵油扩散泵油喷射泵靠蒸气喷射的动量把气体带