泵与风机的选用 风机的选用

项目三：泵与风机的选用分项目四：风机的选用风机的结构类型与工业应用类型与应用气体输送与压缩气体的设备统称气体压送机械，其作用是对气体作功，以提高气体机械能，主要是静压能。

按其终压或压缩比的大小气体压送机械可分为

通风机：终压不大于15kPa（表压），压缩比为1~1.15；鼓风机：终压为15~300kPa（表压），压缩比小于4；压缩机：终压在300kPa（表压）以上，压缩比大于4；真空泵：用于减压，终压为大气压，压缩比由真空度决定。

按其结构与工作原理气体压送机械可分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式。一、离心式通风机工业上常用的通风机有轴流式和离心式两类。（一）离心式通风机的结构和工作原理其工作原理与离心泵完全相同，结构与离心泵也相似。（二）离心式通风机的性能参数与特性曲线

（1）风量

风量是单位时间内从风机出口排出的的气体体积，但以风机进口状态计，符号为q，单位为m3/h或m3/s。

（2）风压

单位体积气体流过风机时所获得的能量，用HT表示，单位为J/m3或Pa。风压是由实验测定。设1-1截面为风机进口，2-2截面为风机出口，在两截面间以1m3气体为基准列柏努利方程式，得离心通风机的风压为：

称为动风压，两者之

和又称为全风压。通风机性能表上所列出的风压均指的是全风压。式中

pf为压强降，pf=

hf1-2。

由于进出口间管路很短，若输送的是新鲜空气，风机进口无管路，u10，上式可简化为式中（p2-p1）称为静风压，式中N—轴功率，kW；

q—风量，m3/s；

—效率，又称为全压效率。离心通风机的特性曲线与离心泵基本相同，如图。所示离心通风机的特性曲线。它表示了一定型号的风机在一定转速情况下，风量q与风压HT、静风压Hst

、轴功率N和效率

之间的关系。由上式也可得出风压与气体的密度成正比，当所输送的气体密度发生变化时，通风机的风压必然改变。

（3）轴功率和效率

二、鼓风机常用的鼓风机有离心式和旋转式两种类型。

（一）离心式鼓风机工作原理与离心通风机相同，结构类似多级离心泵，见五级离心鼓风机示意图。离心式鼓风机的送气量大，但所产生的风压仍不太高，一般不超过300kPa。（二）罗茨鼓风机罗茨鼓风机是常用的旋转式鼓风机一种，工作原理与齿轮泵相似。其结构见罗茨鼓风机。三、压缩机

（一）往复式压缩机往复压缩机的结构、工作原理与往复泵的比较相近。往复压缩机主要部件有活塞、汽缸、吸气阀和排气阀。

1、往复压缩机的工作过程

①实际压缩循环实际压缩循环指的是压缩机有余隙时的工作循环。所谓余隙是指排气终了时，活塞与汽缸端盖之间留有的空隙。

一个实际压缩循环有气体压缩、排气、余隙气体膨胀和吸气四个过程。见压缩机实际工作循环。②压缩过程中气体温度变化和功耗

等温压缩过程的功耗最小，见图中1-2

-3-4围成的面积;而绝热压缩功耗最大，见图中1-2

-3-4围成的面积。实际压缩过程采用冷却装置，使其功耗接近于等温过程，其功耗介于等温和绝热两者之间，见图中1-2-3-4围成的面积。这种介于等温和绝热两者之间的压缩过程称为多变压缩。多变压缩功耗介于等温与绝热压缩功耗之间。式中T1，T2—分别为吸入、排出气体的温度，K；

p1，p2—分别为吸入、排出气体的压强，kPa；

V1-V4—每一次压缩循环的吸气量，m3；

m—多变压缩指数，由实验确定。其值大于1，小于对应气体的绝热指数，压缩机的冷却效果越好，m值越接近于1。

一般大、中型压缩机低压汽缸的余隙系数值约在8%以下，高压汽缸的余隙系数值可达12%左右。压缩机一次循环实际吸入的气体体积V1-V4与理论吸入的气体体积V1-V3之比，称为容积系数，用

0表示。其表达式为

以上两式说明：压缩功耗与吸入的气量成正比；压缩比增大，排气温度升高，功耗增大；多变指数越大，T2和W也越大。③余隙系数和容积系数

余隙体积V3与活塞推进一次所扫过体积V1-V3（理论吸入气体体积）之比的百分率，称为余隙系数，以

表示。其表达式为

将其关系代入容积系数的表达式，整理后得容积系数与余隙系数之间关系为

上式说明：当压缩比一定时，余隙系数增大，容积系数减小。当余隙系数一定时，压缩比增大，容积系数减小，当压缩比增大到一定程度时，容积系数为零，此时所对应的压缩比称为最大压缩比。—理论吸气量，m3/min；

A—活塞的截面积，m2；

S—活塞冲程，m；nr—活塞每分钟往复的次数，1/min。式中

2、往复压缩机的主要性能参数

①排气量压缩机在单位时间内排出的气体体积换算为吸入状态下的数值，又称为压缩机的生产能力或输气量。没有余隙情况下的吸气量称为理论吸气量。单动往复压缩机的理论吸气量为式中Vmin—实际排气量，m3/min；

d—排气系数，其值约为（0.8~0.95）

0。②轴功率与效率单级压缩机绝热压缩理论功率Na为式中Na—绝热压缩理论功率，kW。实际轴功率N为

往复压缩机的实际吸气量为式中N—轴功率，kW；

a—绝热总效率，一般a=0.7~0.9，设计完善的压缩机a0.8。

3、多级压缩实际生产中压缩比可以很大，但压缩比太大，使得容积系数减小；轴功率增大；排气温度太高，引起汽缸内润滑油碳化或油雾爆炸等问题。因此当压缩比大于8时，必须采用多级压缩。见图三级压缩的流程图，多级压缩的操作见L型压缩机。采用多级压缩可以提高容积系数，降低排气温度，减小消耗的轴功率。见单级压缩与双级压缩理论功的比较。多级压缩的级数多为2至6级，每级压缩比约为3至5。往复压缩机排气量调节方法：（1）补充余隙调节法。（2）顶开吸入阀调节法。（3）旁路回流调节法。（4）降低吸入压强调节法。（5）改变转速调节法。最直接而经济的方法，适用于蒸汽机或内燃机带动的压缩机。（6）改变操作台数调节法。

（二）离心式压缩机离心式压缩机常称为透平压缩机，主要结构、工作原理见离心式压缩机，离心式压缩机外观。

离心式压缩机之所以能产生高压强，除级数较多外，更主要的是采用了高转速。Q<Q小喘振离心式压缩机流量调节方法：①调整出口阀的开度。方法很简便，但使压缩比增大，消耗较多的额外功率，不经济。②调整入口阀的开度。方法很简便，实质上是保持压缩比降低出口压强，消耗额外功率较上离心压缩机的调节方法有：述方法少，使最小流量降低，稳定工作范围增大。这是常用的调节方法。③改变叶轮的转速。最经济的方法。有调速装置或用蒸汽机为动力时应用方便。（三）真空泵

1、往复式真空泵往复式真空泵的构造和工作原理与往复式压缩机基本相同。但真空泵的压缩比很高（如对95%的真空度，压缩比为20左右），所抽吸气体的压强很低，余隙的残留气体对真空泵的生产能力有很大的影响，故真空泵的余隙必须较小，排出和吸入阀必须更加轻巧、灵活。往复真空泵属干式真空泵，所排出的气体中不应含有液体，若气体中含有大量可凝性蒸汽，必须设法将其除去后再进入真空泵内。2、水环真空泵装置见水环真空泵外观，工作原理见水环真空泵。

3、喷射真空泵

喷射真空泵装置及工作原理见喷射泵工作原理。选用风机（一）离心式通风机的选用

1、离心式通风机的类型根据离心式通风机所产生的风压大小，可将其分为以下三类：低压离心通风机，出口风压低于1kPa（表压）；中压离心通风机，出口风压为1~3kPa（表压）；高压离心通风机，出口风压为3~15kPa（表压）。常用的中、低压离心通风机有：4-72型；常用的高压离心通风机有8-18型和9-27型。

2、离心通风机的选用离心通风机的选用和离心泵的情况相类似，其选择步骤为：（1）根据机械能衡算式，计算输送系统所需的操作条件下的风压并换算成实验条件下的风压HT。

（2）根据所输送气体的性质(如清洁空气，易燃、易爆或腐蚀性气体以及含尘气体等)与风压范围，确定风机类型。若输送的是清洁空气，或与空气性质相近的气体，可选用一般类型的离心通风机。（3）根据实际风量q(以风机进口状态计)与实验条件下的风压HT，从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表选择合适的机号，选择的原则与离心泵相同，不再详述。（4）若所输送气体的密度大于1.2kg／m3时，需对所选用的通风机轴功率进行修正。

（二）往复压缩机的类型与选用

①往复压缩机的类型

按在活塞的一侧或两侧吸、排气体分为：单动、双动往复压缩机。按气体受压的次数分为：单级、双级和多级往复压缩机。按所压缩气体的种类分为：空气压缩机、氨气压缩机、氢气压缩机和石油气压缩机等。按压缩机所产生的终压大小分为：低压