氣體輸送和壓縮機械簡介 輸送和壓縮氣體的機械統稱為氣體壓送機械 1 氣體輸送和壓縮機械主要用途 1 輸送氣體 2 產生高壓氣體 3 產生真空 2 氣體壓送機械的分類 按終壓或壓縮比 通風機終壓不大于15kPa 表壓 壓縮比為1 1 15 鼓風機終壓為15kPa 0 3MPa 表壓 壓縮比小于4 壓縮機終壓在0 3MPa 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 終壓 壓送機械出口氣體的壓強 壓縮比 壓送機械出口與進口氣體的絕對壓強的比值 一 通風機工業上常用的通風機有軸流式和離心式兩類 1 軸流式通風機軸流式通風機的結構如圖所示 軸流式通風機排送量大 但所產生的風壓很小 一般只用來通風換氣 而不用來輸送氣體 2 離心式通風機 低壓離心式通風機 1kPa以下 中壓離心式通風機 1 3kPa 高壓離心式通風機 3 15kPa 工作原理與離心泵相似 通風機壓頭習慣上表示成單位體積氣體所獲得的能量 與壓強相同 風機的壓頭稱為全壓 又稱風壓 根據所產生的全壓大小 分為 1 離心式通風機的結構離心式通風機的工作原理和構造與離心泵基本相同 圖2 38所示為一低壓離心式通風機 為適應輸送量大和壓頭高的要求 通風機的葉輪直徑一般是比較大的 風機的葉片形狀不一定是后彎的 為產生較高壓頭也有徑向或前彎葉片 離心式通風機 2 離心通風機的性能參數與特性曲線離心通風機的主要性能參數有風量 風壓 軸功率和效率 氣體通過風機的壓強變化較小 可視為不可壓縮流體 可用前述的離心泵基本方程式分析離心通風機的性能 1 風量單位時間內從風機出口排出的氣體體積 以風機進口處的氣體狀態計 以Q表示 單位為m3 h 2 風壓單位體積的氣體流過風機時所獲得的能量 以HT表示 單位為J m3 即Pa 由于HT的單位與壓強的單位相同 故稱為風壓 風壓的單位習慣上用mmH2O來表示 離心通風機的風壓取決于風機的結構 葉輪尺寸 轉速和進入風機的氣體密度 離心通風機的風壓由實驗測定 一般通過測量風機進 出口處氣體的流速與壓強的數值 按柏努利方程式來計算風壓 離心通風機對氣體所提供的有效能量 常以1m3氣體作為基準 若設風機進口為截面1 1 出口為截面2 2 根據柏努利方程式可得離心通風機的風壓為 可簡化為 通風機性能表上所列的風壓是指全風壓 風機性能一般都是在20oC 1 01 105Pa的條件下用空氣測得的 該條件下空氣的密度為1 2kg m3 離心通風機的風壓隨進入風機的氣體的密度而變 實際條件下風壓HT 應換算成實驗條件下的風壓來選擇風機 3 軸功率和效率 4 特性曲線離心通風機實測特性曲線如圖所示 共有四條曲線 這些曲線是在20 和1 01 105Pa下用空氣測得的 3 離心通風機的選擇離心通風機的選擇步驟如下 1 根據柏努利方程式 計算輸送系統所需的實際風壓HT 再將HT 換算成實驗條件下的風壓HT 2 根據所輸送氣體的性質 如清潔空氣 易燃 易爆或腐蝕性氣體以及含塵氣體等 與風壓的范圍 確定風機的類型 3 根據以風機進口狀態計的實際風量與實驗條件下的風壓HT 從風機樣本或產品目錄中的特性曲線或性能表中選擇合適的機號 二 鼓風機和壓縮機1鼓風機常用的鼓風機有旋轉式和離心式兩種類型 1 1羅茨鼓風機羅茨鼓風機是應用最廣的一種旋轉式鼓風機 其結構如圖2 41所示 羅茨鼓風機屬于正位移型 其風量與轉速成正比 而與出口壓強無關 羅茨鼓風機風量為0 03 9m3 s 出口壓強不超過80kPa 1 2離心鼓風機離心鼓風機 透平鼓風機 工作原理與離心通風機相同 單級鼓風機風壓一般不超過50kPa 壓頭較高的離心鼓風機是多級的 其結構和多級離心泵類似 離心鼓風機的出口壓強 表壓 一般不超過0 3MPa 因壓縮比不大 不需要冷卻裝置 各級葉輪尺寸基本相等 離心鼓風機的選用方法與離心通風機相同 2離心式壓縮機 離心式壓縮機 透平壓縮機 其工作原理與離心鼓風機完全相同 離心式壓縮機產生高壓強 除級數較多外 更主要的是采用高轉速 優點 體積小 重量輕 運轉平穩 操作可靠 調節容易 維修方便 流量大而均勻 壓縮氣可不受油污染 缺點 制造精度要求高 當流量偏離額定值時效率較低 3真空泵真空泵就是在負壓下吸氣 一般在大氣壓下排氣的輸送機械 用來維持工藝系統要求的真空狀態 注意 1 對于僅幾十個帕斯卡到上千帕斯卡的真空度 可使用普通的通風機和鼓風機 2 維持較高的真空度 如絕對壓強20kPa以下至幾百個帕斯卡 需要專門的真空泵 3 1往復式真空泵往復式真空泵的構造和原理與往復式壓縮機基本相同 特點 1 真空泵的壓縮比很高 例如 對于95 的真空度 壓縮比約為20左右 2 所抽吸氣體的壓強很小 故真空泵的余隙容積必須更小 3 排出和吸入閥門必須更加輕巧 真空泵的主要特性真空泵的最主要特性是極限真空和抽氣速率 1 極限真空 殘余壓強 真空泵所能達到的穩定最低壓