項目三：泵與風機的選用分項目四：風機的選用風機的結構類型與工業應用類型與應用氣體輸送與壓縮氣體的設備統稱氣體壓送機械，其作用是對氣體作功，以提高氣體機械能，主要是靜壓能。

按其終壓或壓縮比的大小氣體壓送機械可分為

通風機：終壓不大于15kPa（表壓），壓縮比為1~1.15；鼓風機：終壓為15~300kPa（表壓），壓縮比小于4；壓縮機：終壓在300kPa（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。

按其結構與工作原理氣體壓送機械可分為離心式、往復式、旋轉式和流體作用式。一、離心式通風機工業上常用的通風機有軸流式和離心式兩類。（一）離心式通風機的結構和工作原理其工作原理與離心泵完全相同，結構與離心泵也相似。（二）離心式通風機的性能參數與特性曲線

（1）風量

風量是單位時間內從風機出口排出的的氣體體積，但以風機進口狀態計，符號為q，單位為m3/h或m3/s。

（2）風壓

單位體積氣體流過風機時所獲得的能量，用HT表示，單位為J/m3或Pa。風壓是由實驗測定。設1-1截面為風機進口，2-2截面為風機出口，在兩截面間以1m3氣體為基準列柏努利方程式，得離心通風機的風壓為：

稱為動風壓，兩者之

和又稱為全風壓。通風機性能表上所列出的風壓均指的是全風壓。式中

pf為壓強降，pf=

hf1-2。

由于進出口間管路很短，若輸送的是新鮮空氣，風機進口無管路，u10，上式可簡化為式中（p2-p1）稱為靜風壓，式中N—軸功率，kW；

q—風量，m3/s；

—效率，又稱為全壓效率。離心通風機的特性曲線與離心泵基本相同，如圖。所示離心通風機的特性曲線。它表示了一定型號的風機在一定轉速情況下，風量q與風壓HT、靜風壓Hst

、軸功率N和效率

之間的關系。由上式也可得出風壓與氣體的密度成正比，當所輸送的氣體密度發生變化時，通風機的風壓必然改變。

（3）軸功率和效率

二、鼓風機常用的鼓風機有離心式和旋轉式兩種類型。

（一）離心式鼓風機工作原理與離心通風機相同，結構類似多級離心泵，見五級離心鼓風機示意圖。離心式鼓風機的送氣量大，但所產生的風壓仍不太高，一般不超過300kPa。（二）羅茨鼓風機羅茨鼓風機是常用的旋轉式鼓風機一種，工作原理與齒輪泵相似。其結構見羅茨鼓風機。三、壓縮機

（一）往復式壓縮機往復壓縮機的結構、工作原理與往復泵的比較相近。往復壓縮機主要部件有活塞、汽缸、吸氣閥和排氣閥。

1、往復壓縮機的工作過程

①實際壓縮循環實際壓縮循環指的是壓縮機有余隙時的工作循環。所謂余隙是指排氣終了時，活塞與汽缸端蓋之間留有的空隙。

一個實際壓縮循環有氣體壓縮、排氣、余隙氣體膨脹和吸氣四個過程。見壓縮機實際工作循環。②壓縮過程中氣體溫度變化和功耗

等溫壓縮過程的功耗最小，見圖中1-2

-3-4圍成的面積;而絕熱壓縮功耗最大，見圖中1-2

-3-4圍成的面積。實際壓縮過程采用冷卻裝置，使其功耗接近于等溫過程，其功耗介于等溫和絕熱兩者之間，見圖中1-2-3-4圍成的面積。這種介于等溫和絕熱兩者之間的壓縮過程稱為多變壓縮。多變壓縮功耗介于等溫與絕熱壓縮功耗之間。式中T1，T2—分別為吸入、排出氣體的溫度，K；

p1，p2—分別為吸入、排出氣體的壓強，kPa；

V1-V4—每一次壓縮循環的吸氣量，m3；

m—多變壓縮指數，由實驗確定。其值大于1，小于對應氣體的絕熱指數，壓縮機的冷卻效果越好，m值越接近于1。

一般大、中型壓縮機低壓汽缸的余隙系數值約在8%以下，高壓汽缸的余隙系數值可達12%左右。壓縮機一次循環實際吸入的氣體體積V1-V4與理論吸入的氣體體積V1-V3之比，稱為容積系數，用

0表示。其表達式為

以上兩式說明：壓縮功耗與吸入的氣量成正比；壓縮比增大，排氣溫度升高，功耗增大；多變指數越大，T2和W也越大。③余隙系數和容積系數

余隙體積V3與活塞推進一次所掃過體積V1-V3（理論吸入氣體體積）之比的百分率，稱為余隙系數，以

表示。其表達式為

將其關系代入容積系數的表達式，整理后得容積系數與余隙系數之間關系為

上式說明：當壓縮比一定時，余隙系數增大，容積系數減小。當余隙系數一定時，壓縮比增大，容積系數減小，當壓縮比增大到一定程度時，容積系數為零，此時所對應的壓縮比稱為最大壓縮比。—理論吸氣量，m3/min；

A—活塞的截面積，m2；

S—活塞沖程，m；nr—活塞每分鐘往復的次數，1/min。式中

2、往復壓縮機的主要性能參數

①排氣量壓縮機在單位時間內排出的氣體體積換算為吸入狀態下的數值，又稱為壓縮機的生產能力或輸氣量。沒有余隙情況下的吸氣量稱為理論吸氣量。單動往復壓縮機的理論吸氣量為式中Vmin—實際排氣量，m3/min；

d—排氣系數，其值約為（0.8~0.95）

0。②軸功率與效率單級壓縮機絕熱壓縮理論功率Na為式中Na—絕熱壓縮理論功率，kW。實際軸功率N為

往復壓縮機的實際吸氣量為式中N—軸功率，kW；

a—絕熱總效率，一般a=0.7~0.9，設計完善的壓縮機a0.8。

3、多級壓縮實際生產中壓縮比可以很大，但壓縮比太大，使得容積系數減小；軸功率增大；排氣溫度太高，引起汽缸內潤滑油碳化或油霧爆炸等問題。因此當壓縮比大于8時，必須采用多級壓縮。見圖三級壓縮的流程圖，多級壓縮的操作見L型壓縮機。采用多級壓縮可以提高容積系數，降低排氣溫度，減小消耗的軸功率。見單級壓縮與雙級壓縮理論功的比較。多級壓縮的級數多為2至6級，每級壓縮比約為3至5。往復壓縮機排氣量調節方法：（1）補充余隙調節法。（2）頂開吸入閥調節法。（3）旁路回流調節法。（4）降低吸入壓強調節法。（5）改變轉速調節法。最直接而經濟的方法，適用于蒸汽機或內燃機帶動的壓縮機。（6）改變操作臺數調節法。

（二）離心式壓縮機離心式壓縮機常稱為透平壓縮機，主要結構、工作原理見離心式壓縮機，離心式壓縮機外觀。

離心式壓縮機之所以能產生高壓強，除級數較多外，更主要的是采用了高轉速。Q<Q小喘振離心式壓縮機流量調節方法：①調整出口閥的開度。方法很簡便，但使壓縮比增大，消耗較多的額外功率，不經濟。②調整入口閥的開度。方法很簡便，實質上是保持壓縮比降低出口壓強，消耗額外功率較上離心壓縮機的調節方法有：述方法少，使最小流量降低，穩定工作范圍增大。這是常用的調節方法。③改變葉輪的轉速。最經濟的方法。有調速裝置或用蒸汽機為動力時應用方便。（三）真空泵

1、往復式真空泵往復式真空泵的構造和工作原理與往復式壓縮機基本相同。但真空泵的壓縮比很高（如對95%的真空度，壓縮比為20左右），所抽吸氣體的壓強很低，余隙的殘留氣體對真空泵的生產能力有很大的影響，故真空泵的余隙必須較小，排出和吸入閥必須更加輕巧、靈活。往復真空泵屬干式真空泵，所排出的氣體中不應含有液體，若氣體中含有大量可凝性蒸汽，必須設法將其除去后再進入真空泵內。2、水環真空泵裝置見水環真空泵外觀，工作原理見水環真空泵。

3、噴射真空泵

噴射真空泵裝置及工作原理見噴射泵工作原理。選用風機（一）離心式通風機的選用

1、離心式通風機的類型根據離心式通風機所產生的風壓大小，可將其分為以下三類：低壓離心通風機，出口風壓低于1kPa（表壓）；中壓離心通風機，出口風壓為1~3kPa（表壓）；高壓離心通風機，出口風壓為3~15kPa（表壓）。常用的中、低壓離心通風機有：4-72型；常用的高壓離心通風機有8-18型和9-27型。

2、離心通風機的選用離心通風機的選用和離心泵的情況相類似，其選擇步驟為：（1）根據機械能衡算式，計算輸送系統所需的操作條件下的風壓并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)與風壓范圍，確定風機類型。若輸送的是清潔空氣，或與空氣性質相近的氣體，可選用一般類型的離心通風機。（3）根據實際風量q(以風機進口狀態計)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選擇合適的機號，選擇的原則與離心泵相同，不再詳述。（4）若所輸送氣體的密度大于1.2kg／m3時，需對所選用的通風機軸功率進行修正。

（二）往復壓縮機的類型與選用

①往復壓縮機的類型

按在活塞的一側或兩側吸、排氣體分為：單動、雙動往復壓縮機。按氣體受壓的次數分為：單級、雙級和多級往復壓縮機。按所壓縮氣體的種類分為：空氣壓縮機、氨氣壓縮機、氫氣壓縮機和石油氣壓縮機等。按壓縮機所產生的終壓大小分為：低壓