天津大学化工原理第13讲气体输送机械.ppt

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1、第13讲2.3气体输送和压缩机械教学内容：1、离心通风机与压缩机的结构、工作原理。2、旋转鼓风机与压缩机的结构、工作原理。3、往复式压缩机的结构、工作原理、主要性能参数及选型。教学目的：了解各种气体输送和压缩机械的构造、工作原理和性能，达到合理选用的目的教学重点：离心通风机的选用。教学难点：往复式压缩机的结构、工作原理、主要性能参数及选型。③产生真空。设备：真空泵输送和压缩气体的设备统称为气体输送设备，其作用为对流体作功以提高其机械能，主要表现为静压能的提高。1、应用：①输送气体。设备：通风机、鼓风机。②产生高压气体

2、。设备：压缩机。2、气体输送机械分类：①按结构和工作原理分类：离心式、往复式、旋转式和流体作用式。概述②按出口气体的压强（终压）或压缩比（p出/p进）分类：通风机：P出≤14.7kPa（表压）压缩比为1～1.15鼓风机：14.7KPa～294kPa（表压）压缩比为小于4压缩机：P出＞294kPa（表压）压缩比为大于4真空泵：P出=大气压（3）与液体输送机械比较：相似点：工作原理基本相似不同点：气体的2.3.1、离心式通风机、鼓风机、压缩机1、离心通风机依靠高速旋转的叶轮使气体获得能量，从而提高气体的压强。1）、离心通

3、风机结构特征和工作原理2）、离心通风机的性能参数主要性能参数：风量Q、风压HT、轴功率N和效率η。（1）风量Q单位时间内从风机出口排出的气体体积，但以风机进口处的气体状态计。单位：m3/hHT与风机的结构、尺寸、转速和进入风机的气体密度有关。（2）风压HT单位体积气体通过风机后所获得的能量，也称全风压。HT值一般由实验测定。单位：Pa，习惯用mmH2O表示。HT值的实验测定方法：以通风机进口为1-1’截面，出口为2-2’截面，以1m3气体为基准，列伯努利方程：整理得：简化：全风压为：校正：工作介质——20℃，1atm

4、下的空气。（HT’——操作条件下的全风压，ρ’实际输送气体的密度）（3）轴功率N（KW）与效率η有效功率为：轴功率为：离心通风机的特性曲线注：计算N时，HT和Q必须是同一状态下的数值。3、离心通风机的选择（1）根据管路布局和工艺条件，利用伯努利方程，计算输送系统所需的实际风压H’T，将H’T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）与风压范围，确定风机类型。（3）根据以风机以进口状态计的实际风量Q和实验条件下的全风压HT，选择机号。（4）当ρ’＞1.2kg

5、/m3时，要核算轴功率。例2-12用风机将20℃、38000kg/h的空气送入加热器加热至100℃，然后经管路送到常压设备内，输送系统所需的全风压为1200Pa(60℃，常压计)。试选择合适风机，若将选定的风机（转速相同）置于加热器之后，是否仍能完成输送任务。解：由于输送清洁空气，可选用一般类型的通风机。然后根据操作条件下的风量和实验条件下的风压来确定。（1）选择风机型号。按风机安装在加热器前考虑。查得20℃，101.3kPa下空气的密度ρ=1.205kg/m3则20℃空气的流量为：查得60℃，101.3kPa下空气

6、的密度ρ’=1.06kg/m3将60℃下的风压换算为实验条件下的风压，即：根据风量Q=31535m3/h和风压HT=1364Pa选择4-72-11型机号为10c的风机。在n=1000r/min下，风机的有关性能参数为：Q=32700m3/hHT=1422PaN=16.5kWη=94.3%(2)若风机安装在加热器之后，则风量发生明显变化。风机的转速不变，风机入口气体状态为100℃，常压，则：故将风机安装在加热器之后，将不能满足风量的要求。同时，尚需考虑风机是否耐高温。2、离心鼓风机与压缩机1）离心鼓风机鼓风机的终压p2

7、<4atm，压缩比p2/p1<4。离心鼓风机又称为透平式鼓风机，工作原理与离心通风机相同，叶片数目较多，结构类似多级离心泵。2）离心式压缩机：透平式压缩机2.3.2旋转鼓风机与压缩机1、罗茨鼓风机1）结构特征和工作原理2）特性定容式鼓风机，风量和转速成正比。风量：2～500m3/min风压：可达80kPa3）安装操作注意事项出口安装稳压罐，并配置安全阀。流量采用旁路调节。操作温度一般小于85℃。2.3.3往复压缩机2、工作过程理想压缩循环主要部件：气缸、活塞、吸气阀和排气阀。1、往复式压缩机的结构工作原理：与往复泵相

8、同1、压缩阶段2、排气阶段3、吸气阶段实际压缩循环1、压缩阶段2、排气阶段3、膨胀阶段4、吸气阶段一个理想压缩循环所需的理论功为:依据不同的过程积分上式，得到:等温压缩过程：3、往复压缩机做功绝热压缩过程:多变压缩过程:等温压缩过程所需的外功最少，而绝热压缩过程消耗的外功最多。绝热压缩时，排出气体的温度：4、实际压缩循环（1）若按绝热考虑，所需