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氣體輸送機械知識全解

日期:2017-09-06 人氣:2290


  氣體輸送機械的基本結構、工作原理與液體輸送機械大同小異,它們的作用都是對流體作功以提高其機械能(主要表現為靜壓能)。


  (一)離心式通風機、鼓風和壓縮機


  通風機都是單級,對氣體只起輸送作用,可用柏努利方程進行有關計算;鼓風機和壓縮機都是多級,用于產生高壓氣體,壓縮機需要采取冷卻措施。


  離心式氣體輸送機械和離心泵的工作原理相似,但在結構上隨壓縮比的變化而有某些差異。


  1.離心通風機


  風機對單位體積氣體所作的有效功稱為風壓,以HT表示,單位為J/m3=Pa。根據風壓的不同,將離心通風機分為三類:


  低壓離心通風機出口風壓低于0.981×103 Pa(表壓);


  中壓離心通風機 出口風壓為0.981×103 ~2.94×103 Pa(表壓);


  高壓離心通風機 出口風壓為2.94×103 ~14.7×103 Pa(表壓)。


  (1)離心通風機的結構和工作原理 離心通風機的結構和工作原理與離心泵大致相同。低壓通風機的葉片數目多、與軸心成輻射狀平直安裝。中、高壓通風機的葉片則是后彎的,所以高壓通風機的外形與結構與單級離心泵更相似。




  (2)離心通風機的性能參數 離心通風機的主要性能參數有風量、風壓、軸功率和效率。


  ① 風量Q 風量是指單位時間內從風機出口排出的氣體體積;并以風機進口處的氣體狀態計,單位為m3/h。


  ② 風壓HT 是單位體積氣體通過風機時所獲得的能量,單位為J/m3或Pa,習慣上用mmH2O表示。


  風機的全風壓由靜風壓與動風壓構成,即

HT=(p1-p2)+u22/2

(2-33)

  通風機銘牌或手冊中所列的風壓是在空氣的密度為1.2kg/m3(20℃、101.3 kPa)的條件下用空氣作介質測定的。若實際的操作條件與上述的實驗條件不同,應將操作條件下的風壓換算為實驗條件下的風壓HT來選擇風機,即

HT= HT’(1.2/ρ’)
(2-34)

      式中 

ρ’――操作條件下空氣的密度,kg/m3

  ③ 軸功率與效率 離心通風機的軸功率為

N=HTQ/1000η
(2-35)

     式中

N――軸功率,kW;

Q――風量,m3/s;

HT――全風壓,Pa;

η――全壓效率。

         注意,用式2-35計算功率時,HTQ必須是同一狀態下的數值。


(3)離心通風機的特性曲線


  通風機出廠前在溫度為20℃的常壓下(101.3kPa)實驗測定其特性曲線。離心通風機的特性曲線與離心泵的特性曲線相比,此處增加了一條靜風壓隨流量的變化曲線。

  (4)離心通風機的選擇


  與離心泵的選擇遵循相似的步驟:


  ① 根據管路布局和工藝條件,計算輸送系統所需的實際風壓HT’,并按式2-38換算為實驗條件下的風壓HT。


  ② 根據所輸送氣體的性質及所需的風壓范圍,確定風機的類型。


  ③ 根據實際風量和實驗條件下的風壓,選擇適宜的風機型號。

      ④ 當ρ>1.2kg/m3時,要核算軸功率。


  2.離心鼓風機與壓縮機
  離心鼓風機與壓縮機又稱透平鼓風機和壓縮機,其結構類似于多級離心泵,每級葉輪之間都有導輪,工作原理和離心通風機相同。離心壓縮機的段與段之間設置冷卻器,以免氣體溫度過高。離心鼓風機與離心壓縮機的規格、性能及用途詳見有關產品目錄或手冊。
  離心式壓縮機生產能力大,供氣均勻,連續運行安全可靠,維修方便,因而廣被采用。

  (三)回轉鼓風機、壓縮機


  回轉鼓風機、壓縮機與回轉泵相似。常見的回轉式氣體壓縮機械有羅茨鼓風機、葉氏鼓風機、液環壓縮機、滑片壓縮機、滾動活塞壓縮機、螺桿壓縮機等多種型式。本節僅對羅茨鼓風機、液環壓縮機作簡要介紹。


  1.羅茨鼓風機


  普通型羅茨鼓風機的主要部件是機殼內有兩個特殊形狀的轉子(常為腰形或三星形)。


  羅茨鼓風機的工作原理和齒輪泵相似,兩個轉子的旋轉方向相反,氣體從機殼一側吸入,從另一側排出。


  羅茨鼓風機屬容積式機械,其排氣量與轉速成正比。當轉速一定時,風量與風機出口壓力無關,表壓為40kPa上下時效率較高。


  羅茨鼓風機一般用回路調節流量,其出口應安裝氣體穩壓罐并配置安全閥。

2.液環壓縮機

  液環壓縮機又稱納氏泵。它主要由略似橢圓的外殼和旋轉葉輪組成,殼中盛有適量的液體。當葉輪旋轉時,由于離心力的作用,液體被拋向殼體,形成橢圓形的液環,在橢圓形長軸兩端形成兩個月牙形空隙。當葉輪回轉一周時,葉片和液環間所形成的密閉空間逐漸變大和變小各兩次,氣體從兩個吸入口進入機內,而從兩個排出口排出。


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