第三章--气体的压缩与输送.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,(2)气体输送管路的流速较大，流动阻力较大，因此输送相同的质量流量，,第三章,第一节 气体压缩与输送的主要任务,气体压缩与输送在化工生产中应用十分广泛，主要用于：气体输送、产生高压气体,和产生真空。,压缩和输送气体的机械统称为气体压缩机械。,气体输送机械的特点：,(1)气体的密度小，输送一定质量的气体时，其流量大，,故气体输送机械的体积较大,气体输送,要求提供的压头相应也更高,。,(3)由于气体的可压缩性，在输送机械内部气体压强变化时，其体积和温度随之而变。,故结构设计更为复杂，选用上必须考虑的影响因素也更多。,气体输送机械的分类：,按工作原理可分为：往复式、离心式、旋转式和流体作用式。,气体输送技术,1,气体输送机械可按照出口气体的压力（终压）或出口与进口气体绝对压力的比值（压缩比）来分类，见表3-1,表3-1气体输送机械按终压和压缩比分类,名称,终压（表压）,压缩比,通风机,鼓风机,压缩机,真空泵,15kPa,15300kPa,300kPa,当时当地的大气压,11.15,4,4,由真空度决定,第二节 往复式压缩机,一、往复式压缩机的主要构造和工作原理,1往复式压缩机的主要构造,主要工作部件为气缸、活塞、吸入阀和排出阀。,2,2往复式压缩机的工作原理,往复式压缩机和往复泵在结构和装置上的不同之处：,（1）必须有散热装置；（2）必须有润滑装置；,（3）必须控制余隙的大小（4）对吸排气阀要求更高,。,图3-2往复压缩机,的工作过程,开始时刻,活塞位于最右端，点1,P1,V1,1.压缩阶段,向左运动,吸排气阀关闭,直至点2，排气阀被顶开之前,P2,V2,2.排气阶段,继续向左,排气阀打开,P2,不变,直至最左端，点3,P2,V3,3.膨胀阶段,向右运动,吸排气阀关闭,直至点4，吸气阀被顶开之前,P1,V4,4.吸气阶段,继续向右,吸气阀打开,P1,不变,直至最左端，点1,P1,V1,3,二、往复式压缩机的生产能力（送气量）,送气量：单位时间内排出的气体体积折算成吸入状态下的数值。,若没有余隙容积，往复式压缩机的理论吸气量与往复泵的类似。,1理论生产能力,单缸、单动往复式压缩机,单缸、双动往复式压缩机,2实际生产能力,（1）由于有余隙容积，余隙气体膨胀后占据了部分气缸容积，使实际吸气量比,理论吸气量低,。,（2）吸入阀有一定的阻力，致使气缸内压强低于吸入管的压强，气体膨胀，,使实际吸气量比理论吸气量低。,（3）气缸内的温度高于吸入气体的温度，使吸入气缸内的气体立即膨胀,4,考虑到压缩机的各种泄漏等因素的影响，使实际吸气量比理论吸气量低，实际生产能力为：,送气系数，由试验测得或取自经验数据，一般数值为0.70.9,图3-3三级压缩流程示意图,1、4、7-气缸；3、6、9-油水分离器；,2、5-中间冷却器；8-出口气体冷却器,三、多级压缩,多级压缩是在几个串联气缸,中进行的气体压缩过程。,采用多级压缩的理由：,1.避免压缩后气体温度过高。,2.可减少功耗,。,3.提高气缸容积利用率。,4.使压缩机的结构更为合理。,5,四、往复式压缩机的操作、运转及维护,1往复式压缩机的正常操作及运转,操作过程中应随时注意压缩机各级气缸进、出口气体的压力和温度，检查冷却后气体,的温度和冷却水的温度，严格按工艺指标控制，经常检查各级进、出口阀门的工作情况，,检查压缩机的润滑情况，定期加润滑油，定期排放各级中间冷却器、油水分离器中的油、,水，以及所有零件接缝处的密封情况等。,2往复式压缩机排气量的调节,（1）补充余隙调解法。,（2）旁路回流调节法。,（3）顶开吸入阀调节阀。,（4）降低吸入压力调解法。,（5）改变转速调解法。,（6）改变操作台数调解法。,6,第三节 离心式气体输送机械,一、离心式通风机,离心式通风机是一种广泛应用的低压气体的输送设备。,风压：风机对单位体积气体所做的有效功。（全风压）,符号：pt；单位:Pa。,根据风压的不同，将离心式通风机分为三类：,低压离心式通风机：出口风压低于1KPa(表压),中压离心式通风机 出口风压低于13KPa(表压),高压离心式通风机：出口风压低于315kPa(表压),1离心式通风机的构造和工作原理,离心式通风机的构造和工作原理与离心泵大致相同。,图3-4所示。,7,离心式通风机的结构特点：,叶轮直径较大,适应大风量,叶片数较多,叶片有平直、前弯、后弯,机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形,2离心通风机的性能参数与特性曲线,(1)离心通风机的性能参数,风量：单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处的气体状态计。,符号：qv，单位:m3/h。,风压（全风压）:单位体积的气体通过风机时所获得的能量。,符号：pt；单位:Pa。,风压的大小取决于风机的结构、叶轮直径和转速，并正比于气体的密度。,风压一般由试验测定。,8,设风机进口为截面1-1，,风机出口为截面2-2，,根据柏努利方程，单位体积气体通过通风机所获得的风压为：,假定气体的密度,为常数，通风机直接从大气吸入空气，,=0 忽略流动阻力。,简化上式得：,式中,-,称为静风压,/2称为动风压,通风机性能表上所列出的风压为全风压。,通风机铭牌上的风压,是用空气测定的，,如果操作条件与标定条件不同可用公式换算。,9,轴功率和效率,效率反映了风机中能量的损失程度。一般来讲，在设计风量下风机的效率最高。,通风机的效率一般在70%90%。,(2)离心通风机的特性曲线（图3-5）,离心通风机在出厂前需用空气在压力101.3kPa，,温度20,密度为1.2kg/m3实验条件下测定特性曲线,和性能参数，即离心通风机名牌上的风量、全风压、,轴功率和效率等。,图中显示了在一定转速下，风量,、全风压,、,轴功率,和效率,的关系。,10,二、离心式鼓风机和压缩机,1离心式鼓风机,离心式鼓风机又称透平鼓风机，其结构类似于多级离心泵。,一般离心式鼓风机的风量较大，但风压不太高，终压小于300kpa（表压），压缩比,不高，所以级间不需冷却装置。,2离心式压缩机,（1）离心式压缩机的主要结构与工作原理,离心式压缩机又称透平压缩机，其主要构造和工作原理都与离心式鼓风机相似。只是,叶轮的级数更多，转速也高于离心鼓风机的转速，可达到35008000r/m，故能产生,较高的压力，其压力范围为0.410MPa。由于气体的压缩比较高，气体体积变化就,比较大，温度升高较为显著。因此，离心式压缩机常分成几段，每段包括若干级。,叶轮直径与宽度逐段缩小，段与段之间设冷却器，以免气体温度过高。,11,（2）离心式压缩机的特性曲线与流量调节,离心式压缩机的特性曲线由实验测得,它与离心泵的特性曲线很相像，但其最小流量不等于零,，,而等于某一定值。,特性曲线上标明最小流量,和最大流量,它是实际操作的流量,的范围，在此范围内操作效率较高,，,是离心压缩机稳定工况区,。,当流量小于,时,压缩机将出现不稳定的工作状态，称为“喘振”。,离心压缩机流量调节方法。,离心压缩机流量调节方法。,离心压缩机流量调节方法,调节出口阀开度,调节出口阀开度,调节转速,回流支路或放空调节,12,第四节 旋转式气体输送机械,旋转式气体输送机械与旋转泵相似，机壳中有一个或两个旋转的转子，没有活塞和阀门等装置。,旋转式风机的特点,结构简单、紧凑、体积小，排气连续均匀，使用于压力不大而流量较大的场合。,一、罗茨鼓风机,工作原理和旋转泵相似，结构如图3-8所示。,其特点为,风量与转速成正比；,转子之间和转子与机壳之间的间隙会造成气体泄漏，从而使效率降低，,效率一般为0.870.94，在表压为4kPa附近效率最高；,该风机的出口应安装稳压罐与安全阀,出口阀门不能关闭，,一般用旁路方法调节流量；,结构简单无阀门，不用冷却和润滑，可得洁净空气，,适用于低压力场合的气体输送和加压，可以多级串联使用；,使用时，温度不能超过85，否则会使转子受热膨胀而发生碰、卡现象,。,13,二、液环压缩机（纳氏泵）,如图3-9所示,适用于气液混合物、腐蚀性、爆炸性气体的压缩与输送。,第五节 真空泵,真空是指压力低于大气压的物理环境。真空被化为低真空、中真空、,高真空、超高真空四个区域，各区域的真空范围如表3-2所示。,真空泵可分为干式和湿式两大类,干式真空泵只能从容器中抽出干燥气体，其真空度可达9699%。,湿式真空泵在抽吸气体时允许带有较多的液体，产生的真空度为8590%,。,一、往复式真空泵,一、往复式真空泵,一、往复式真空泵,图3-10平衡气道,往复式真空泵的构造和原理与往复式压缩机基本相同，,只是其吸入阀、排出阀,要求更加轻巧，启闭更灵敏。,真空泵需有降低余隙影响的装置，即气缸两端设置平衡气道,14,二、水环真空泵,水环真空泵属于旋转式真空泵，结构如图所示。,图3-11水环真空泵,1-外壳；2-叶片；3-水环；4-吸入口；5-排出口,此类真空泵的结构简单、紧凑,没有阀门，易于制造与维修。,由于旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可靠。,适用于抽吸含有液体的气体，尤其是有腐蚀性或爆炸性气体。,属湿式真空泵，真空度可达86kPa，但效率只有30%50%。,三、真空喷射泵,如图3-12所示，为单级蒸汽喷射泵。,单级蒸气喷射泵仅能达到90%的真空，,为了达到更高的真空度，就需采取将几个水蒸气喷射泵,串联起来操作，可获得更大的真空度。,15,