气体输送机械(1)

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学科 化工单元操作 模块一 流体输送操作

项目1 认识流体输送装置

—气体输送机械 审批签字

授课时数 2 授课方法 讲授、演示、上机 授课工具

授课时间 授课班级 化工工艺1141

教学目的 了解气体输送机械的分类；掌握离心式压缩机、往复式压缩机

、罗茨鼓风机和真空泵的结构和工作原理

教学重点

和 难 点 几种常见气体输送机械的结构和工作原理

复习提问 简述离心泵开停车基本步骤

教学内容、方法和过程 附 记

新课：

§ 1—1认识流体输送装置

—气体输送机械

一、离心式通风机的结构与工作原理

离心式通风机的结构和工作原理与离心泵相似，在蜗壳中有一高速旋转的叶轮，借叶轮旋转时所产生的离心力将气体压力增大而排出。

中、低压通风机机壳截面多是方形，高压的多为圆形。低压通风机所用的叶轮多为平叶片，中、高压通风机的叶片是弯曲的。

教学内容、方法和过程 附 记

离心式通风机叶轮

二、离心式通风机的主要性能参数

性能参数 单 位 定 义

风量Vq m3/h 气体通过进风口的体积流量

风压HT N/m 单位体积的气体经过风机时所获得的能量

轴功率P

全压效率η kW

量纲为1 T1000VHqP

三、离心式压缩机的构造、工作原理及类型

离心式压缩机又称透平压缩机，其结构、工作原理与离心式通风机相似。离心式压缩机都是多级的，通常在10级以上，且叶轮转速高，一般在5000r/min以上，可以产生很高的出口压力。离心式压缩机常分成几段，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小，叶轮宽度也逐级有所缩小。段与段间设有中间冷却器将气体冷却，避免气体终温过高。 优点：体积小，排气量大而均匀，操作可靠，运转平稳，调节性能好，维修方便，压缩气体绝对无油，非常适宜处理那些不宜与油接触的气体。

四、离心式压缩机的性能曲线与调节

教学内容、方法和过程 附 记

离心式压缩机也有一个设计点，实际流量等于设计流量时，效率最高；一般流量越大，压缩比越小，即进气压力一定时，流量越大，出口压力越小。离心式压缩机流量可以通过调整出口阀开度、入口阀开度和改变叶轮的转速来调节，其中调节入口阀开度是常用的调节方法。

备课时间 授课时间

授课课时 2 授课形式 讲授

授课章节

名称 第二章 流体输送

第三节 气体输送与压缩机械

教学目的 1、掌握气体输送机械的分类、作用

2、了解离心通风机的结构及工作原理

3、明确往复式压缩机的工作过程及特点

教学重点 离心泵的工作原理、性能参数计算

教学难点 离心泵的工作原理、性能参数计算

教学方法 讲授 、自学、提问、总结

使用教具 多媒体教学平台

板书设计

主要教学内容及步骤

一、复习提问：

二、新课： 2-8、离心通风机的结构、工作原理与分类

离心通风机是一种广泛应用的低压输送机械。离心通风机的工作原理与离心泵相同，其结构也与离心泵相似。

图2-5所示的离心通风机由集流器、叶轮、机壳和传动部分等基本机件组成，离心通风机的叶轮直径较大，叶片数目也比较多。叶片有前弯式、平直式和后弯式等三种形状。低压通风机常采用前弯叶片，因为在相同流量和终压下，前弯叶片的通风机直径小，这样可减轻重量，但这种通风机的效率比较低。中压、高压通风机多采用后弯叶片，大功率的大型通风机也常采用后弯叶片。

通风机的叶轮旋转时，叶轮上叶片流道间的气体在离心力作用下，从叶轮中心被甩向叶轮外缘，以较高的速度离开叶轮，进入机壳沿机壳运动，最后经出风口排向输气管道，与此同时叶轮中心处产生真空，周围气体在外界压力作用下被吸向叶轮，不断吸入、不断流出，使风机源源送风。

通常根据离心通风机终压（表压）的大小分为低压（<1kPa以下）、中压（1kPa~3kPa）和高压（3kPa~15kPa）三种通风机。另外根据用途可分为一般通风机、排尘通风机、高温通风机、防腐通风机和防爆通风机等。

离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 离心风机是根据动能转换为势能的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。离心风机实质是一种变流量恒压装置.当转速一定时,离心风机的压力-流量理论曲线应是一条直线.由于内部损失,实际特性曲线是弯曲的.离心风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响.对一个给定的进气量,最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低.对于一条给定的压力与流量特性曲线,就有一条功率与流量特性曲线.当鼓风机以恒速运行时,对于一个给定的流量,所需的功率随进气温度的降低而升高。

气体输送机械的结构和原理与液体输送机械大体相同。但是气体具有可压缩性和比液体小得多的密度（约为液体密度的千分之一左右），从而使气体输送具有某些不同于液体输送的特点。

气体输送机械根据它所能产生的进、出口压强差或压强比（称为压缩比）进行如下分类：

（1）通风机：出口压强不大于1.47104Pa（表压），压缩比为 1—1.15；

（2）鼓风机：出口压强为（1.47—29.4）104Pa（表压），压缩比小于4；

（3）压缩机：出口压强为29.4104Pa（表压）以上，压缩比大于4；

（4）真空泵：用于减压，出口压力为1大气压，其压缩比由真空度决定。

此外，气体输送机械按其机构与工作原理又可分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

2-3-1 离心通风机

离心通风机的主要性能参数有流量（风量）、压头（风压）、轴功率和效率。由于气体通过风机的压强变化较小，可视为不可压缩，所以离心泵基本方程也可用来分析离心通风机的性能。

（1）风量 风量是单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处气体的状态计，以Q表示，单位为m3/h。

离心通风机的风量取决于风机的结构、尺寸和转速。

（2）风压 离心泵的压头是以单位质量流体所受能量为基准，压头的单位是m。对于通风机，如果也以此为基准，则压头的数值很大（1mm水柱约等于1m空气柱），使用不便。因此习惯上将通风机的压头表示为单位体积气体所获得的能量，其单位为J/ m3 = N/m2 = Pa，与压强单位相同。所以风机的压头又称风压。

离心通风机的风压目前还不能用理论方法精确计算，而是由实验测定。一般通过测量风机进出口处气体的流速与压强的数据，按柏努利方程来计算风压。

如取1m3气体为基准，在风机进、出口的截面1—1及2—2间列柏努利方程，可得离心通风机的风压为：

化工原理第二章 流体输送机械习题与思考题解答 轻化0701/0702/化工0703/ 应化0701 3/27/2013

1 第二章 流体输送机械习题与思考题解答

1．用离心泵（转速为2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa和220 kPa，两测压口之间垂直距离为0.5 m，泵的轴功率为6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为80 mm，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0hu（u1为吸入管内水的流速，m/s）。离心泵的安装高度为2.5 m，实验是在20 ℃，98.1 kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头(泵的扬程)和效率。

解：（1）泵的流量

由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到

10,211120fhupgZ

将有关数据代入上式并整理，得

48.3581.95.2100010605.3321u

184.31um/s

则 2π(0.083.18436004Qm3/h=57.61 m3/h

(2) 泵的扬程

3(60220)100.50m29.04m10009.81H

(3) 泵的效率

57.6129.0410009.813600100%100010006.7HQgP=68%

2．用离心泵（转速为2900 r/min）将20 ℃的清水以60 m3/h的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m和0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需气蚀余量为3.5 m。试求泵的安装高度（当地大气压为100 kPa）；

解：在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得

2a11gf,01()2ppuHHgg

即 3g64100.612.410009.81H