氣體輸送機械有哪些你知道嘛?各種氣體輸送機械大集合!

     

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,對氣體隻起輸送作用,可用柏努利方程進行有關計算;鼓風機和壓縮機都是多級,用於產生高壓氣體,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於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後彎的,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;並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,HT和Q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,計算輸送係統所需的實際風壓HT’,並按式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範圍,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,其結構類似於多級離心泵,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。

(二)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、螺杆壓縮機等多種型式。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並配置安全閥。

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,由於離心力的作用,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。

液環壓縮機內的液體將被壓縮的氣體與機殼隔開,氣體僅與葉輪接觸,隻要葉輪用耐腐蝕材料製造,則便適宜於輸送腐蝕性氣體。殼內的液體應與被輸送氣體不起作用,例如壓送氯氣時,殼內的液體可采用硫酸。

液環壓縮機的壓縮比可達6~7,但出口表壓在150~180kPa的範圍內效率最高。

(三)真空泵

從設備或係統中抽出氣體使其中的絕對壓力低於大氣壓,此種抽氣機械稱為真空泵。從原則上講,真空泵就是在負壓下吸氣,一般是大氣壓下排氣的輸送機械。在真空技術中,通常把真空狀態按絕對壓力高低劃分為低真空(105~103Pa)、(103~ 10-1Pa)、高真空(10-1~10-6Pa)、超高真空(10-6~10-10Pa)及極高真空(<10-10 Pa)五個真空區域。為了產生和維持不同真空區域強度的需要,設計出多種類型的真空泵。

化工中用來產生低、中真空的真空泵有往複真空泵、旋轉真空泵(包括液環式、旋片式真空泵)和噴射真空泵等。

1.往複真空泵

往複真空泵的構造和工作原理與往複式壓縮機基本相同。但是,由於真空泵所抽吸氣體的壓力很小,且其壓縮比又很高(通常大於20),因而真空泵吸入和排出閥門必須更加輕巧靈活、餘隙容積必須更小。為了減小餘隙的不利影響,真空泵氣缸設有連通活塞左右兩側的平衡氣道。若氣體具有腐蝕性,可采用隔膜真空泵。

2.旋轉真空泵

(1)液環真空泵 用液體工作介質的粗抽泵稱作液環泵。其中,同水作工作介質的叫水環真空泵,其它還可用油、硫酸及醋酸等作工作介質。工業上水循環泵應用居多。

水環真空泵的外殼內偏心地裝有葉輪,葉輪上有輻射狀葉片2,泵殼內約充有一半容積的水。當葉輪旋轉時,形成水環3。水環有液封作用,使葉片間空隙形成大小不等的密封小室。當小室的容積增大時,氣體通過吸入口4被吸入;當小室變小時,氣體由壓出口5排出。水環真空泵運轉時,要不斷補充水以維持泵內液封。水環真空泵屬濕式真空泵,吸氣中可允許夾帶少量液體。

水環真空泵可產生的最大真空度為83kPa左右。當被抽吸的氣體不宜與水接觸時,泵內可充以其它液體。

(2)旋片真空泵

旋片泵是獲得低中真空的主要泵種之一。它可分為油封泵和幹式泵。根據所要求的真空度,可采用單級泵(極限壓力為4Pa,通常為50~200Pa)和雙級泵(極限壓力為(6~1)×10-2Pa),其中以雙級泵應用更為普遍。

當帶有兩個旋片7的偏心轉子按圖中箭頭方向旋轉時,旋片在彈簧8的壓力及自身離心力的作用下,緊貼著泵體9的內壁滑動,吸氣工作室A的容積不斷擴大,被抽氣體流經吸入口3和吸氣管4進入其中,直到旋片轉到垂直位置時吸氣結束,吸入的氣體被旋片隔離。轉子繼續旋轉,被隔離氣體逐漸被壓縮、壓力升高。當壓力超過排氣閥片2上的壓力時,則氣體從排氣口1排出。轉子每旋轉一周有兩次吸氣和排氣過程。

兩級旋片真空泵中氣體從高真空腔A進入低真空腔後再排出泵外。

旋片真空泵具有使用方便、結構簡單、工作壓力範圍寬、可在大氣壓下直接啟動等優點,應用比較廣泛。但旋片真空泵不適於抽除含氧過高、有爆炸性、有腐蝕性、對油起化學反應及含顆粒塵埃的氣體。

(3)噴射泵 噴射泵是利用流動時靜壓能轉換為動能而造成的真空來抽送流體的。它既可用來抽送氣體,也可用來抽送液體。在化工生產中,噴射泵常用於抽真空,故它又稱為噴射真空泵。

噴射泵的工作流體可以是蒸汽,也可以是液體。圖2-49所示的是單級蒸汽噴射泵。工作蒸汽以很高的速度從噴嘴3噴出,在噴射過程中,蒸汽的靜壓能轉變為動能,產生低壓,而將氣體吸入。吸入的氣體與蒸汽混合後進入擴散管4,使部分動能轉變為靜壓能,而後從壓出口5排出。

單級蒸汽噴射泵可達到99%的真空度,若要獲得更高的真空度,可以采用多級蒸汽噴射泵。

圖2-50所示為三級蒸汽噴射泵。工作蒸汽與被抽吸氣體先進入第一級噴射泵,混合氣體經冷凝器2使蒸汽冷凝,氣體則進入第二級噴射泵3,而後順序通過冷凝器4、第三級噴射泵5及冷凝器6,最後由噴射泵7排出。輔助噴射泵8與主要噴射泵並聯,用以增加啟動速度。當係統達到指定的真空度時,輔助噴射泵可停止工作。

由於抽送流體與工作流體混合,噴射真空泵的應用範圍受到一定限製。