往复式机械制造(气体输送机械有哪些你知道嘛？)

（一）离心式通风机、鼓风和压缩机

通风机都是单级，对气体只起输送作用，可用柏努利方程进行有关计算；鼓风机和压缩机都是多级，用于产生高压气体，压缩机需要采取冷却措施。

离心式气体输送机械和离心泵的工作原理相似，但在结构上随压缩比的变化而有某些差异。

1．离心通风机

风机对单位体积气体所作的有效功称为风压，以HT表示，单位为J/m3＝Pa。根据风压的不同，将离心通风机分为三类：

低压离心通风机出口风压低于0.981×103Pa（表压）；

中压离心通风机出口风压为0.981×103～2.94×103Pa（表压）；

高压离心通风机出口风压为2.94×103～14.7×103Pa（表压）。

（1）离心通风机的结构和工作原理离心通风机的结构和工作原理与离心泵大致相同。低压通风机的叶片数目多、与轴心成辐射状平直安装。中、高压通风机的叶片则是后弯的，所以高压通风机的外形与结构与单级离心泵更相似。

（2）离心通风机的性能参数：离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率和效率。

①风量Q风量是指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，单位为m3/h。

②风压HT是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为J/m3或Pa，习惯上用mmH2O表示。

风机的全风压由静风压与动风压构成，即

HT=(p1－p2)+u22/2（2-33）

通风机铭牌或手册中所列的风压是在空气的密度为1.2kg/m3（20℃、101.3kPa）的条件下用空气作介质测定的。若实际的操作条件与上述的实验条件不同，应将操作条件下的风压换算为实验条件下的风压HT来选择风机，即

HT=HT’(1.2/ρ’)（2-34）

式中

ρ’――操作条件下空气的密度，kg/m3。

③轴功率与效率离心通风机的轴功率为

N=HTQ/1000η（2-35）

式中

N――轴功率，kW；

Q――风量，m3/s；

HT――全风压，Pa；

η――全压效率。

注意，用式2-35计算功率时，HT和Q必须是同一状态下的数值。

（3）离心通风机的特性曲线

通风机出厂前在温度为20℃的常压下（101.3kPa）实验测定其特性曲线。离心通风机的特性曲线与离心泵的特性曲线相比，此处增加了一条静风压随流量的变化曲线。

（4）离心通风机的选择

与离心泵的选择遵循相似的步骤：

①根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压HT’，并按式2-38换算为实验条件下的风压HT。

②根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型。

③根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号。

④当ρ’＞1.2kg/m3时，要核算轴功率。

2．离心鼓风机与压缩机

离心鼓风机与压缩机又称透平鼓风机和压缩机，其结构类似于多级离心泵，每级叶轮之间都有导轮，工作原理和离心通风机相同。离心压缩机的段与段之间设置冷却器，以免气体温度过高。离心鼓风机与离心压缩机的规格、性能及用途详见有关产品目录或手册。

离心式压缩机生产能力大，供气均匀，连续运行安全可靠，维修方便，因而广被采用。

（二）回转鼓风机、压缩机

回转鼓风机、压缩机与回转泵相似。常见的回转式气体压缩机械有罗茨鼓风机、叶氏鼓风机、液环压缩机、滑片压缩机、滚动活塞压缩机、螺杆压缩机等多种型式。本节仅对罗茨鼓风机、液环压缩机作简要介绍。

1．罗茨鼓风机

普通型罗茨鼓风机的主要部件是机壳内有两个特殊形状的转子（常为腰形或三星形）。

罗茨鼓风机的工作原理和齿轮泵相似，两个转子的旋转方向相反，气体从机壳一侧吸入，从另一侧排出。

罗茨鼓风机属容积式机械，其排气量与转速成正比。当转速一定时，风量与风机出口压力无关，表压为40kPa上下时效率较高。

罗茨鼓风机一般用回路调节流量，其出口应安装气体稳压罐并配置安全阀。

2．液环压缩机

液环压缩机又称纳氏泵。它主要由略似椭圆的外壳和旋转叶轮组成，壳中盛有适量的液体。当叶轮旋转时，由于离心力的作用，液体被抛向壳体，形成椭圆形的液环，在椭圆形长轴两端形成两个月牙形空隙。当叶轮回转一周时，叶片和液环间所形成的密闭空间逐渐变大和变小各两次，气体从两个吸入口进入机内，而从两个排出口排出。

液环压缩机内的液体将被压缩的气体与机壳隔开，气体仅与叶轮接触，只要叶轮用耐腐蚀材料制造，则便适宜于输送腐蚀性气体。壳内的液体应与被输送气体不起作用，例如压送氯气时，壳内的液体可采用硫酸。

液环压缩机的压缩比可达6～7，但出口表压在150～180kPa的范围内效率最高。

（三）真空泵

从设备或系统中抽出气体使其中的绝对压力低于大气压，此种抽气机械称为真空泵。从原则上讲，真空泵就是在负压下吸气，一般是大气压下排气的输送机械。在真空技术中，通常把真空状态按绝对压力高低划分为低真空（105～103Pa）、（103～10－1Pa）、高真空（10－1～10－6Pa）、超高真空（10－6～10－10Pa）及极高真空（<10－10 Pa）五个真空区域。为了产生和维持不同真空区域强度的需要，设计出多种类型的真空泵。

化工中用来产生低、中真空的真空泵有往复真空泵、旋转真空泵（包括液环式、旋片式真空泵）和喷射真空泵等。

1．往复真空泵

往复真空泵的构造和工作原理与往复式压缩机基本相同。但是，由于真空泵所抽吸气体的压力很小，且其压缩比又很高（通常大于20），因而真空泵吸入和排出阀门必须更加轻巧灵活、余隙容积必须更小。为了减小余隙的不利影响，真空泵气缸设有连通活塞左右两侧的平衡气道。若气体具有腐蚀性，可采用隔膜真空泵。

2．旋转真空泵

（1）液环真空泵用液体工作介质的粗抽泵称作液环泵。其中，同水作工作介质的叫水环真空泵，其它还可用油、硫酸及醋酸等作工作介质。工业上水循环泵应用居多。

水环真空泵的外壳内偏心地装有叶轮，叶轮上有辐射状叶片2，泵壳内约充有一半容积的水。当叶轮旋转时，形成水环3。水环有液封作用，使叶片间空隙形成大小不等的密封小室。当小室的容积增大时，气体通过吸入口4被吸入；当小室变小时，气体由压出口5排出。水环真空泵运转时，要不断补充水以维持泵内液封。水环真空泵属湿式真空泵，吸气中可允许夹带少量液体。

水环真空泵可产生的最大真空度为83kPa左右。当被抽吸的气体不宜与水接触时，泵内可充以其它液体。

（2）旋片真空泵

旋片泵是获得低中真空的主要泵种之一。它可分为油封泵和干式泵。根据所要求的真空度，可采用单级泵（极限压力为4Pa，通常为50～200Pa）和双级泵（极限压力为（6～1）×10－2Pa），其中以双级泵应用更为普遍。

当带有两个旋片7的偏心转子按图中箭头方向旋转时，旋片在弹簧8的压力及自身离心力的作用下，紧贴着泵体9的内壁滑动，吸气工作室A的容积不断扩大，被抽气体流经吸入口3和吸气管4进入其中，直到旋片转到垂直位置时吸气结束，吸入的气体被旋片隔离。转子继续旋转，被隔离气体逐渐被压缩、压力升高。当压力超过排气阀片2上的压力时，则气体从排气口1排出。转子每旋转一周有两次吸气和排气过程。

两级旋片真空泵中气体从高真空腔A进入低真空腔后再排出泵外。

旋片真空泵具有使用方便、结构简单、工作压力范围宽、可在大气压下直接启动等优点，应用比较广泛。但旋片真空泵不适于抽除含氧过高、有爆炸性、有腐蚀性、对油起化学反应及含颗粒尘埃的气体。

（3）喷射泵喷射泵是利用流动时静压能转换为动能而造成的真空来抽送流体的。它既可用来抽送气体，也可用来抽送液体。在化工生产中，喷射泵常用于抽真空，故它又称为喷射真空泵。

喷射泵的工作流体可以是蒸汽，也可以是液体。图2-49所示的是单级蒸汽喷射泵。工作蒸汽以很高的速度从喷嘴3喷出，在喷射过程中，蒸汽的静压能转变为动能，产生低压，而将气体吸入。吸入的气体与蒸汽混合后进入扩散管4，使部分动能转变为静压能，而后从压出口5排出。

单级蒸汽喷射泵可达到99％的真空度，若要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射泵。

图2-50所示为三级蒸汽喷射泵。工作蒸汽与被抽吸气体先进入第一级喷射泵，混合气体经冷凝器2使蒸汽冷凝，气体则进入第二级喷射泵3，而后顺序通过冷凝器4、第三级喷射泵5及冷凝器6，最后由喷射泵7排出。辅助喷射泵8与主要喷射泵并联，用以增加启动速度。当系统达到指定的真空度时，辅助喷射泵可停止工作。

由于抽送流体与工作流体混合，喷射真空泵的应用范围受到一定限制。