大气处理和水处理技术的倡导者,节能环保技术的践行者
气体输送机械的基本结构、工作原理与液体输送机械大同小异,它们的作用都是对流体作功以提高其机械能(主要表现为静压能)。
(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0.981×103 Pa(表压);
中压离心通风机 出口风压为0.981×103 ~2.94×103 Pa(表压);
高压离心通风机 出口风压为2.94×103 ~14.7×103 Pa(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℃、101.3 kPa)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。
(三)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。
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