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(共25张PPT)
《化工单元操作》
项目一 流体流动及输送
任务三 熟悉流体输送机械（2）
1．气体输送机械在工业生产中的应用
①气体输送：
压力不高，但量大，动力消耗大
②产生高压气体：
终到设备压力高
③生产真空：
上游设备负压操作
2．气体输送机械的一般特点
①动力消耗大
二、气体输送机械
②设备体积庞大
③特殊性——气体的可压缩性
（1）按终压与压缩比分为：
通风机：
鼓风机：
压缩机：
真空泵：
终压不大于14.7×103Pa (表压)
终压为14.7×103~294×103Pa ，压缩比小于4。
终压在294×103Pa以上，压缩比大于4。
将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。
（2）按结构与工作原理分为：
离心式、往复式、旋转式和流体作用式
3．气体输送机械的分类
（一）通风机
1、离心式通风机
离心式通风机的工作原理与离心泵完全相同。
根据所产生风压大小，离心式通风机可分为：
低压离心通风机，风压低于1kPa（表压）；
中压离心通风机，风压为1～3kPa（表压）；
高压离心通风机，风压为3～15kPa（表压）。
图2-34 低压离心通风机
(1）离心式通风机的结构
a.风量：
指气体通过进风口的体积流量，以Q表示，单位为m3/h或m3/s。气体的体积按进口状态计。
b.风压：
指单位体积的气体通过通风机时所获得的能量，单位为J/m3=Pa，与压强单位相同，以HT表示。取决于风机的结构，叶轮尺寸，转速与进入风机的气体的密度。
（2）离心通风机的性能参数
在通风机的进口截面1-1’和出口截面2-2’间列柏努力方程：
简化为
（p2－p1）称为静风压，以Hst表示。
称为动风压, 以Hk表示。
离心通风机的风压为静风压和动风压之和，称为全风压。
风压与被输送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出风压是按20℃，1.01×105Pa下的空气密度测定的，为1.2kg/m3。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件下的风压HT’换算为试验条件下的风压HT，然后按HT的数值来选择风机。
c.轴功率和效率
离心通风机的轴功率为：
（3）离心通风机的选用
选择离心通风机的主要步骤为：
a.根据工艺条件计算系统所需风量与风压。
b.根据气体的种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）与风压范围，确定风机的类型。
c.据所要求的风量与全压，从产品样本或规格目录中的特性曲线或性能表格中查得适宜的类型与机号。
（二）鼓风机
（1）离心鼓风机
离心鼓风机外形与离心泵相象。蜗壳形的通道为圆形，但其外壳直径与宽度之比较大，叶轮上数目较多，转速较高并且有一固定的导轮。图为一台五级离心鼓风机的示意图。气体由吸入口进入后，经过第一级的叶轮和导轮，然后转入第二级叶轮入口，再依次逐级通过以后的叶轮和导轮，最后由排气口排出。
离心通风机的送气量大，但所产生的风压仍不太高，出口表压强一般不超过294×103Pa。由于在离心鼓风机中，气体的压缩比不高，所以无需设置冷却装置，各级叶轮的直径也大致上相等。
2. 罗茨鼓风机
化工生产中，罗茨鼓风机是最常用的一种旋转式鼓风机，其工作原理与齿轮泵相似。如图1—76所示，机壳内有两个渐开摆线形的转子，两转子的旋转方向相反，可使气体从机壳一侧吸，从另一侧排出。转子与转子、转子与机壳之间的缝隙很小，使转子能自由运动而无过多泄漏。
属于正位移型的罗茨风机的风量与转速成正比，与出口压强无关。该风机的风量范围为2～500m3/min，出口表压可达80kPa，在40kPa左右效率最高。该风机出口应装稳压罐，并设安全阀。
流量调节采用旁路，出口阀不可完全 关闭。操作时，气体温度不能超过85℃，否则转子会因受热臌胀而卡住。
（三）压缩机
1、往复式压缩机
与往复泵有什么不同
依靠活塞的往复运动将气体吸入和压出，主要部件有气缸、活塞、吸气阀和排气阀。
图2-33 单缸往复压缩机的往复循环
工作循环
1、压缩过程 a
2、排气过程 b
3、余隙容积的膨胀过程 c
4、吸气过程 d
多级压缩
通常，压缩机中一级的压缩比以4～7为宜，若生产上需要压缩比很大时，则需进行多级压缩;
多级压缩的优点是：①避免排出气体温度过高；②提高气缸容积利用率；③减少功率消耗；④压缩机的结构更为合理,从而提高压缩机的经济效益。但若级数过多，则会使整个压缩系统结构复杂，能耗加大。
2、离心压缩机
又称透平压缩机。它的主要结构和工作原理与离心鼓风机相似。离心压缩机的特点是叶轮级数多，通常在10级以上，叶轮转速高，一般为5000r/min以上。这样可以产生很大的出口压强，且由于压缩比高，气体体积缩小很多，温度升高大。因此压缩机都分成几段，每段包括若干级。叶轮的直径逐级缩小。叶轮宽度也逐级略有缩小，在各段之间设有中间冷却器。
优点：具有体积小、重量轻、运转平稳，流量大而均匀，易损部件少，调节容易、维修方便、压缩气可不受油污染等一系列优点，但也存在着制造精度要求高，不易加工，给气量变动时压强不稳定，负荷不足时效率显著下降等缺点。
(四）真空泵
（一）水环真空泵
特点是结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命长、操作可靠。它适用于抽吸含有液体的气体。但是它的效率很低，约为30％—50%，所产生的真空度受泵内水温的控制。
（二）往复式真空泵
真空泵在低压下工作，气缸内外压差很小，所用阀门必须更加轻巧，启闭方便。
从设备中或系统中抽出气体，使其处于绝对压强低于外界大气压的状态，所用的输送机械称为真空泵。实质上真空泵也是气体压缩机械，只是它入口压强低，出口为常压。
3. 喷射泵
喷射泵是利用高速流体射流时静压能转换为动能而造成的真空将气体吸入泵体，在泵内与射流流体混合，气体及工作流体一并排出泵体。
喷射泵的工作流体可以是水，也可以是蒸汽。单级蒸汽喷射泵可以达到90%的真空度，为要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射泵。
喷射泵结构简单，无运动部件；但效率很低，一般只能达到25%~30%左右，工作流体消耗很大，由于抽送液体与工作流体混合，其应用范围受到一定的限制。
三、输送机械的节能
泵与风机在化工生产中被广泛应用，但能耗较大，它们的耗电量一般都为全厂用电量的70％～80％。
①减少管道阻力。如果管道设计不合理，则流体在管道中通过时阻力增大，造成压头或扬程损失，并浪费电能。
②采用高效节电泵与风机，淘汰低效老式泵与风机。
③正确选择泵与风机的电机的功率，防止“大马拉小车”现象
④生产中，采用调速装置调节流量和风量。因为泵与风机的轴功率与其转速的三次方成正比，尽量不要采用调节节流阀或风挡门的方法调节流量和风量。
⑤生产中，调节控制好流量和风量，使泵与风机在效率较高的区域运转。
⑥加强泵与风机的管理，维护、保养及时，降低轴封和轴承的摩擦损失，减少物料泄漏。
任务四 离心泵的操作
一、操作方法（单级离心泵、多级离心泵)
1. 运行前的准备工作
2. 启动
3. 正常运行
4. 停车
二、故障分析及处理
三、安全生产
保证泵的安全运行的关键是加强日常检查，包括：定时检查各部轴承温度；定时检查各出口阀压力、温度；定时检查润滑油压力，定期检验润滑油油质；检查填料密封泄漏情况，适当调整填料压盖螺栓的松紧程度；检查各传动部件有无松动和异常声音；检查各连接部件的紧固情况，防止松动；泵在正常运行中不得有异常振动声响，各密封部位无滴漏，压力表、安全阀灵活好用。
用泵输送可燃液体时，其管内流速不应超过安全速度。

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