大氣處理和水處理技術的倡導者,節能環保技術的踐行者
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,對氣體只起輸送作用,可用柏努利方程進行有關計算;鼓風機和壓縮機都是多級,用于產生高壓氣體,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于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后彎的,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;并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,計算輸送系統所需的實際風壓HT’,并按式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范圍,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。
(三)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、螺桿壓縮機等多種型式。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并配置安全閥。
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,由于離心力的作用,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。
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