1、1,项目二 气体物料输送的操作与控制,项目导言,化工生产过程中，气体输送机械应用广泛，类型较多。在工业生产中的应用主要用于： 1.气体输送 为了克服输送过程中的阻力，需要提高气体压力。 2.产生高压气体 一些化学反应或分离过程需要在高压下进行。 3.形成真空 一些单元操作需要在低于常压下进行，需要真空泵从设备中抽出气体以产生真空。,3,一、气体压送机械的分类,1.气体压送机械一般特点：（1）.动力消耗大 气体密度小，对于一定的质 量，流量体积流量很大。因此，体积流量很大，流速比 液体大很多，动力消耗大。（2）.体积庞大 输送体积流量大（3）.参数改变 气体的可压缩性，压力变化的 同时，体积和温
2、度随之改变。,4,气体输送机械,通风机 鼓风机 压缩机 真空泵,2.气体压送机械的分类,出口表压： 压缩比 低于1.5104Pa 小于1.15 1.51043105Pa 1.15-4 3105Pa以上 大于4 将低于大气压的气体 从容器或设备抽到大气中,按结构和作用原理分为离心式、往复式、旋转式和 流体作用式。,5,设备： 离心通风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵,2.气体压送机械的分类,（一）往复压缩机 1.往复式压缩机的基本结构和工作原理,往复式压缩机的结构、工作原理与往复泵类似，依靠活塞的往复运动而将气体吸入和排出。 （1
3、）主要部件 运动机构、气缸部分、机身 （2）工作过程,7,-实际压缩循环,图2-3 实际压缩循环的p-V图,一往复压缩机的基本结构和工作原理,吸气阶段 压缩阶段 排气阶段 余隙气体膨胀,（2）工作过程,余隙：活塞运动到汽缸的最左端（图点3处），压出行程结束，汽缸左侧还有一些容积。余隙的存在有效的保护汽缸内左侧端面受损伤,8,（3）往复压缩机的主要性能参数,1排气量：单位时间排出的气体体积换算成吸入 状态的数值，又称输气量。 2.排气温度经过压缩后的温度。气体被压缩，温度升高， 压缩程度越大，气体温度越高。但温度不能过高，否则会使润滑油分解以致碳化，并损坏压缩机部件。,9,3功率：压缩机在单位时
4、间内消耗的功,4.压缩比表示气体被压缩的程度。压缩比越大，说明气体压强越高，排气温度越高。气体经过一个汽缸压缩后，压缩比一般不超过6。若压缩比过大，会使气体温度很高，功耗增加，而且会使润滑油黏度降低，损坏设备。如果要求压缩比很大，就要多级压缩。,（3）往复压缩机的主要性能参数,10,2多级压缩,当生产过程的压缩比大于8时，工业上大都采取多级压缩。 定义：若干串联的汽缸，将气体分级逐渐压缩到所需的压强，每压缩一次称为一级，在一台压缩机中连续压缩的次数，就是级数。,11,多级压缩的优点是： 避免排出气体温度过高； 提高气缸容积利用率； 减少功率消耗； 压缩机的结构更为合理，从而提高压缩机的经济效益
5、。 多级压缩的缺点： 若级数过多，则会使整个压缩系统结构复杂，能耗加大。,2多级压缩,12,3往复压缩机的类型与选择,（1）往复压缩机的类型 往复压缩机有多种分类方法：,空气压缩机：如空调压缩机 氨气压缩机 氢气压缩机 石油气压缩机 氧气压缩机,处理的气体种类,决定往复压缩机型式的主要根据是气缸在空间的位置，气缸垂直放置的称为立式，水平放置的的称为卧式，由几个气缸相互配置成L型、V形和W形的称为角式。,3往复压缩机的类型与选择,（1）往复压缩机的类型,14,（2）压缩机的选用 (1)根据所输送气体的性质，确定压缩机的种类； (2)根据生产任务及厂房具体条件，选择压缩机的结构型式； (3)根据排
6、气量和排气压力（或压缩比），从压缩机样本或产品目录中选取适宜的型号。,3往复压缩机的类型与选择,（二）离心通风机与鼓风机,风机在化学工业中主要用于排气、冷却、输送等操作单元。离心式风机主要有机壳、叶轮、主轴、密封元件等组成。 1.离心式通风机 一种低压下沿导管输送气体的机械。在化工厂中，特别在高温和毒气浓度较大的车间，常用来输送新鲜空气，排除有害气体和降温等。,16,1.离心式通风机,根据风压的不同，将离心通风机分为三类：,低压离心通风机： 中压离心通风机： 高压离心通风机：,出口风压（表压） 低于1kPa 1 2.94kPa 2.94103 14.7kPa,二、气体输送与压缩机械,1.离心式
7、通风机,（1）结构和工作原理机壳是蜗壳形的，断面沿叶轮旋转方向逐渐扩大，工作原理同离心泵类似，高速旋转的叶轮带动壳内气体作旋转运动，因离心力作用，气体流向叶轮的边缘，气体的压力和速度均增加，气体进入蜗壳形通道时，一部分动压头转化为静压头，叶轮中心处产生低压，将气体吸入。,18,（2）离心通风机的性能参数与特性曲线, 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或m3/s。 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。,1离心通风机,19,全风压由静风压与动风压构成（伯努利方程） :,全风压,动风压,静风压,1离心通风机
8、,20, 轴功率与效率,（2-1）,注意，用式（2-1）计算功率时，HT与Q必须是同一状态下的数值。,1离心通风机,21,离心通风机的特性曲线是出厂前在温度为20的常压下（101.33kPa）实验测定的。离心通风机的特性曲线与离心泵的特性曲线相比，增加了一条静风压随流量的变化曲线，如图2-6所示。,1离心通风机,22,图2-6 离心通风机的特性曲线,1离心通风机,（3）离心通风机的选择 根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压 ，并按上式换算成为实验条件下的风压 。,1离心通风机, 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。 根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机
9、型号。 当1.2kg/m3时，要核算轴功率。,2.离心鼓风机,又称透平鼓风机，基本结构与多级离心泵类似，工作原理与离心式通风机相同。气体由吸气口进入，经过第一级的叶轮和导论转入第二级入口，再依次通过以后的叶轮和导轮，最后由排气口排出。送气量大，但风压不太高，出口表压一般不超过3105Pa，气体的压缩性不高，升温不明显，无须设置冷却装置，各级叶轮直径大致相等。,3.罗茨鼓风机,（1）工作原理类似于齿轮泵 教学化工原理化工原理flash罗茨鼓风机1.swf （2）特性 输风量与转子的回转数成正比，出口安装稳压罐，并配置安全阀，出口阀门不能完全关闭。操作温度不能大于85摄氏度。,4.离心式压缩机（透平压缩机）,主要结构、工作原理与离心鼓风机相似，只是离心压缩机的叶轮级数多，转速较高，因而能产生更高压强。气体压缩性高，体积变化较大，温度升高明显，因此，离心压缩机常分成几段，每段又分为若干级。叶轮直径和宽度逐渐缩小，段间设置中间冷却器，以免气体温度过高。,
