流体输送机械

 

　　用于流体输送的一类通用机械，其功能在于将电动机或其他原动机的能量传递给被输送的流体，以提高流体的能位（即单位流体所具有的机械能）。流过的单位流体得到的能量大小是流体输送机械的重要性能。用扬程或压头来表示液体输送机械使单位重量液体所获得的机械能；用风压来表示气体输送机械使单位体积气体所获得的机械能。气液两类输送机械的原理相似，但由于气体密度小，且有可压缩性，故两者在结构上有所不同。
　　液体输送机械 　通称泵。在化工生产中，被输送的液体的性质各不相同，所需的流量和压头也相差悬殊。为满足多种输送任务的要求，泵的型式繁多。根据泵的工作原理划分为：①动力式泵。又称叶片式泵，包括离心泵、轴流泵和旋涡泵等，由这类泵产生的压头随输送流量而变化；②容积式泵。包括往复泵、齿轮泵和螺杆泵等，由这类泵产生的压头几乎与输送流量无关；③流体作用泵。包括以高速射流为动力的喷射泵，以高压气体（通常为压缩空气）为动力的酸蛋（因最初用来输送酸的容器，且呈蛋形而得名）和空气升液器。
　　离心泵 　主要工作部件是叶轮和泵壳（图1），叶轮由电动机或其他原动机驱动作高速旋转（通常为1000～3000r／min）。液体受叶轮上叶片的作用而随之旋转。由于惯性离心力作用，液体由叶轮中心流向外缘，在流动过程中同时获得动能和压力能，动能的大部分又在蜗形泵壳中转化为压力能。根据泵内的叶轮数，离心泵可分为单级泵和多级泵。单级泵只有一个叶轮，产生的压头较小，一般不超过150m。多级泵则在同一轴上安装多个叶轮，液体依次通过各叶轮，因而产生的压头较高。离心泵的效率虽稍低于容积式泵，但其结构简单，流量和压头适用范围大,振动小,操作简便。若结构和材料作适当设计和选择，可用于输送具有腐蚀性、含固体悬浮物或粘度较高的各种液体，应用最广。离心泵的压头H_e和效率η随液体流量V而变化（图2）。对应于泵的最高效率点 A的流量和压头，是泵性能的额定值。为节省能耗，泵宜选择在额定值附近运转。靠高速旋转叶轮对液体作功的泵还有轴流泵，在它的泵壳中有高速回转的叶轮。液体受叶轮作用提高了压力能后，沿轴向排出。轴流泵适于输送流量大、压头要求低的液体，如在化工生产中用于液体循环。

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　　往复泵 　主体由活柱（或活塞）、泵缸及单向开启的吸入活门和排出活门组成（图3）。依靠活柱的往复运动和活门的配合动作，液体经吸入活门进入泵缸后，受挤压提高压力能，然后经排出活门流出。与离心泵相比，往复泵可产生高压头，效率较高；但其结构复杂、输送流量较小。往复泵通常用于输送流量不大但要求压头较高或需精确控制流量的清洁液体。输送含固体悬浮物的液体时，可采用弹性隔膜代替活柱（或活塞），这种往复泵称为隔膜泵。与往复泵的作用原理相似的有齿轮泵和螺杆泵。齿轮泵由泵壳和一对互相啮合的齿轮组成（图4）。靠齿轮在旋转时互相脱开和啮合而输送液体，主要用于输送流量小、压头要求较高的粘性液体（如润滑油）。螺杆泵由螺杆和泵壳组成，根据泵的螺杆数，分为单螺杆泵和多螺杆泵。单螺杆泵依靠螺杆在具有内螺纹的泵壳中作偏心转动以输送液体；多螺杆泵则依靠螺杆间相互啮合来输送液体。螺杆泵运转平稳，流量均匀，效率较高；但加工精度要求较高。在化工生产中多用于高粘度液体的输送。

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　　气体输送机械 　常根据进出口气体的压力差，即出口压力的表压（通常以101325Pa为基准）或压缩比（出口气体的绝对压力与进口气体的绝对压力之比）来分类（见表）；也可根据结构和作用原理分类。

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　　离心通风机、离心鼓风机和离心压缩机 　它们的结构和作用原理与离心泵相似。离心通风机的风压低，通常只具有一个叶轮，鼓风机则往往是多级的。通风机和鼓风机的压缩比小，不需要冷却装置，离心压缩机的压缩比大，机器转速很高（可达10000r/min以上），叶轮数也多，而且还设置中间冷却器，将经过几级叶轮压缩的气体冷却，以减少功耗。与往复压缩机相比，离心压缩机的加工要求较高,工作效率稍低,仅适于大气量；但它具有体积小、重量轻、运转平稳、调节容易、维修方便和气体不受润滑油污染等优点，应用日趋广泛。靠高速回转叶轮对气体作功的还有轴流式通风机。其特点是风压小，风量大,主要用于通风换气,如用在凉水塔、空气冷却器中。

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　　往复式压缩机和往复真空泵 　它们的工作原理与往复泵相似。由于气体具有可压缩性，必须尽量减少余隙容积（活塞运动到极限位置时，气缸中未能排出的高压气体所占的容积），以提高气缸容积利用系数（气缸容积的实际利用程度）。当压缩机的总压缩比大于8时,通常采用多级压缩，并在级间设置中间冷却器。往复压缩机现仍广泛应用，特别在压力很高或送气量较小的场合。真空泵通常用单级压缩，压缩比大，对余隙的要求更严。作用原理与往复式压缩机（泵）类似的还有罗茨鼓风机和液环泵等。罗茨鼓风机由机壳和一对转子组成(图5),靠转子的脱开与啮合使气压升高，其出口气压一般不超过 80kPa（表压）。常用的液环泵称为纳氏泵，它由椭圆形泵壳和叶轮组成(图6)。泵内有适量的液体，在旋转叶轮的作用下沿泵体内壁形成液环，靠液环与叶片间形成的若干密闭工作室的容积大小变化,将气体吸入或排出。这种泵可用作真空泵,也可用作压缩机。用作压缩机时出口压力可达 500～600kPa（表压）。

 

　　喷射真空泵 　由喷嘴、混合室与扩散管组成(图7)。当具有一定压力的工作流体经喷嘴流出时，泵内形成真空，将气体吸入。两股流体在混合室内进行动量交换，速度趋向一致，经扩散管时将大部分动能转化为压力能，从而排出泵外。喷射真空泵的工作流体常用蒸汽，也可用水。用蒸汽时称为蒸汽喷射真空泵，用水时称为水喷射真空泵。单级喷射真空泵仅能达到90％的真空度。为获得更高的真空度，可采用多级喷射真空泵。喷射真空泵的优点是结构简单，抽气量大，适应性强；缺点是效率低，能耗大。

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