化工原理(1).ppt

1、第 2 章 流体输送机械,流体从低处到高处，从低压到高压，克服阻力，都需设备提供能量。流体输送机械是向流体作功以提高流体机械能的装置。通常把输送液体的机械称为泵，把输送气体的机械按各种不同的工作状况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。,流体输送机械的分类： 液体( 泵) : 水泵，油泵，泥浆泵，耐腐蚀泵，高粘度泵，高（低）温泵。气体： 通风机 出口压强 15 kPa 鼓风机 出口压强 15kPa 至 35kPa 压缩机 出口压强 35kPa 真空泵 入口压强 低于常压(大气压）叶片式：离心式(鼓风机，水泵)，轴流式（电风扇），容积式：活塞式及其它形式如磁力泵等。,2.1 离心泵,2.1.

2、1 离心泵的工作原理和主要部件,液体随叶轮旋转，产生的离心力，使流体在蜗壳内获得能量而流出。同时因叶轮中心排出液体后形成低压区，吸入管的液体在压差作用下被吸入叶轮内。,1. 离心泵的工作原理,离心泵主要由旋转的叶轮和固定的泵壳构成。叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电动机带动旋转。泵壳的吸入口与吸入管路相接，在吸入管路的底部装有底阀。泵壳的排出口与排出管路相接，排出管路只装有调节阀。,2. 离心泵的主要工作部件,敞开式和半开式叶轮由于流道不易堵塞，适用于输送含固体颗粒的悬浮液，但效率较低。一般离心泵都采用封闭式叶轮，效率高，适于输送清洁液体。食品工业所用的离心式卫生泵，因考虑到卫生和经常

3、清洗的要求，常采用叶片少的封闭式叶轮。,1) 叶轮 叶轮是离心泵的核心部分。敞开式：叶轮的前后都没有盖板的；半开式：只有后盖板而没有前盖板；封闭式：前后都有盖板 。,2) 泵壳,为了减少流体直接进入蜗壳时因碰撞引起的能量损失，有的离心泵在叶轮和泵壳之间装有固定的导轮，导轮有许多逐渐转向的流道，具有缓和流体直接进入泵壳的作用，使流体因碰撞引起的能量损失减少，使由动能向静压能的转换更为有效。,离心泵的泵壳为蜗壳形，叶轮装入泵壳后就形成一个截面逐渐扩大的蜗壳形通道，可将从叶轮抛出的高速液流的动能逐渐转化为静压能。,3) 轴封装置,机械密封：又称端面密封，它靠旋转轴上两个圆环端面的接触压力进行密封，接

4、触压力在一般的结构中来自弹簧的作用力。机械密封元件主要由动环和静环组成，它们的接触面就是密封面。机械密封的性能比填料密封更好。,轴封：旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封。作用：是防止泵内高压液体的泄漏及空气从外面漏入泵内负压空间。填料密封：由填料套、填料环、填料和压盖等组成。填料多用浸渍石墨的石棉绳或包有抗磨金属的石棉填料。,2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线,1. 离心泵的性能参数,1) 泵的压头(H) 泵的压头也称泵的扬程，是泵给予单位重量(N)液体的有效能量，其单位为m。,(J/kg),(m),泵的压头表现为：(1)将液体的位压头提高 z；(2)静压头提高 (pDpa)/g；(3)

5、抵偿了吸入管路的压头损失hfs和排出管路的压头损失hfD,(m),(m),2) 泵的流量Q(Vs),流量(Vs) ：泵在单位时间内排出的液体体积，单位为m3/s (m3/h),3) 泵的功率和效率有效功率（Ne） ：单位时间内液体流经泵后实际所得到的功,轴功率（N） ：泵轴从电动机得到的实际功率，因容积损失，水力损失和机械损失，轴功率有效功率,效率（ ） ：泵的有效功率与轴功率之比=Ne/N= 6090,2. 离心泵的特性曲线,1离心泵的特性曲线 泵在一定的转速下，压头、功率、效率与流量之间的关系曲线（H-Q、N-Q和-Q曲线），用实验测算、标绘而成。,H-Q曲线：Q增大 ，H缓慢减少；可在排

6、出管路安装阀门调节流量。,N-Q曲线：Q=0，功率最小；离心泵启动时，应关闭出口阀。,-Q曲线：有一泵的最高效率点，是泵运转的最佳工况点，也是泵的设计工况点。泵在此点操作时，机械能损失最小。泵铭牌上标明的参数是最高效率点时的流量Q和压头H。选用泵时，应尽量使所选的泵在最佳工况点附近范围内操作。,3液体性质对离心泵性能曲线的影响,离心泵生产厂家所提供的特性曲线，一般是在一定的转速下，用常温清水测定的。实际使用时，若转速改变或液体性质与清水的性质相差较大，就应考虑转速或液体性质对离心泵特性曲线的影响，并对原特性曲线进行修正。 (1)液体密度的影响 (2)液体粘度的影响 (3)转速的影响,不论何种泵

7、，都靠贮液槽液面与泵进口处的压强差将液体吸入泵内。 泵的安装高度(即吸上高度)：泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离（Zs, m ）。 泵的安装高度直接影响到泵的吸液性能。,us2/2g，Hfs变化不大，pa一定，ps越小，安装高度越大。,吸入压差若表示为水柱高度Hs，则称为吸上真空度，,2.1.4 离心泵的汽蚀现象和允许安装高度,吸上真空度：,ps的降低是有限度的，ps降低到与被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压pv相等时，吸上真空度就达到最大的临界值Hsmax，即最大吸上真空度：,汽蚀现象：当吸上真空度达最大值（泵的入口压强等于或小于输送温度下的饱和蒸汽压）时，液体就要沸腾汽化，产生大量汽

8、泡，汽泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向原汽泡所占空间，产生极大的冲击频率和压强，引起震动和噪音，材料表面由点蚀形成裂纹，致使叶片受到严重损伤。,允许吸上真空度 Hsp ：为了保证离心泵不产生汽蚀现象，必须使泵内最低压强处的压强大于液体在该温度下的饱和蒸汽压。为此，目前我国生产的离心泵，规定在吸上真空度上，留有一定的安全量： HspHsmax (m) 离心泵的允许吸上真空度与泵的结构，输送液体的物性及当地大气压有关，一般出厂以20清水，10m(水柱)的大气压来测定。如果实际情况不符则要校正。允许安装高度 Zsp ：,2.1.5 离心泵的工作点

9、、流量调节,1. 离心泵的工作点 液体输送系统是由泵和管路系统所组成。泵的特性曲线是泵本身所固有的性能关系曲线，它与管路系统无关。但是，当泵与一定的管路系统相连接并运转时，实际的工作压头和流量不仅与泵本身的性能有关，还与管路特性有关。泵和管路相互制约，其工作性能参数不仅要符合泵的特性曲线，还要满足管路特性曲线。,2. 管路特性曲线 在管路条件(即系统进出口压强，升扬高度，管长，管径，管件型式、大小、个数，阀门开启度等)一定的情况下，管路系统中被输送液体的流量与流过这一流量所必需的外加能量的关系。在图示的两截面间列柏努利方程：,(m),在同一图上画出泵的特性曲线和管路特性曲线，交点M为泵的工作点

10、。使工作点恰好位于该泵最高效率点附近范围内，这是选泵的主要原则。,定值,与流量有关,若流体在管路中的流动进入阻力平方区，为常数，可得管路特性方程(抛物线方程)：,3. 离心泵的流量调节,离心泵在一定的管路中工作时，所提供的流量不一定与输送任务的要求正好相符；在生产过程中也会出现因生产任务发生变化而与泵的原流量不相符的情况；因此都需要对流量进行调节。而流量的调节实际上是改变工作点的问题。由于工作点是泵特性曲线和管路特性曲线的交点，故只要改变二曲线之一，就可达到调节流量的目的。一般有以下三种方法：,1) 改变阀门的开度（改变管道特性）2) 改变泵的转速（改变泵的特性）3) 改变叶轮直径（改变泵的特

11、性）,2.1.6 离心泵的类型、选择与使用,1. 离心泵的类型 离心泵的种类很多，总体上分为清水泵、耐腐蚀泵、油泵等。每一类型中又有许多系列，如按吸入方式可分为单吸式泵和双吸式泵；按叶轮数目可分为单级泵和多级泵。,1) 清水泵 清水泵应用最广，输送液体是水或物理性质、化学性质类似于水的清洁液体。常用的清水泵有IS型、S型和D型或DG型多级泵。 IS型系列泵为单级单吸离心泵：该类离心泵适于输送介质温度不超过80。叶轮采用闭式叶轮，进口直径为50200mm，流量6.3 400m3/h，扬程5125m。,型号意义：以IS-50-32-125为例，IS为国际标准单级单吸清水离心泵：50为吸入口直径(m

12、m)；32为泵出口直径(mm)；125为泵叶轮外径(mm)。,S型系列泵为双吸泵：该类离心泵适宜于流量大但扬程不太高的场合。进口直径为100500mm，流量为722020 m3/h，扬程为12125m。 型号意义：以150S78A为例，150为泵入口直径(mm)；S为单级双吸离心泵；78为设计点扬程(m)；A为泵叶轮外径经第一次切削。,2) 食品流程泵 食品流程泵广泛用于饮料、酿酒、淀粉、酱品、粮油加工等工业部门。常用的SHB型泵为单级单吸悬臂式离心泵：叶轮采用半开式，适用于输送悬浮液或含悬浮颗粒的液体。全系列流量范围为80600 m3/h，扬程1625m。输送介质温度为-20105。 型号意

13、义：如：SHB125-100-250-(102)SI，SHB表示食品流程泵；125表示泵入口直径(mm)；100表示泵出口直径(mm)；250表示叶轮直径(mm)；102表示材质代号；SI表示密封型式。,2. 离心泵的选择,为了便于选用，泵的生产厂家将同一类型各型号泵的高效率范围的一段H-Q曲线绘在一个总图上，制成系列特性曲线图供用户选泵时参考。,离心泵的选型原则和方法： 根据被输送液体的性质和生产工艺要求确定泵的类型。 根据要求的流量、扬程范围在产品样本中选择合适的型号。 所选择泵的流量、扬程一般比实际需要值稍大，并应在泵的高效率范围内工作。,IS型水泵系列特性曲线图,例题1-12,拟选用一

14、离心泵满足下述输水任务：要求输水量为25m3/h，钢管输送管路总长为30m，采用Dg70mm有缝钢管，管路上有底阀、闸阀、摇板式止逆阀各一个，90弯头3个，用水处离水源液面的垂直高度为25m。试选出合用的离心泵型号。,解 （1）局部阻力系数： 底阀8.5，闸阀(半开)4.5，止逆阀2，弯头1.1，出口1，进口0.5 =8.5+4.5+2+31.1+1+0.5=19.8,查得：=0.027,/d=0.0002/0.07=0.00286,（2）计算Re和查：,（4）计算所需泵的压头：,（5）选泵的型号：,IS 65-50-160,（3）计算摩擦损失：,3. 离心泵的安装和使用,离心泵的安装和使用应

15、参考厂家提供的产品说明书，其注意事项为： 泵的安装高度必须低于允许值； 吸入管路须有底阀，离心泵启动前必须使泵内灌满所 输送液体； 离心泵应在出口阀门关闭时启动，使启动功率最小； 停机前应先关闭出口阀门，或在出口管上装单向阀，以免管路内的液体倒流入泵内，使叶轮受冲击而损坏； 运行中应定时检查、保养并注意润滑。,2.2 其他类型泵,按泵的工作原理分类：叶片式泵（离心力作用）：离心泵、轴流泵、漩涡泵容积式泵（容积改变挤压作用）：活塞泵、转子泵按泵的用途分为：清水泵、泥浆泵、油泵、耐腐蚀泵按结构特点分为：悬臂式水泵、齿轮油泵、螺杆泵等。2.2.1 叶片式泵 叶片式泵的主要工作部件为叶轮和泵壳。按液体

16、在叶轮上的流动情况又分为离心泵、混流泵、轴流泵和漩涡泵。,1.轴流泵,轴流泵的叶轮是具有扭曲叶片的开式叶轮，液体在叶轮中的运动与在螺旋表面上的运动相似，即一方面沿轴前进，同时还绕轴旋转。 轴流泵能在低压头下保证大流量，适于用作给水泵、排水泵、冷却水泵和循环水泵等。,轴流泵的特性： 压头随流量的增加而急剧降低。流量为零时，压头达最大值，最大压头可达到效率最高时压头的1.5 2倍。 功率随流量减少而急剧增加。流量为零时，功率可能超过最高效率时的2040。所以轴流泵的启动不应将出口阀关闭，否则将引起电动机的过载。 轴流泵的效率较高，可达90，但最高效率点左右效率降低很快。因此，采用调节阀调节流量是很

17、不经济的，一般常用其他方法。有时，如嫌流量过大，宁可把部分液体自支路阀放走。,2.漩涡泵,漩涡泵是一种特殊形式的离心泵，它是由叶轮及与其成同心圆的泵壳所组成。漩涡泵的主要特点是扬程高，流量小，适于输送粘度不大的清洁液体。,2.2.2 容积式泵,容积式泵亦称正位移泵（运动部件的位移）。它是根据泵内工作室体积的周期性变化，将液体吸入、压出。这类泵有往复泵、齿轮泵、螺杆泵和滑板泵等。1.往复式泵 往复式泵主要由泵体、活塞和单向阀门所构成。活塞则由曲柄连杆机构所带动而作往复运动。往复式泵可按活塞的构造分： 柱式活塞泵，或称活柱泵或柱塞泵。 盘式活塞泵，或简称活塞泵。 隔膜泵。,往复式泵的特点：利用活塞

18、对液体直接作功，将能量以压力能的形式传递给液体。,单作用泵理论流量：,双作用泵理论流量：,2. 旋转式泵,1) 罗茨泵2) 滑板泵3) 齿轮泵4) 螺杆泵,3. 正位移泵的特性,容积式泵是以其运动部件的位移形成工作容积的周期性改变，将液体吸入、压出，不论运动件的运动形式是往复式或旋转式，这种正位移特性是共同的。,重要特性：在一定的转速下，泵的理论流量为常数，而与压头没有直接的关系。泵所发出的压头大小取决于泵外系统的需要，而泵能供给的最大压头则取决于泵的机械强度和原动机的动力。,1) 流量特性 正位移泵的瞬时流量都有其不同程度的不均匀性。 泵的单位时间平均理论流量保持恒定。 正位移泵可以满足所需

19、压头变化很大而又要保持恒定流量的输送系统的要求。,2) 流量调节的特点 因为流量的恒定不变，如果采用出口阀门来调节流量，则在阀门关小的同时，压头随之升高至泵的强度和原动机功率所不能允许的程度，以致最后引起破坏。所以这类泵一般多采用安装支路阀来调节流量。,4) 操作特性 正位移泵也是借助液面上方的压强来吸入液体，所以其吸口高度也有一定的限制，且具有自吸作用，启动前不必灌液。应该指出的是：大多数正位移泵的安装高度计算法与离心泵相同，所不同的是单动往复泵，因其流量不均而产生惯性损失，计算时要考虑这一点。,3) 压头的特性 因压头随系统的需要而变化，泵的工作安全问题极为重要。为此，生产厂就根据泵的结构

20、强度和功率大小，规定了额定的压头值(排出压强)。,2.3 气体输送和压缩机械,气体也是流体，气体输送与液体输送有较多的相似及共同之处，由于气体是可压缩流体，压力变化引起的气体体积和温度改变等是其特性，且气体的输送和压缩两者紧密关联。气体的输送和压缩机械按其终压或压缩比分成四类： 通风机：终压14.7103Pa(表压)， 压缩比为11.15。 鼓风机：终压为14.7300103Pa(表压)， 压缩比为1.154。 压缩机：终压300103 Pa(表压)，压缩比大于4。 真空泵：终压为9.8104Pa，造成负压， 压缩比由真空度定,2.3.1 通风机、鼓风机的类型,通风机有离心式和轴流式两种。轴流

21、式通风机所产生的风压较小，一般用作通风。离心式通风机则较多地用于气体的输送。鼓风机有离心式和旋转式两种，旋转式的最为常见。1. 离心式通风机和轴流式通风机通风机： 离心式 低压(0.98103Pa ) 中压(0.98 2.94103Pa ) 高压(2.94014.7 103Pa ) 轴流式 0.98103Pa,离心式通风机的工作原理和结构类似离心泵，主要由叶轮、机壳和机座组成。叶片形状：后弯叶片适用于中压及较高压强。径向叶片应用于风压较低的场合。前弯式叶片，在相同输气压强下与后弯及径向的相比，其叶轮的直径和转速可以小些，但出口速度较大，损失也较大，故效率一般较低。,如果前弯叶片多而短，则所产生

22、的风压较低，而风量却较大。一般离心式通风机的叶轮多为前弯式，主要是为了减小通风机的尺寸和尽可能降低转速。,离心式通风机的机壳也呈蜗壳状，机壳断面有方形和圆形两种。一般低压和中压多为方形，高压多为圆形。,2. 离心鼓风机和旋转鼓风机,离心鼓风机的结构原理与离心通风机相似，一般为多级式，即：将几个叶轮串联在一起，风压逐级增加。,特别适用于要求稳定风量的工艺过程。旋转鼓风机的主要缺点是在压强较高时，泄漏量大，磨损较严重，噪音大。旋转式鼓风机中最常用的是罗茨鼓风机。,旋转式鼓风机的主要部件是一个或一对旋转的转子。它没有活塞或阀门等装置，其性能特点是风量不随阻力大小而改变，俗称“硬风”。,2.3.2 通

23、风机的性能和选择,1. 通风机的性能1) 通风机的性能参数（风量、全风压、静风压、轴功率、效率）(1）风量Q：单位时间内流过通风机的气体体积(吸入状态)，其单位为m3 / s（或m3 / h）。(2）风压HT：单位体积（1m3 ）的气体流过通风机所获得的机械能，其单位为Pa ( J/m3或N/ m2)，习惯上还用mmH2O表示。,若在通风机的进口和出口处取两截面，并在截面间列柏努利方程：,0,0,全风压 = 静风压 + 动风压,风压随进入风机的气体密度而变。风机样本和性能表上的风压，是以20 、1.013105Pa的标准工况下空气（密度0=1.2kg/m3）测得的，如果实际被输送气体密度与此相

24、差较大，应将实际风压HT校正为标准工况下风压HT20 ，然后按HT20来选用通风机。,(3）有效功率为：,(4）效率（设其轴功率为N）：,2) 通风机的特性曲线,通风机的特性曲线是在通风机的尺寸一定、转速一定、被送气体密度一定时的各参数与风量的关系曲线，包括：,全风压与风量HT-Q曲线；静风压与风量Hst-Q曲线；轴功率与风量N-Q曲线；效率与风量-Q曲线。,3) 通风机的综合特性曲线图,同一类型各通风机的最高效率范围的特性曲线段,2. 离心通风机的选择,离心通风机的选择与离心泵相类似，其步骤如下： 根据柏努利方程计算输送系统所需的实际风压HT ，再将HT换算成标准工况下的风压HT20。 根据

25、所需输送的气体性质(如洁净气体、含尘气体、腐蚀性气体等)与风压范围，确定风机的类型。 根据以进口(吸入)状态计的实际风量与标准工况下的风压HT20 ，从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表中选择合适的型号。,例题1-33 要向一流化床反应器输送30的空气，所需风量为16000m3h，已知反应器上部的表压为100mmH20，通风机出口至反应器上部的流体阻力损失为50mmH2O，当地大气压强为720mmHg（汞柱），试选择一适宜的风机。 解：选截面如图，两截面间列柏努利方程：,0,u1=u2 0,查在0，760mmHg时，空气的密度为1.293kgm3，今操作状况为30 及720mmHg，空气的

26、密度为:,由附录三选离心通风机为： 4-72-118D,20 及760mmHg标准工况下的全风压：,2.3.2 压缩机,1. 热力学第一定律用于封闭体系(1)封闭体系热力学第一定律解析式封闭体系： 与外界无物质交换的热力体系。 设以lkg工质为基准，体系从外界吸收热量dq，气体膨胀推动活塞对外作功dw。与此同时，气体的热力学能的增加为de，根据热力学第一定律，应有：,dqde+dw =de+pdv (J/kg),在封闭体系内，加给气体的一定热量，等于气体热力学能的增加和对外所作膨胀功之和。气体吸热为正，放热为负；热力学能增加为正，减少为负；膨胀功为正，压缩功为负。,dqde+dw =de+pd

27、v (J/kg),(2)封闭体系热力过程的分析,1定容过程（ 1=2 ） -气体体积保持不变的热力过程。功交换： d0 w=pd0热交换： dq=de q=ecv(T2T1) 加给气体的热量等于气体热力学能的增加，pv图上的过程线是一条垂直线。,dq=de+pdv (J/kg),2定压过程（ p1=p2 ）-气体压强保持不变的热力过程。功交换：wpdp( 21) R(T2T1)热交换： dq=de +pd qcv(T2T1)+R(T2T1)cp(T2T1) h 2h1 dh,加给气体的热量等于气体焓值的增加，在pv图上过程线为一条水平线。,3定温过程（T1=T2)-温度保持不变的热力过程。功交

28、换：wpd=RT(1/)d =RTln(2/1) =RTln(p1 / p2)热交换： q= e +w= RTln(p1 / p2) 定温过程中对封闭体系的加热量等于膨胀功，在pv图上的过程线为一等边双曲线。,4定熵过程（绝热过程：dq=0 ）-体系对外没有热交换的热力过程。,将cv +Rcp，cp / cvk代入：,热交换：q=0,功交换：,绝热过程中的膨胀功等于气体热力学能的减少，在pv图上的过程线为一不等边双曲线。,5多变过程,上面四种基本热力过程的过程线可以用一个具有普遍形式的方程来表达：,功交换：,m：多变指数定容过程：m定压过程：m0定温过程：m1绝热过程：mk,热交换：,-多变比

29、热,2. 往复式压缩机的原理,往复式压缩机（活塞式压缩机）主要由气缸、活塞、进气阀、排气阀构成。活塞通过曲柄连杆作往复运动吸入压缩气体。,(1)压缩机理想工作循环活塞行程：气缸内形成真空，进气阀打开，气体进入气缸。活塞行程：进气阀关闭，气缸中气体受压缩，气体压缩到一定程度，排气阀打开，气体被排出气缸。工作循环：活塞往复一次。,假定：气缸中气体没有任何泄漏损失；气体流经气阀时没有流动阻力。进气和排气过程中，气体的压强和温度均保持不变。余隙容积等于零。 -理想工作循环,理想工作循环的四个过程：1吸气过程：当活塞向右移动时，进气阀打开，气体在恒定的压强p1下进入气缸，气体比容：01； 功交换： w1

30、=p1(10)= p11,2压缩过程：活塞向左移动，气阀关闭由于气缸容积缩小，气体被压缩： p1p2；比容:1 2 ；,功交换：w2=pd,4瞬时降压：在排气完了活塞又要右移开始吸气的瞬间，气缸内压强的突变： p2 p1 。,3排气过程：这时气体压强升高到p2，排气阀打开，气体在恒定压强p2下被排出气缸，2 0 ；,功交换：w4= 0,功交换：w3=p2(02) = p2 2,工作循环的功交换：w=w1+w2+w3+ w4= p11+pdp221）压缩过程为定温过程时：,3）压缩过程为多变过程时：,2）压缩过程为绝热过程时：,(2)压缩机的实际工作循环,实际压缩循环：由于存在余隙，压缩机的吸气

31、量将减少。实际工作循环与理想循环的主要区别：1吸气过程;2压缩过程3排气过程;4余隙气体膨胀过程,实际工作循环的功交换(压缩和膨胀为绝热)：,还有如下的因素对压缩循环产生影响：气体流经阀时总有一定的阻力；气缸与气体的传热情况；气流中涡流损失；气体的泄漏等。,1）余隙系数 ：余隙容积与活塞推进一次所扫过的容积之比，一般为0.050.16。,2）容积系数0：吸入气体体积与活塞扫过的体积之比，表示余隙气体膨胀对吸入气体减少的影响。,若压缩和膨胀都是绝热过程：,(3)往复式压缩机的生产能力,- 压缩机单位时间内的排气量（m3/min） 。 因为气体体积随温度而变化，故表示压缩机的生产能力都是将排出气体

32、体积折合成在吸入压强和温度下的体积。单动往复式压缩机的理论生产能力：,Vh：压缩机气缸的工作容积，m3 D：活塞直径，m S：活塞冲程(行程)长度，m n：活塞每秒钟往复次数，1/s,a:送气系数； 0：容积系数； p：压强系数 T：温度系数； L：泄漏系数,实际生产能力：,d：活塞杆直径，mZm ：气缸数,双动多缸压缩机的理论生产能力：,(4)往复式压缩机的功率和效率,压缩机的理论功率:,压缩机的轴功率:,3. 往复式压缩机的类型及其他型式压缩机,(1)多级往复式压缩机1）避免排出气体温度过高2）减少功耗，提高经济性3）提高气缸容积利用率4）压缩机结构更合理,(2)往复式压缩机的分类及选择,

33、压缩机分类方法很多: 按压缩机气缸构造分：单动式，双动式 按压缩级数分：单级、双级和多级。 按压缩气体终压分：低压(1MPa以下)、中压(110MPa)、高压(10MPa以上) 按生产能力分：小型(10m3/min以下)、中型(1030m3/min)、大型(30m3/min以上) 按气体种类分：空气压缩机、氨压缩机、氟里昂压缩机等。 按气缸布置分：立式、卧式 、多缸L型、 V型、W型、S型等。,选用压缩机时，首先根据用途，主要是由气体性质决定压缩机的种类。然后根据生产能力，确定压缩机的排气量，以及根据工艺要求确定压缩机的排气终压。 在决定压缩机排气量时，应考虑气体在贮存和输送管道中的泄漏损失，

34、同时，为了供气安全，还应有一定的余量。所以一般在选择压缩机排气量时应比实际需要的用气量大2030。选择压缩机的终压时，应根据工艺要求的气体压强，并考虑输气管道压力损失。,(3)其他类型压缩机,1离心式压缩机2液环式压缩机,2.3.4 真空泵,真空泵是真空获得设备，它在工业上的应用极为广泛。许多单元操作如过滤、脱气、成型、包装、冷却、蒸发、结晶、造粒、干燥、蒸馏以及冷冻升华干燥等大都采用真空作业法。 食品工业上应用的一般真空操作所涉及的范围为粗真空和中真空。但是随着食品工业不断采用新工艺和新技术，真空作业已伸入到高真空的范围。,通常真空区域可分为五个范围，国际上多采用的划分是： 粗真空：绝对压强

35、为133.3101300Pa 中真空：绝对压强为0.1333133.3Pa 高真空：绝对压强为1.3331060.1333Pa 超高真空： 绝对压强为1.33310101.333106pa 极高真空：绝对压强低于1.3331010pa,1) 有关真空泵和真空系统的基本概念,1极限压强：-极限真空，在无漏气的条件下，泵经过长时间抽气以后可能达到的最低压强。2抽速：-抽气速率，是指抽气装置在泵入口压强下单位时间内通过泵入口截面的气体体积。以Sp表示，单位为m3/s或 m3/h 。 Sp= dV/dt,因为抽速总是与一定的吸入状态有关，所以表示抽速时，应注明泵入口所对应的压强。一般如不单独说明，抽速

36、都是指对应吸入状态下的最大抽速。,S,q= qv = Sp =Sppp则有：ppp；SSp,S,说明真空泵的抽速应大于真空室所需的抽速。,3流量：-流通量，抽速与泵入口压强的乘积，以qv 表示：,qv=pp Sp （ Pam3/s）,真空泵通过管道与真空室联接，管道对气体流动产生阻力，亦即在管道的两端(真空室与泵进口间)产生压降。因此真空室的抽速S与真空泵的抽速Sp是不同的。稳定操作时，根据连续性方程，真空室的流量q与真空泵流量qV相等，即：,4流导：-单位时间内导管的气体通导能力，以C表示(m3/s) 。5流阻：-流导的倒数，流阻表示管道对流体的阻力。表示流阻的通式为：,由于Sp0, SSp

37、;只有CSp时,才有S Sp.,真空系统基本方程式：,S,6真空产生率：表示单位时间内泵所抽吸气体的质量。7起始压强：表示泵正常工作的压强。不同的泵有不同的起始压强，有的泵在大气压下就能正常工作，有的则必须在一定的真空度下才可以正常工作。8最大排气压强：又称临界反压强。它表示泵正常工作所允许的排气压强。当泵出口压强超过此值时，泵便失去抽气能力。,2 )真空泵的分类,1按性能特点和用途分类(1)低真空泵 常见的有往复式真空泵、旋转式真空泵、水环式真空泵、喷射式真空泵以及吸附式真空泵。(2)中真空泵 常见的有罗茨真空泵、多级喷射式真空泵等。(3)高真空泵 各种扩散泵及分子泵等属于高真空泵。(4)超

38、高真空泵 超高真空泵主要有离子泵、低温泵等。,2按结构特点分类(1)机械式容积真空泵 这种泵是靠机械动作使泵腔工作容积周期变化来实现抽气作用的。如往复式真空泵、旋转式机械泵等都属于此类泵。(2)射流式真空泵 这种泵没有机械运动部件，主要靠通过喷嘴的高速射流来抽真空。属于这类泵的有水蒸气喷射泵、空气喷射泵、水喷射泵以及各种扩散泵等。(3)其他类型真空泵 这类泵多属于获得高真空、极高真空或高纯洁真空泵的泵类，如吸附泵、分子泵、离子泵、冷凝泵等。,3按工作原理分类 按工作原理可分为往复式、旋片式、滑阀式、机械增压式、喷射泵、扩散泵、分子泵、离子泵、冷凝泵等。,(二)真空泵的选择,1选择真空泵的依据条

39、件(1)系统对真空度的要求 通常要求泵的极限真空度比设备要求的真空度高0.51个数量级。(2)系统正常工作时的压强范围 要求泵正常工作时的压强范围必须满足设备工作时所要求的工作压强。,(3)被抽气体种类、成分、杂质情况及系统工作时对油蒸汽有无限制等情况 它在食品生产中往往是正确选择泵的关键问题。(4)系统被抽气量 它是决定选择某一类型真空泵的主要依据。泵抽速可由下式求取：,3) 真空泵的选择,4) 真空泵的工作原理,(1) 机械真空泵1往复式(活塞式)真空泵2水环式真空泵,(2)油封旋转式真空泵1旋片式真空泵2滑阀泵(旋转柱塞泵),(3)机械增压泵 (罗茨真空泵),(4)分子泵,(5) 蒸气流泵1蒸气喷射泵2蒸气扩散泵,