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旋轉鼓風機、壓縮機與真空泵

旋轉鼓風機,壓縮機與旋轉泵相似,機殼內有—個或兩個旋轉的轉子,而沒有活塞等活動裝置。旋轉式設備的特點是;構造簡單,緊湊,體積小,排氣連續而均勻,適用于所需壓強不高而流量較大的情況。

一、羅茨鼓風機

羅茨鼓風機的工作原理與齒輪泵的相似。如圖2-40所示,機殼內有兩個特殊形狀的轉于,常為腰形或三星形,兩轉子之間,轉子與機殼之間的縫隙很小,使轉于能自由轉動而無過多的泄漏。兩轉于的旋轉方向相反,可使氣體從機殼一側吸入,而從另一側排出。如改變轉于的旋轉方向,則吸入口和排出口可互換。羅茨鼓風機的風量和轉速成正比,而且幾乎不受出口壓強變化的影響。羅茨鼓風機轉一定時,風量可大體保持不變,故稱之為定容式鼓風機。這一類型鼓風機的輸氣量范圍是2~500m3/min,出口表壓強在80×lO3Pa以內,但在表壓強為40×lO3Pa左右時效率較高。

圖2-40 羅茨鼓風機

羅茨鼓風機的出口應安裝氣體穩壓罐,并配置安全閥。出口閥門不能完全關閉,一般采用回流支路調節流量。此外操作溫度不能大于85℃,否則引起轉子受熱膨脹,發生碰撞。

二、液環壓縮機

液環壓縮機亦稱納氏泵。如圖2-41所示,由一個略似橢圓的外殼和旋轉葉輪所組成,殼中盛有適量的液體。當葉輪旋轉時,葉片帶動液體旋轉,由于離心力的作用,液體被拋向殼體,形成一層橢圓形的液環,在橢圓形長軸兩端形成兩個月牙形空間。 當葉輪旋轉一周時,月牙形空間內的小室逐漸變大和變小各兩次,因此氣體從兩個吸入口進入機內,而從兩個排出口排出。

液環壓縮機中的液體將被壓縮的氣體與外殼隔開,氣體僅與葉輪接觸,因此輸送腐蝕性的氣體時,僅需葉輪材料抗腐蝕即可。殼內的液體應與所輸送氣體不起作用,例如壓送氯氣時,殼內可充以一定量的硫酸。

液環壓縮機所產生的表壓強可達490×103~588×103Pa,但在147×lO3~177×lO3Pa(表壓)間效率為最高。

三、真空泵

從設備或系統中抽出氣體使其中的絕對壓強低于大氣壓,此時所用的輸送設備稱為真空泵。真空泵的型式很多,此處僅介紹化工廠中較常用的型式。

圖2-41 液環壓縮機

圖2-42 水環真空泵簡圖

(一)水環真空泵

水環真空泵如圖2-42所示.外殼1內偏心地裝有葉輪,其上有輻射狀的葉片2。泵殼內約充有一半容積的水,當旋轉時形成水環3。水環具有液封的作用,與葉片之間形成許多大小不同的密封小室,當小室空間漸增時,氣體從吸入口4吸入,當小室空間漸減時,氣體由出口5排出。

水環真空泵可以造成的最高真空度為83.4×103Pa左右,它也可作鼓風機用,但所產生的表壓強不超過98.07×l03Pa。當被抽吸的氣體不宜與水接觸時,泵內可充以其它液體,所以這種泵又稱為液環真空泵。

此類泵結構簡單、緊湊,易于制造和維修。由于旋轉部分沒有機械摩擦,使用壽命長,操作可靠。適用于抽吸含有液體的氣體,尤其在抽吸有腐蝕性或爆炸性氣體時更為適宜。但其效率較低,約為30~50%。另外該泵所能造成的真空度受泵體中水的溫度所限制。

(二)噴射泵

噴射泵是利用流體流動時的靜壓能與動能相互轉換的原理來吸,送流體的,它既可用于吸送氣體,也可用于吸送液體。在化工廠中,噴射泵常用于抽真空,故又稱為噴射式真空泵。

噴射泵的工作流體可以是蒸汽,也可以是液體。圖2-43所示的為蒸汽噴射泵。工作蒸汽在高壓下以很高的速度從噴嘴3噴出,在噴射過程中,蒸汽的靜壓能轉變為動能,產生低壓,從吸入口4將氣體吸入。吸入的氣體與蒸汽混合后進入擴散管5,速度逐漸降低,壓強隨之升高,而后從壓出口6排出。

噴射泵構造簡單,緊湊,沒有活動部件。但是其效率很低,蒸汽消耗量大,故一般多作真空泵使用,而不作為輸送設備用。由于所輸送的流體與工作流體混合,因而使其應用范圍受到一定限制。

若將幾個噴射泵串聯起來使用,便可得到更高的真空度。圖2-44所示的為三級蒸汽噴射泵。工作蒸汽經蒸汽吸入口10與由氣體吸入口11吸入的氣體先進入第一級噴射泵1,混合氣經冷凝器2使蒸汽冷凝,氣體則進入第二級噴射泵3,而后,順序地通過拎凝器4,第三級噴射泵5及冷凝器6,最后由噴射泵7排出。輔助噴射泵8與主要噴射泵并聯,相以增加啟動速度。當系統達到指定的真空度時,輔助噴射泵即可自線路中切斷。各冷凝器中的冷凝液和冷卻水均流入槽9中。

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