化工原理第三章气体的压缩和输送.ppt

化工原理 第三章 气体的压缩与输送 第一节 概述 表3-1气体输送机械按终压和压缩比分类 第二节 往复式压缩机 一、往复式压缩机的主要构造和工作原理 1．往复式压缩机的主要构造 往复式压缩机的主要构造与往复泵相似，其主要工作部件为气缸、活塞、吸入阀和排出阀。但由于气体的密度小、可压缩，故往复压缩机的吸入和排出活门必须更加灵巧、精密。通过活塞的往复运动，使气缸的工作容积发生变化而吸气、压缩气体或排出气体。 2．往复式压缩机的工作原理 往复式压缩机的工作原理与往复泵相似，图3-1为单级往复式压缩机示意图，活塞每往复一次，气缸内具有膨胀、吸气、压缩和排气四个过程，组成活塞的一个工作循环。如图3-2所示，四边形ABCD所包围的面积，为活塞在一个工作循环中对气体所做的功。 第二节 往复式压缩机 根据气体和外界的换热情况，压缩过程可分为等温(CD//)、绝热（CD/）和多变(CD)三种情况。由图可见，等温压缩消耗的功最小，因此压缩过程中希望能较好冷却，使其接近等温压缩。实际上，等温和绝热条件都很难做到，所以压缩过程都是介于两者之间的多变过程。 第二节 往复式压缩机 由于气体具有可压缩性和气体受压缩后温度升高，往复式压缩机的结构和装置与往复泵相比有显著不同。首先往复式压缩机必须有除热装置，以降低气体的终温；其次必须控制活塞与气缸端盖之间的间隙即余隙容积。往复泵的余隙容积对操作无影响，而往复式压缩机的余隙容积必须严格控制，不能太大，否则吸气量减少，甚至不能吸气。因此，往复式压缩机的余隙容积要尽可能地减小。 第二节 往复式压缩机 二、往复式压缩机的生产能力 往复式压缩机的生产能力就是它的送气量。送气量是指单位时间内排出的气体体积折算成吸入状态下的数值。若没有余隙容积，往复式压缩机的理论吸气量与往复泵的类似。 1．理论生产能力 单缸、单动往复式压缩机 （3-1） 单缸、双动往复式压缩机 （3-2） 第二节 往复式压缩机 式中 ——往复式压缩机的理论吸气量，m3/min； ——活塞截面积，m2； ——活塞的冲程，m； ——活塞每分钟的往复次数，1/min； a ——活塞杆的截面积，m2。 2．实际生产能力 由于往复式压缩机气缸里有余隙容积，余隙气体膨胀后占据了部分气缸容积；吸入阀有一定的阻力，致使气缸内压强低于吸入管的压强；气缸内的温度又高于吸入气体的温度，使吸入气缸内的气体立即膨胀，占去了一部分有效容积及压缩机的各种泄漏等因素的影响，使实际吸气量比理论吸气量低，实际生产能力为 第二节 往复式压缩机 （3-3） 式中 ——送气系数，由试验测的或取自经验数据，一般数值为0.7~0.9。 三、压缩比与多级压缩 由于往复式压缩机的气缸中有余隙容积，每压缩一次所允许的压缩比不能太大，在压缩机中每压缩一次其压缩比一般为5~7，而在生产中，会遇到将某些气体的压力从常压提高到几兆帕，甚至几十兆帕以上的情况。此时，如果采用单级压缩不仅不经济，有时甚至不能实现，因此须采用多级压缩。 第二节 往复式压缩机 第二节 往复式压缩机 多级压缩就是把两个或两个以上的气缸串联起来，气体在一个气缸被压缩后，又送入另一个气缸再压缩，经过几次压缩才达到要求的最终压力。压缩一次称为一级，连续压缩的次数就是级数。图3-3为三级压缩的工艺流程图。是将气体的压缩过程分在若干级中进行，每一级压缩后，需经中间冷却器冷却降温和气液分离器分离出液体，然后再进行压缩。气体经过多次压缩后，可减小每级的压缩比，当总压缩比为P2/P1时，压缩级数为n，则每一级的压缩比R为（P2/P1）1/n；降低排气温度；减小功耗；提高气缸的容积利用率。但多级压缩结构复杂，辅助设备多，消耗于管路系统的能量比例增大，所以级数不宜过多。 第二节 往复式压缩机 四、往复式压缩机的运转和维护 1．往复式压缩机操作、运转的注意事项 往复压缩机和往复泵一样，吸气与压气是间歇的，流量