揭示气体输送的秘密（一）
在化工生产过程中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单元操作。而气体输送又是流体输送中的重要组成部分。本文重点对气体输送设备的分类及特点进行介绍，以便在化工生产过程中选择合适的设备型号。...
引言
流体输送机械就是向流体做功以提高流体机械能的装置，因此流体在通过流体输送机械后即可获得能量，以用于克服流体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高流体压强(或减压等)。其中，气体输送设备是指用于压缩和输送气体的设备的总称。
1 气体输送设备在工业生产中的应用
目前，山东豪迈化工技术有限公司正在为多个领域进行撬装设计项目，在有气体生成的工艺中都会涉及到气体输送设备的使用与选型。其中，气体输送设备最常用的三个功能为：提高气体能量、产生高压气体和产生真空系统。
1.1提高气体能量
在输送气体的管路中，为了克服管路的阻力，往往需要提高气体的压力来保证气体的稳定输送，因此提升的压力不需要太高。例如，某项目中为保证反应完全，过量其中一股气体原料，则在反应结束后需要将过量气体循环回原料入口使用，这股循环原料气就需要提高能量来克服管道阻力。
1.2产生高压气体
对于化学工业中的一些化学反应过程，有的需要在高压下进行，如合成氨反应，乙烯的本体聚合;另外，还有一些分离过程也需要在高压下进行，如气体的液化与分离。在这几类需要高压进行的化学工业过程中，对相关气体的压力有明确要求。因而，需要专门的气体输送设备来提供合适的出口压力。
1.3生产真空
对于原料中含有高沸点组分或低闪点组分的精馏系统，为了降低沸点温度，往往需要低于常压的情况下进行操作，即所谓的减压精馏，这时就需要真空泵从设备中抽出气体以产生真空。
2 气体输送设备分类
气体输送设备的分类方式大致可分为两种：按工作原理分类和按出口压力分类。
2.1按工作原理
按工作原理可分为：离心式、往复式、旋转式、喷射式四类，其结构图分别如下图 1-4 所示：
2.2按出口压力
一般根据所产生的压力分为四类:
(1)通风机：终压≤15kPa（表），压缩比大于1~1.15；
(2)鼓风机：终压15~300kPa（表），压缩比小于4；
(3)压缩机：终压≥300kPa（表）以上，压缩比大于4；
(4)真空泵：产生负压，终压低于大气压，压缩比由真空度决定。
由于每一类风机都有各自的特点，本文主要对离心式风机的重要选型参数及特性曲线做详细说明，其他类型的设备在后续文章中再做详细说明。
3 离心式设备选型参数
所谓流量是指按入口状态计的单位时间内流过风机进口的气体体积。以qv表示。其中，通风机名牌或手册中所列的流量计各种性能参数是在表准条件下（20℃、101.3kPa）用空气（密度为1.2kg/m3）作介质测定的。在选型时，如果实际条件与标准条件不同，应对操作条件下的流量进行换算，公式为：
ρ---操作条件下气体的密度；
ρ0---标准条件下气体的密度，1.2kg/m3。
3.2风压
所谓风压是指单位体积气体流经风机后所获得的机械能，常见的风压分为三种类型：全风压、静风压和动风压。单位体积气体流经风机后所获得的总机械能为全风压（Pt）；获得的静压力差为静风压（Pst）；获得的动压力差为动风压（Pd）。
在风机进、出口之间建立伯努利方程：
3.3轴功率和效率
对于风机而言，单位时间内风机对气体提供的能量为有效功率（Pe），单位时间内电动机传给传动器的能量为轴功率（p），而效率（η）则为有效功率与轴功率之比。其中,
与我们所熟知的离心泵特性曲线相类似，离心式风机也可以用特性曲线表示，特性曲线是风机厂家在1atm、20℃的条件下用空气测定的，主要有四条曲线：
一般来说，离心式风机适用于输送风量较大的情况。因此，此类风机的叶轮直径一般比较大；且叶轮上的叶片数目比较多；叶片有平直的、前弯的、后弯的，一般前弯的用的较多，有利于提高压头，减小叶轮直径。
参考文献：
[1]Wan W, Huang W. Investigation on complete characteristics and hydraulic transient of centrifugal pump[J]. Journal of Mechanical Science & Technology, 2011, 25(10):2583.
[2] Wu M X, Yang Y W. Applications of covalent organic frameworks (COFs): from gas storage and separation to drug delivery[J]. Chinese Chemical Letters, 2017, 28(6):1135-1143.
[3] Rasel M A I, Taher M A, Kim H D. A Study on the Gas-Solid Particle Flows in a Needle-Free Drug Delivery Device[J]. 热科学学报, 2013, 22(4):340-344.
关注 豪迈化工技术
微信扫一扫关注公众号
