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MVR蒸发器系统中最关键的部位如何选?它们又是如何工作的呢?
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发表时间:2017-04-29 15:17

蒸汽压缩机是热回收系统对产生的蒸汽通过压缩作用而提高蒸汽汽温度和压力的关键设备。作用是将低压(或低温)的蒸汽加压升温,以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求。


机械蒸汽压缩机分为罗茨蒸汽压缩风机离心蒸汽压缩风机两种,而离心蒸汽压缩风机又分为普通离心压缩风机单级高速离心蒸汽压缩机。不同的风机类型具有不同的特点,在不同的应用条件下也有自己的优势。


下图为罗茨压缩机、高速离心压缩机和离心鼓风机的温升—流量关系。


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1.罗茨蒸汽压缩风机




罗茨压缩风机属于容积型风机,相对于普通离心压缩风机而言,压缩比高,单级压缩温升可达25摄氏度。


对于罗茨蒸汽压缩风机而言,由于其转速较低,因此具有更好的稳定性。


一般来说,罗茨蒸汽压缩风机的转速在980~1450r/min,普通离心蒸汽压缩风机的转速在6000~9000r/min,而单级高压离心风机的最高转速可达30000r/min。


当然,对于罗茨风机来说,其劣势也很明显,其单级体积流量过小、效率低、保养周期短(一般2000h/次)是其先天缺陷;同时罗茨风机噪声频谱较宽,且以63-8000HZ的低中频噪音为主要成份,在运行中的噪声高达100分贝以上,对人员健康伤害较大。

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2.普通离心蒸汽压缩风机


普通离心蒸汽压缩风机一般压缩升温为8~10摄氏度,目前主要应用机型基本为进口压缩风机,优点是效率高,性能稳定。


在需要较高压缩比的工况可将两台离心蒸汽压缩风机串联,以获得更高的压缩温升,但同时,风机的效率会有所下降。


一般情况下,在蒸发过程中都有沸升的情况出现,有的溶液沸升甚至会很高,这时就需要两级或三级风机串联使用。

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3.单级高速离心压缩风机



单级高速离心压缩风机的显着特点是风机转速高,有很高的压缩比,从而压缩温升较高,最高可达25~30摄氏度,同时,它还有效率高、低能耗、更大处理量,因而应用范围更广泛。


目前单级高速离心压缩风机以国产为主,技术已经比较成熟,设备保养周期在18个月以上。单级高速离心压缩风机噪音频率在8000~12000Hz,为高频次生波噪音,超出了人耳敏感区,对人员的伤害并不大。


用来压缩气体借以提高气体压力或输送气体的机械称为压缩机。也有把压缩机称为“压气机”和“气泵”的。提升的压力小于0.2MPa时,称为鼓风机。提升压力小于0.02MPa时称为通风机。


下面带大家详细看看压缩机用了几十年,到底是如何工作的呢?


看点

01

压缩机分类


1.按工作原理分类


(1)容积式压缩机  


直接对一可变容积中的气体进行压缩,使该部分气体容积缩小、压力提高。其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔。


(2)动力式压缩机  


它首先使气体流动速度提高,即增加气体分子的动能;然后使气流速度有序降低,使动能转化为压力能,与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩机具有驱使气体获得流动速度的叶轮。动力式压缩机也称为速度式压缩机。


2.按排气压力分类


3.按压缩级数分类


4.按容积流量分类






看点

02

离心压缩机


离心压缩机是产生压力的机械,是透平压缩机的一种。透平是英译音“TURBINE”,即旋转的叶轮。


离心压缩机:指气体在压缩机中的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。所以也称径流压缩机。


1.离心式压缩机工作原理


具有叶片的工作轮在压缩机的轴上旋转,进入工作轮的气体被带着旋转,增加了动能(速度)和静压头(压力),然后出工作轮进入扩压器内,在扩压器内气体的速度转变为压力,进一步提高压力,经过压缩的气体再经弯道和回流器进入下一级叶轮进一步压缩至所需的压力。


气体在叶轮中提高压力的原因有两个:一是气体在叶轮叶片作用下,跟着叶轮做高速的旋转,而气体由于受旋转所产生的离心力的作用使气体的压力升高;二是叶轮是从里到外逐渐扩大的,气体在叶轮里扩压流动,使气体通过叶轮后压力提高。


2.离心式压缩机分类


(1)按轴的型式分


单轴多级式,一根轴上串联几个叶轮;双轴四级式,四个叶轮分别悬臂地装在两个小齿轮的两端,旋转靠电机通过大齿轮驱动小齿轮。  


(2)按气缸的型式分


水平剖分式和垂直剖分式。


(3)按级间冷却形式分类


级外冷却,每段压缩后气体输出机外进入冷却器;机内冷却,冷却器和机壳铸为一体。


(4)按压缩介质分类


空气压缩机、氮气压缩机、氧气压缩机等。


3.离心式压缩机的特点


优点:


(1)由于是连续旋转式机械,可以大大地提高进入其中的工质量,提高功率。所以,离心式压缩机的第一个特点是:功率大。


(2)由于工质量可以提高,必然导致叶片转速的提高,所以第二个特点是高速性。


(3)无往复运动部件,动平衡特性好,振动小,基础要求简单;


(4)易损部件少,故障少、工作可靠、寿命长;


(5)机组单位功的重量、体积及安装面积小;


(6)机组的运行自动化程度高,调节范围广,且可连续无级调节;


(7)在多级压缩机中容易实现一机多种蒸发温度;


(8)润滑油与介质基本上不接触,从而提高了冷凝器及蒸发器的传热性能;


(9)对大型压缩机,可由蒸气动力机或燃气动力机直接带动,能源使用经济合理;


缺点:


(1)单机容量不能太小,否则会使气流流道太窄,影响流动效率;


(2)因依靠速度能转化成压力能,速度又受到材料强度等因素的限制,故压缩机每级的压力比不大,在压力比较高时,需采用多级压缩;


(3)特别情况下,机器会发生喘振而不能正常工作;


4.离心机压缩机的工作原理分析


(1)常用名词解释


每一级叶轮和与之相应配合的固定元件(如扩压器等)构成一个基本的单元,叫一个级


段:以中间冷却器隔开级的单元,叫段。这样以冷却器的多少可以将压缩机分成很多段。一段可以包括很多级。也可仅有一个级。


标态:0℃,1标准大气压。


进气状态:一般指进口处气体当时的温度、压力。


重量流量:一秒时间内流过气体的重量。


容积流量:一秒时间内流过气体的体积。


表压(G):以当地大气为基准所计量的压强。

(2)压缩机“级”中的气体流动


叶轮被驱动机拖动而旋转,气体进入叶轮后,对气体作功。那么气体既随叶轮转动,又在叶轮槽中流动。反映出气体的压力升高、温度升高,比容降低。


叶轮转动的速度即气体的圆周速度,在不同的半径上有不同的数值,叶轮出口处的圆周速度最大。气体在叶轮槽道内相对叶轮的流动速度为相对速度。因叶片槽道截面积从进口到出口逐渐增大,因此相对速度逐渐减少。气体的实际速度是圆周速度与相对速度的合成,又称之为绝对速度。


级是压缩机作功的最基本的单元,在级中叶片带动气体转动,把功传递给介质,使介质获得动能。通过由隔板构成的扩压流道和扩压槽,介质的一部分动能转化为压力势能,并被导入下一级继续压缩。中间级有叶轮、隔板、级间密封等,末级是由叶轮、隔板和蜗壳组成。



“级”内气体流动的能量损失分析:


压缩机组实际运行中,通过叶轮向气体传递能量,即叶轮通过叶片对气体作功消耗的功和功率外,还存在着叶轮的轮盘、轮盖的外侧面及轮缘与周围气体的摩擦产生的轮阻损失,还存在着工作轮出口气体通过轮盖气封漏回到工作轮进口低压低压端的漏气损失。都要消耗功。这些损失在级内都是不可避免的,只有在设计中精心选择参数,再制造中按要求加工,在操作中精心操作使其尽量达到设计工况,来减少这些损失。


5.离心压缩机的构造




(1)吸入室:


作用是将介质均匀地引导至叶轮的进口,以减少气流的扰动和分离损失。它的结构比较简单,有轴向进气和径向进气两种。径向进气结构多采用于多级双支承压缩机中。



(2)离心压缩机基本结构


整套离心压缩机组是由电气、机械、润滑、冷却、控制等部分组成的一个系统。虽然由于输送的介质、压力和输气量的不同,而有许多种规格、型式和结构,但组成的基本元件大致是相同的,主要由转子、定子、辅助设备等部件组成。


(3)离心压缩机的转子


转子是离心压缩机的关键部件,它高速旋转。转子是由叶轮、主轴、平衡盘、推力盘等部件组成。


(4)叶轮


叶轮也叫工作轮,是离心式压缩机的一个重要部件,气体在工作轮中流动,其压力、流速都增加,同时气体的温度也升高。叶轮是离心式压缩机对气体作功的唯一元件。通过叶轮将能量传递给气体,使气体的速度及压力都得到提高。


  • 在结构上叶轮有三种型式:


闭式叶轮:由轮盘、轮盖、叶片三部分组成。


半开式式叶轮:无轮盖、只有轮盘、叶片。


双面进气式叶轮:两套轮盖、两套叶片,共用一个轮盘。


  • 叶轮的结构以叶片的弯曲形式来分

前弯叶片式叶轮:叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。叶片出口角>90°


后弯叶片式叶轮:叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反,叶片出口角<90°


径向叶片式叶轮:叶片出口方向与叶轮半径方向一致,叶片出口角=90°


影响叶轮性能的主要因素是叶片的弯曲形状。按叶片出口端弯曲方向的不同,可分为后弯、前弯及径向叶轮三种类型。由于后弯式叶片的级效率较高,因此被广泛采用。叶轮是高速旋转的部件,要求材料具有足够的强度。为了减少振动,叶轮和轴必须经过动平衡试验,以达到规定的动平衡要求。


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