PDF《试论罗茨鼓风机选型设计》

随分子量 Λ 增加 而减少;

但与风机转速无关. 对于 (11) 式中Q b、 T s、 Ε和Λ四个参数, 对应于状态1 (下标

1 ) 和状态2 (下标

2 ) 分 别列出(11) 式, 然后将两个状态下的 (11) 式 相除, 可得: ①仅当进气温度由 T s1 变成 T s2 时, 泄漏 量为: Q b2= Q b1 T s2 T s1 (12) ②仅当分子量由 Λ1 变成 Λ2 时, 泄漏量 为: Q b2= Q b1 Λ1 Λ2 (13) ③仅当压力比由 Ε 1变成 Ε 2时, 泄漏量为: Q b2= Q b1 Ε 2-

1 Ε 1-

1 (14) ④当Ts

1、 Λ

1、 Ε 1变成 T s

2、 Λ

2、 Ε

2 时, 泄漏量 为: Q b2= Q b1 T s2 T s1 Λ1 Λ2 Ε 2-

1 Ε 1-

1 (15) 根据阿佛加德罗定律: 同温同压下, 对于 两种不同气体, 有: Θ

1 Θ

2 = Λ1 Λ2 将此式代入 (13)、 (15) 式, 可得: Q b2= Q b1 Θ

1 Θ

2 (16) Q b2= Q b1 T s2 T s1 Θ

1 Θ

2 Ε 2-

1 Ε 1-

1 (17) (12)~ (17) 式是罗茨鼓风机在不同工况 下重新确定流量的极其重要的公式. 式中压 力比 Ε与进气状态是正压还是负压无关. 也 就是说, 罗茨真空泵与罗茨鼓风机一样, 均可 采用上述公式进行流量的重新确定. 值得注意的是, 气体分子量对泄漏量的 影响很大. 例如: 空气分子量 Λ1 = 29, 氢气分 子量 Λ2= 2, 由(13) 式可得: Q b2= Q b1

29 2 = 3. 808Q b1 即氢气泄漏量是空气泄漏量的3. 808倍. 这也就是众多用户将罗茨鼓风机用于输送氢 气时风量明显不足的原因.

三、 不同状态下确定理论流量及轴功率 由于罗茨鼓风机理论流量为: Q th= Π

2 D

2 L Κ n (18) 对于同一机型, 其叶轮外径D 、 叶轮长度 L 和面积利用系数 Κ是一定的,Q th 只与转速 n 成正比. 因此, 在状态1和状态2时, 对应有: Q th2= Q th1 n2 n1 (19) 同理, 罗茨鼓风机轴功率为: ―

9 ― 设计试验 试论罗茨鼓风机选型设计 风机技术 1998(2) L a= Q th 60Γ m (p d - p s) (20) 或L a= Q th 60Γ m p s (Ε - 1) (21) 式中, p s、 p d 为进、 排气压力, 单位为kPaA ;

Γ m 为机械效率. 在状态1和状态2下分 别列出(21) 式, 并将两式相除, 得: L a2 L a1 = Q th2 Q th1 p s2 (Ε 2- 1) p s1 (Ε 1- 1) 将(19) 式代入上式, 则: L a2 L a1 = n2 n1 p s2 (Ε 2- 1) p s1 (Ε 1- 1) ∴L a2= L a1 n2 n1 p s2 (Ε 2- 1) p s1 (Ε 1- 1) (22) 有了(12)~ (17) 式以及(19)、 (22) 式, 即 可进行不同进气状态下流量、 功率的重新确 定.

四、 选型设计举例 根据某些用户提出的实际使用工况, 笔 者针对山东章丘鼓风机厂的产品, 采用上述 公式进行选型设计. 举例: 介质: 混合气体 (NH

3 0. 45% , H 2O 9. 79% , CO

2 89. 76% ) 进气流量: Q n = 9. 72Nm

3 m in (0℃或273K, 101. 3kPaA 状态下) 进气温度: T s2 = 40℃或ts2 = 273+ 40= 313K 进气压力: p s2= 35. 2kPaA 排气压力: p d2= 103kPaA 选型设计: ①确定实际进气状态性能点 流量: 由(3) 式可得 Q s2= QN T s2 T N pN p s2 = 9.

72 313

273 101.

3 35.

2 = 32.

07 升压: ?p = p d2- p s2= 103- 35. 2= 67. 8kPaG 压力比: Ε 2= P d2 P s2 =

103 35.

2 = 2.

93 ②选型 根据 Q s

2、 ?P 2, 初定章丘厂鼓风机型号 为L 53LD , 其性能参数为: Q s1= 34. 4m

3 m in ?P 1= 68. 6kPaG n1= 1450r m in L a1= 58. 8kW T s1= 293K (20℃) p s1= 101. 3kPaA Q th1= 50. 18m

3 m in Ε 1= p d1 p s1 = 101. 3+ 68.

6 101.

3 = 1.

68 ③求介质分子量 已知空气分子量为: Λ1=

29 已知混合气体中各分气体分子量为: Λ NH3 = 17.

032 Λ H20 = 18.

016 Λ CO

2 = 44.

01 由道尔顿分压定律可求得混合气体分子 量为: Λ2= 17. 032*0. 45% + 18. 016*9. 79% + 44. 01*89. 76% = 41.