【正文】 的擴(kuò)壓流動(dòng)，從而使氣體通過(guò)葉輪后的流速和壓力得到提高，連續(xù)地生產(chǎn)出壓縮空氣。離心式空氣壓縮機(jī)屬于速度式壓縮機(jī)，在用氣負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)離心式空氣壓縮機(jī)工作穩(wěn)定、可靠。主要優(yōu)點(diǎn)：流量大、功率大、利于節(jié)能。透平機(jī)械流經(jīng)葉輪的介質(zhì)，一直是連續(xù)不斷的，氣缸的容積較大，葉輪能夠高速旋轉(zhuǎn)，故透平機(jī)械的排氣流量和發(fā)生的功率可大大增加。所以離心壓縮機(jī)排氣均勻，氣流無(wú)脈沖。結(jié)構(gòu)緊湊、密封效果好，泄露現(xiàn)象少，尺寸小，因而機(jī)組占地面積及重量都比同一氣量的活塞式壓縮機(jī)小得多。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作可靠，因此它的運(yùn)轉(zhuǎn)率高，有平坦的性能曲線，操作范圍較廣，維護(hù)費(fèi)用及人員少。離心式壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程可以做到絕對(duì)無(wú)油，機(jī)內(nèi)不需要潤(rùn)滑，這對(duì)許多行業(yè)的生產(chǎn)是很重要的。易損件少、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)零件少而簡(jiǎn)單，且制造精度低，所以其制造費(fèi)用相對(duì)低且可靠性高。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和大型化。主要缺點(diǎn)：離心式壓縮機(jī)的目前還不適用于氣量太小及壓比過(guò)高的場(chǎng)合。離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。氣流速度大，流道內(nèi)的零部件有較大的摩擦損失。離心式壓縮機(jī)的效率一般仍低于活塞式壓縮機(jī)。操作的適應(yīng)性差，氣體的性質(zhì)對(duì)操作性能有較大影響。在機(jī)組開(kāi)車、停車、運(yùn)行中，負(fù)荷變化大。離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高，有可能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，在運(yùn)行特性方面，會(huì)有喘振現(xiàn)象，對(duì)機(jī)器的危害極大。操作相對(duì)復(fù)雜，齒輪箱噪聲大，設(shè)備技術(shù)含量高，維護(hù)費(fèi)用較大。應(yīng)用范圍近些年，化學(xué)工業(yè)和大型化工廠的陸續(xù)建立，使得離心式壓縮機(jī)成為了壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器，占有及其重要的地位。隨著氣體動(dòng)力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力，寬流量范圍發(fā)展的一系列問(wèn)題，使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在很多場(chǎng)合可取代往復(fù)壓縮機(jī)，而大大地?cái)U(kuò)大了應(yīng)用范圍。三、活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)是一種最常見(jiàn)的容積式壓縮機(jī)。它由曲柄連桿機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)?；钊c氣缸共同組成壓縮機(jī)工作腔，依靠活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并借助進(jìn)、排氣閥的自動(dòng)開(kāi)閉，使氣體周期性地進(jìn)入氣缸工作腔，進(jìn)行壓縮和排出?；钊綁嚎s機(jī)主要由三大部分組成；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器等）、工作機(jī)構(gòu)（氣缸、活塞、氣閥等）與機(jī)身。此外還有3個(gè)輔助系統(tǒng)：即潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工作原理在氣壓傳動(dòng)中，通常采用容積型活塞式空氣壓縮機(jī)?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)是利用曲軸帶動(dòng)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣缸腔內(nèi)的氣體受到壓縮而不斷地產(chǎn)生壓縮空氣。活塞式空氣壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)，該機(jī)型的工作原理、特性所限，為了供氣穩(wěn)定，一般活塞式空氣壓縮機(jī)都配備有儲(chǔ)氣罐。主要優(yōu)點(diǎn)：適用壓力范圍廣。因依靠容積變化的原理工作，因而不論其流量大小，都能達(dá)到很高的工作壓力。目前已制成低、中、高、超高壓各種壓縮機(jī)，其中工業(yè)上超高壓壓縮機(jī)的工作壓力可達(dá)350MPa（3500kgf/cm2）。設(shè)備價(jià)格低、初投資少、操作方便、使用壽命長(zhǎng)。因壓縮過(guò)程屬封閉過(guò)程，所以熱效率較高。適應(yīng)性強(qiáng)，排氣量范圍廣，且受排氣壓力變化的影響較小，當(dāng)介質(zhì)重度改變時(shí)，其容積排量和排氣壓力的變化也較小。主要缺點(diǎn)慣性力大，轉(zhuǎn)速不能太高，故而機(jī)器較笨重，大排量時(shí)尤甚。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件多，維修工作量大、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高。排氣不連續(xù)，氣流壓力脈動(dòng)，易產(chǎn)生氣柱振動(dòng)。運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲較大，設(shè)備安裝基礎(chǔ)要求高。由于活塞式機(jī)械僅能間斷地進(jìn)氣、排氣，氣缸容積較小，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度不能太快，因而活塞機(jī)械的排氣量和發(fā)出的功率要受到很大的限制。適用范圍活塞式壓縮機(jī)屬于一種往復(fù)式壓縮機(jī)，壓力等級(jí)屬于中壓、高壓、超高壓等級(jí)，適合壓力較高場(chǎng)合適用，流量為中、小流量范圍主要適用于中、小排量，壓力較高場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)平臺(tái)流化床需要的空氣動(dòng)力參數(shù)如下：容積流量：Q= 氣體壓力：活塞式壓縮機(jī)有著設(shè)備價(jià)格低、初投資少、操作方便、使用壽命長(zhǎng)。因壓縮過(guò)程屬封閉過(guò)程，所以熱效率較高。適應(yīng)性強(qiáng)，排氣量范圍廣，且受排氣壓力變化的影響較小，當(dāng)介質(zhì)重度改變時(shí)，其容積排量和排氣壓力的變化也較小的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于該試驗(yàn)平臺(tái)本身占地面積小，可以和其他與流化床有關(guān)設(shè)備放在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，而選擇的活塞式壓縮機(jī)兩者可以共用，而且離心壓縮機(jī)本身比較實(shí)惠，所以綜合分析選擇。 泵的選型 按照工作原理、結(jié)構(gòu)分類[15]： 一、葉片泵：通過(guò)泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)各種葉輪葉片給液體以離心力或軸向力，輸送液體到管道或容器，如離心泵、旋渦泵、混流泵、軸流泵。 二、容積式泵：利用泵缸體內(nèi)容積的連續(xù)變化輸送液體的泵，如往復(fù)泵、活塞泵、齒輪泵、螺桿泵。三、其他形式的泵：有利用電磁輸送液態(tài)電導(dǎo)體態(tài)的電磁泵；也利用流體能量來(lái)輸送液體的泵，如噴射泵、空氣升液器等。 一、選用參數(shù)的確定[16] 介質(zhì)物性參數(shù) 介質(zhì)的主要物性參數(shù)有密度、粘度、化學(xué)組成、化學(xué)腐蝕性、氣體或固體(粒度)含量、蒸氣壓等。 工藝參數(shù) 輸送條件下介質(zhì)的物性將對(duì)泵的流量、揚(yáng)程、功率、必需汽蝕余量、結(jié)構(gòu)、材料、操作和使用等方面都有明顯的影響，都是選泵時(shí)需要考慮的重要因素。 流量 設(shè)計(jì)過(guò)程工業(yè)裝置時(shí)，由于考慮發(fā)展和適應(yīng)不同要求等因素，在確定泵的流量時(shí)，應(yīng)該綜合考慮裝置的富余能力及與裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡。工藝設(shè)計(jì)給出泵的流量一般包括正常、最大、最小三種流量，選泵時(shí)通?？芍苯硬捎米畲罅髁?。如不給出最大流量時(shí)。 揚(yáng)程 同樣由于上述原因，此外還考慮到工藝設(shè)計(jì)中管路系統(tǒng)(包括設(shè)備)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜，有可能出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果偏小的情況，所選泵的揚(yáng)程需要留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，? . 1倍。無(wú)論介質(zhì)液面高于或低于泵中心，均應(yīng)取最低液面。 溫度 確定工藝過(guò)程中介質(zhì)的正常、最高或最低(低溫泵)愉送溫度。 裝置的(系統(tǒng)的)有效汽蝕余量 裝置的有效汽蝕余量應(yīng)該大于泵所需要的允許汽蝕余量。對(duì)進(jìn)口側(cè)物料處于減壓狀態(tài)或其操作溫度接近于汽化條件時(shí)，泵的汽蝕安全系數(shù)宜取較大值，如煉油廠減壓塔的塔底。 操作時(shí)間 確定操作周期及操作方式(連續(xù)或間歇)。 二、選用要點(diǎn) 選泵應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，零部件互換性好、容易更換、使用壽命長(zhǎng)，性能良好、效率高、并符合裝置維修方便，價(jià)格低廉。對(duì)過(guò)程工業(yè)用泵因所抽送的液體性質(zhì)和一般泵不同，且過(guò)程裝置要求長(zhǎng)期運(yùn)行，故還必須提出如下要求： 耐液體腐蝕、磨蝕，使用壽命長(zhǎng)(耐腐蝕泵或泥漿泵)； 密封性能可靠，尤其對(duì)于易燃、易爆、有毒和貴重的介質(zhì)更要求控制其泄漏量，甚至完全無(wú)泄漏(屏蔽泵或磁力泵)； 要求操作性能穩(wěn)定，低噪音，小振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)周期不低于8000h； 適合于低溫或高溫介質(zhì)的輸送(低溫泵或熱流泵)； 要求高吸人性能，即必需凈正吸人頭NPSH，小的泵(液態(tài)烴泵，雙吸式離心泵)；高粘度介質(zhì)的輸送用轉(zhuǎn)子泵；低流量、高壓力、高揚(yáng)程用筒式泵、高速部分流泵、多級(jí)泵有計(jì)量精度要求時(shí)用計(jì)量泵。 三、各種泵的特性表51 泵的適用范圍和特性比較[16]指標(biāo)葉片泵容積泵離心泵軸流泵旋渦泵往復(fù)泵轉(zhuǎn)子泵流量均勻性均勻不均勻比較均勻穩(wěn)定性不恒定,隨管路情況變化而變化恒定范圍～30000150～245000～100～6001～600揚(yáng)程特點(diǎn)對(duì)應(yīng)一定流量,只能對(duì)應(yīng)一定揚(yáng)程對(duì)應(yīng)一定流量可以達(dá)到不同揚(yáng)程,由管路系統(tǒng)確定范圍10～2600m2～20m8～150m～100MPa～50MPa效率特點(diǎn)在設(shè)計(jì)點(diǎn)最高,偏離愈遠(yuǎn),效率愈低揚(yáng)程高時(shí)效率降低很少揚(yáng)程高時(shí)效率降低很大范圍（最高點(diǎn)）～～～～～結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,體積小,重量輕,安裝檢修方便結(jié)構(gòu)復(fù)雜,振動(dòng)大,體積大,造價(jià)高同葉片泵適用范圍粘度較低的各種介質(zhì)(水)特別適用于大流量,低揚(yáng)程,粘度較低的介質(zhì)特別適用于小流量,較高壓力的低粘度清潔介質(zhì)適用于高壓力,小流量的清潔介質(zhì)(含懸浮液或要求完全無(wú)泄漏可用隔膜泵)適用于中低壓力,中小流量, 尤其適用于粘度高的介質(zhì) 四、各類泵的特點(diǎn)及適用范圍 離心泵 輸送溫度下液體粘度不宜大于650,否則泵效率下降較大。流量較大，揚(yáng)程相對(duì)較低。液體中溶解或夾帶的氣體不宜大于5%(體積)；液體中含有固體顆粒時(shí)，宜選用特殊離心泵(例如泥漿泵)；要求流量變化大、揚(yáng)程變化小者，宜選用平坦曲線的離心泵。要求流量變化小、揚(yáng)程變化大者，宜選用陡降的曲線的離心泵。 旋渦泵輸送溫度下液體粘度不大于35 ,溫度不大于1流量較小、揚(yáng)程較高、曲線要求較陡；液體中允許含有0～5%(體積)氣體；要求自吸時(shí)選自吸型旋渦泵。容積式泵 輸送溫度下液體粘度高于650者；流量較小且揚(yáng)程高時(shí)，宜選用往復(fù)式；液體中氣體含量允許稍大于5%(體積)；液體需要準(zhǔn)確計(jì)量時(shí)，可選用柱塞式計(jì)量泵，液體要求嚴(yán)格不漏時(shí)，可選用隔膜計(jì)量泵。潤(rùn)滑性能差的液體不宜選用齒輪泵和三螺桿泵，可選用往復(fù)泵。流量較小、溫度較低、壓力要求穩(wěn)定的，宜選用轉(zhuǎn)子泵或雙螺桿泵。本次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)平臺(tái)換熱構(gòu)件冷卻介質(zhì)參數(shù)如下：冷卻介質(zhì)：水； 溫度：=20； 流量：Q=286； 密度：=； 粘度：=Pas 由于離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,體積小,重量輕,安裝檢修方便。并且適用于粘度較低的各種介質(zhì)(水），所以根據(jù)以上選型原則結(jié)合成本投入。第六章 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在此對(duì)這次設(shè)計(jì)做一次總結(jié)?？偨Y(jié)這一次設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)本身設(shè)計(jì)課題的理解，課題的設(shè)計(jì)思路，以及具體按思路去付出實(shí)際行動(dòng)時(shí)所遇到的問(wèn)題、難點(diǎn)的處理方法，最后從中得到收益。最初知道本次設(shè)計(jì)課題是設(shè)計(jì)一種試驗(yàn)平臺(tái)，當(dāng)時(shí)就感到很茫然。在第一次的指導(dǎo)答疑時(shí)，指導(dǎo)老師說(shuō)我設(shè)計(jì)的設(shè)備是用于實(shí)驗(yàn)室，所以尺寸設(shè)計(jì)得要合理。根據(jù)現(xiàn)有資料合理設(shè)計(jì)主體尺寸然后確定設(shè)備處理量最終完成設(shè)計(jì)。對(duì)于這次指導(dǎo)對(duì)我意義重大，使我明確了思路。 在第一章緒論方面我花了許多功夫，這是體現(xiàn)對(duì)本次設(shè)計(jì)理解最重要的地方。此時(shí)明確冷卻器需要用到流態(tài)化原理、流體傳熱為主要設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括殼體直徑和高度設(shè)計(jì)計(jì)算﹑物料和顆粒冷卻器熱量的衡算﹑換熱構(gòu)件的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算﹑旋風(fēng)分離器尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算﹑對(duì)動(dòng)力設(shè)備的選型以及一些附屬部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和換熱構(gòu)件是本次設(shè)計(jì)最重要的部分，遇到問(wèn)題也是之多的。由于本次設(shè)計(jì)是一個(gè)自用實(shí)驗(yàn)設(shè)備所以需要考慮到成本以及加工簡(jiǎn)便的問(wèn)題，所以殼體選擇了直接截取無(wú)縫鋼管避免使用卷板機(jī)卷制鋼板、焊接鋼板的麻煩。而對(duì)尺寸設(shè)計(jì)是在充分查閱流化床許多資料后結(jié)合實(shí)際空間設(shè)計(jì)主體直徑和高度分別為300mm和1550mm，而由于無(wú)縫鋼管有確定型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，所以筒體規(guī)格為325mm12mm。在尺寸確定當(dāng)中問(wèn)題很多，由于現(xiàn)今流化床理論研究方面很多都是經(jīng)驗(yàn)公式，非常繁雜，所以選擇合理的計(jì)算公式是一個(gè)很大的問(wèn)題。在最初計(jì)算臨界流速時(shí)就由于未選擇正確公式使結(jié)構(gòu)尺寸很不合理，這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)再次比較了公式適用范圍和要求后才得以解決。換熱構(gòu)件的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)最為難的部分，由于現(xiàn)今利用流化床冷卻固體顆粒還出出于研究階段，能夠借鑒的資料非常少。由于資料稀少所以對(duì)流體傳熱方面最依賴于化工原理中的傳熱章節(jié)中的知識(shí)，而床層傳熱主要參考《流化床換熱結(jié)構(gòu)分析及給熱系數(shù)通用關(guān)聯(lián)式比較》和《石油化工設(shè)計(jì)參考資料—流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)》兩份資料，最終確定了傳熱量10。換熱構(gòu)件的制造也考慮到成本和制造難度，主要還是選取無(wú)縫鋼管規(guī)格，從而確定了環(huán)管和直管尺寸分別為27mm2mm、9mm2mm。 解決了最難的兩部分設(shè)計(jì)，接下來(lái)旋風(fēng)分離器﹑支架﹑接管﹑法蘭、動(dòng)力設(shè)備的選型等就簡(jiǎn)單很多了。旋風(fēng)分離器的理論基礎(chǔ)很完善，所以對(duì)其的設(shè)計(jì)是按標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)設(shè)計(jì)而來(lái)，最終主體直徑和總高度分別是90mm、360mm，分離效率達(dá)到90%。對(duì)支架設(shè)計(jì)中間出現(xiàn)了一些波折，最初設(shè)計(jì)上支盤直接焊接在殼體上，老師說(shuō)不利于拆分，而且焊接在殼體上對(duì)殼體本身就有很大影響，最后選擇了多方法才確定現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)。考慮到冷卻器的具體尺寸，支架桿高度設(shè)計(jì)成1265mm。接管和法蘭都是嚴(yán)格參考GB8163—87和GB/T91192000 標(biāo)準(zhǔn)選取。 最終通過(guò)重重困難完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然還有許多地方不太完美，但是從中我獲益良多。大學(xué)四年我做過(guò)很多類似畢業(yè)設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)，但它們夠沒(méi)有畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)的深刻而富有意義。它不僅是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次融合和釋放，而且更有種厚積薄發(fā)的涵義。參考文獻(xiàn)[1]黎強(qiáng)，邱寬嶸，丁玉. 流態(tài)化原理及其應(yīng)用[M]. 江蘇：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，[2]金涌，祝京旭，汪展文，俞芷青. 流態(tài)化工程原理[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，[3]屠之龍. 流化床換熱結(jié)構(gòu)分析及給熱系數(shù)通用關(guān)聯(lián)式比較[R]. 蘭州：化工部化工機(jī)械研究院，1982[4]燃燒化學(xué)工業(yè)部石油化工設(shè)計(jì)院. 石油化工設(shè)計(jì)參考資料—流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)[M]. 北京：燃燒化學(xué)工業(yè)部石油化工設(shè)計(jì)院，[5]郭慕孫,李洪鐘. 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