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小七：MVR蒸發器中最關鍵的蒸汽壓縮機該如何選擇？小七今天來和你說，選擇蒸汽壓縮機需注意的幾點！
蒸汽壓縮機是熱回收系統對產生的蒸汽通過壓縮作用而提高蒸汽汽溫度和壓力的關鍵設備。作用是將低壓（或低溫）的蒸汽加壓升溫，以達到工藝或者工程所需的溫度和壓力要求。
機械蒸汽壓縮機分為羅茨蒸汽壓縮風機和離心蒸汽壓縮風機兩種，而離心蒸汽壓縮風機又分為普通離心壓縮風機和單級高速離心蒸汽壓縮機。不同的風機類型具有不同的特點，在不同的應用條件下也有自己的優勢。
下圖為羅茨壓縮機、高速離心壓縮機和離心鼓風機的溫升—流量關系。
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1.羅茨蒸汽壓縮風機
羅茨壓縮風機屬于容積型風機，相對于普通離心壓縮風機而言，壓縮比高，單級壓縮溫升可達25攝氏度。
對于羅茨蒸汽壓縮風機而言，由于其轉速較低，因此具有更好的穩定性。
一般來說，羅茨蒸汽壓縮風機的轉速在980～1450r/min，普通離心蒸汽壓縮風機的轉速在6000～9000r/min，而單級高壓離心風機的最高轉速可達30000r/min。
當然，對于羅茨風機來說，其劣勢也很明顯，其單級體積流量過小、效率低、保養周期短（一般2000h/次）是其先天缺陷；同時羅茨風機噪聲頻譜較寬，且以63-8000HZ的低中頻噪音為主要成份，在運行中的噪聲高達100分貝以上，對人員健康傷害較大。
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2.普通離心蒸汽壓縮風機
普通離心蒸汽壓縮風機一般壓縮升溫為8～10攝氏度，目前主要應用機型基本為進口壓縮風機，優點是效率高，性能穩定。
在需要較高壓縮比的工況可將兩臺離心蒸汽壓縮風機串聯，以獲得更高的壓縮溫升，但同時，風機的效率會有所下降。
一般情況下，在蒸發過程中都有沸升的情況出現，有的溶液沸升甚至會很高，這時就需要兩級或三級風機串聯使用。
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3.單級高速離心壓縮風機
單級高速離心壓縮風機的顯著特點是風機轉速高，有很高的壓縮比，從而壓縮溫升較高，最高可達25～30攝氏度，同時，它還有效率高、低能耗、更大處理量，因而應用范圍更廣泛。
目前單級高速離心壓縮風機以國產為主，技術已經比較成熟，設備保養周期在18個月以上。單級高速離心壓縮風機噪音頻率在8000～12000Hz，為高頻次生波噪音，超出了人耳敏感區，對人員的傷害并不大。
用來壓縮氣體借以提高氣體壓力或輸送氣體的機械稱為壓縮機。也有把壓縮機稱為“壓氣機”和“氣泵”的。提升的壓力小于0.2MPa時，稱為鼓風機。提升壓力小于0.02MPa時稱為通風機。
下面帶大家詳細看看壓縮機用了幾十年，到底是如何工作的呢？
看點
01
壓縮機分類
1.按工作原理分類
（1）容積式壓縮機
直接對一可變容積中的氣體進行壓縮，使該部分氣體容積縮小、壓力提高。其特點是壓縮機具有容積可周期變化的工作腔。
（2）動力式壓縮機
它首先使氣體流動速度提高，即增加氣體分子的動能；然后使氣流速度有序降低，使動能轉化為壓力能，與此同時氣體容積也相應減小。其特點是壓縮機具有驅使氣體獲得流動速度的葉輪。動力式壓縮機也稱為速度式壓縮機。
2.按排氣壓力分類
3.按壓縮級數分類
4.按容積流量分類
看點
02
離心壓縮機
離心壓縮機是產生壓力的機械，是透平壓縮機的一種。透平是英譯音“TURBINE”，即旋轉的葉輪。
離心壓縮機：指氣體在壓縮機中的運動是沿垂直于壓縮機軸的徑向進行的。所以也稱徑流壓縮機。
1.離心式壓縮機工作原理
具有葉片的工作輪在壓縮機的軸上旋轉，進入工作輪的氣體被帶著旋轉，增加了動能（速度）和靜壓頭（壓力），然后出工作輪進入擴壓器內，在擴壓器內氣體的速度轉變為壓力，進一步提高壓力，經過壓縮的氣體再經彎道和回流器進入下一級葉輪進一步壓縮至所需的壓力。
氣體在葉輪中提高壓力的原因有兩個：一是氣體在葉輪葉片作用下，跟著葉輪做高速的旋轉，而氣體由于受旋轉所產生的離心力的作用使氣體的壓力升高；二是葉輪是從里到外逐漸擴大的，氣體在葉輪里擴壓流動，使氣體通過葉輪后壓力提高。
2.離心式壓縮機分類
（1）按軸的型式分
單軸多級式，一根軸上串聯幾個葉輪；雙軸四級式，四個葉輪分別懸臂地裝在兩個小齒輪的兩端，旋轉靠電機通過大齒輪驅動小齒輪。
（2）按氣缸的型式分
水平剖分式和垂直剖分式。
（3）按級間冷卻形式分類
級外冷卻，每段壓縮后氣體輸出機外進入冷卻器；機內冷卻，冷卻器和機殼鑄為一體。
（4）按壓縮介質分類
空氣壓縮機、氮氣壓縮機、氧氣壓縮機等。
3.離心式壓縮機的特點
優點：
（1）由于是連續旋轉式機械，可以大大地提高進入其中的工質量，提高功率。所以，離心式壓縮機的第一個特點是：功率大。
（2）由于工質量可以提高，必然導致葉片轉速的提高，所以第二個特點是高速性。
（3）無往復運動部件，動平衡特性好，振動小，基礎要求簡單；
（4）易損部件少，故障少、工作可靠、壽命長；
（5）機組單位功的重量、體積及安裝面積小；
（6）機組的運行自動化程度高，調節范圍廣，且可連續無級調節；
（7）在多級壓縮機中容易實現一機多種蒸發溫度；
（8）潤滑油與介質基本上不接觸，從而提高了冷凝器及蒸發器的傳熱性能；
（9）對大型壓縮機，可由蒸氣動力機或燃氣動力機直接帶動，能源使用經濟合理；
缺點：
（1）單機容量不能太小，否則會使氣流流道太窄，影響流動效率；
（2）因依靠速度能轉化成壓力能，速度又受到材料強度等因素的限制，故壓縮機每級的壓力比不大，在壓力比較高時，需采用多級壓縮；
（3）特別情況下，機器會發生喘振而不能正常工作；
4.離心機壓縮機的工作原理分析
（1）常用名詞解釋
級：每一級葉輪和與之相應配合的固定元件（如擴壓器等）構成一個基本的單元，叫一個級
段：以中間冷卻器隔開級的單元，叫段。這樣以冷卻器的多少可以將壓縮機分成很多段。一段可以包括很多級。也可僅有一個級。
標態：0℃，1標準大氣壓。
進氣狀態：一般指進口處氣體當時的溫度、壓力。
重量流量：一秒時間內流過氣體的重量。
容積流量：一秒時間內流過氣體的體積。
表壓（G）：以當地大氣為基準所計量的壓強。
（2）壓縮機“級”中的氣體流動
葉輪被驅動機拖動而旋轉，氣體進入葉輪后，對氣體作功。那么氣體既隨葉輪轉動，又在葉輪槽中流動。反映出氣體的壓力升高、溫度升高，比容降低。
葉輪轉動的速度即氣體的圓周速度，在不同的半徑上有不同的數值，葉輪出口處的圓周速度最大。氣體在葉輪槽道內相對葉輪的流動速度為相對速度。因葉片槽道截面積從進口到出口逐漸增大，因此相對速度逐漸減少。氣體的實際速度是圓周速度與相對速度的合成，又稱之為絕對速度。
級是壓縮機作功的最基本的單元，在級中葉片帶動氣體轉動，把功傳遞給介質，使介質獲得動能。通過由隔板構成的擴壓流道和擴壓槽,介質的一部分動能轉化為壓力勢能，并被導入下一級繼續壓縮。中間級有葉輪、隔板、級間密封等，末級是由葉輪、隔板和蝸殼組成。
“級”內氣體流動的能量損失分析：
壓縮機組實際運行中，通過葉輪向氣體傳遞能量，即葉輪通過葉片對氣體作功消耗的功和功率外，還存在著葉輪的輪盤、輪蓋的外側面及輪緣與周圍氣體的摩擦產生的輪阻損失，還存在著工作輪出口氣體通過輪蓋氣封漏回到工作輪進口低壓低壓端的漏氣損失。都要消耗功。這些損失在級內都是不可避免的，只有在設計中精心選擇參數，再制造中按要求加工，在操作中精心操作使其盡量達到設計工況，來減少這些損失。
5.離心壓縮機的構造
（1）吸入室：
作用是將介質均勻地引導至葉輪的進口，以減少氣流的擾動和分離損失。它的結構比較簡單，有軸向進氣和徑向進氣兩種。徑向進氣結構多采用于多級雙支承壓縮機中。
（2）離心壓縮機基本結構
整套離心壓縮機組是由電氣、機械、潤滑、冷卻、控制等部分組成的一個系統。雖然由于輸送的介質、壓力和輸氣量的不同，而有許多種規格、型式和結構，但組成的基本元件大致是相同的，主要由轉子、定子、輔助設備等部件組成。
（3）離心壓縮機的轉子
轉子是離心壓縮機的關鍵部件，它高速旋轉。轉子是由葉輪、主軸、平衡盤、推力盤等部件組成。
（4）葉輪
葉輪也叫工作輪，是離心式壓縮機的一個重要部件，氣體在工作輪中流動，其壓力、流速都增加，同時氣體的溫度也升高。葉輪是離心式壓縮機對氣體作功的唯一元件。通過葉輪將能量傳遞給氣體，使氣體的速度及壓力都得到提高。
在結構上葉輪有三種型式：
閉式葉輪：由輪盤、輪蓋、葉片三部分組成。
半開式式葉輪：無輪蓋、只有輪盤、葉片。
雙面進氣式葉輪：兩套輪蓋、兩套葉片，共用一個輪盤。
葉輪的結構以葉片的彎曲形式來分
前彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相同。葉片出口角＞90°
后彎葉片式葉輪：葉片彎曲方向與葉輪旋轉方向相反，葉片出口角＜90°
徑向葉片式葉輪：葉片出口方向與葉輪半徑方向一致，葉片出口角＝90°
影響葉輪性能的主要因素是葉片的彎曲形狀。按葉片出口端彎曲方向的不同，可分為后彎、前彎及徑向葉輪三種類型。由于后彎式葉片的級效率較高，因此被廣泛采用。葉輪是高速旋轉的部件，要求材料具有足夠的強度。為了減少振動，葉輪和軸必須經過動平衡試驗，以達到規定的動平衡要求。
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氣體輸送機械的基本結構、工作原理與液體輸送機械大同小異，它們的作用都是對流體作功以提高其機械能（主要表現為靜壓能）。
（一）離心式通風機、鼓風和壓縮機
通風機都是單級，對氣體只起輸送作用，可用柏努利方程進行有關計算；鼓風機和壓縮機都是多級，用于產生高壓氣體，壓縮機需要采取冷卻措施。
離心式氣體輸送機械和離心泵的工作原理相似，但在結構上隨壓縮比的變化而有某些差異。
1．離心通風機
風機對單位體積氣體所作的有效功稱為風壓，以HT表示，單位為J/m3＝Pa。根據風壓的不同，將離心通風機分為三類：
低壓離心通風機出口風壓低于0.981×103 Pa（表壓）；
中壓離心通風機 出口風壓為0.981×103 ～2.94×103 Pa（表壓）；
高壓離心通風機 出口風壓為2.94×103 ～14.7×103 Pa（表壓）。
（1）離心通風機的結構和工作原理 離心通風機的結構和工作原理與離心泵大致相同。低壓通風機的葉片數目多、與軸心成輻射狀平直安裝。中、高壓通風機的葉片則是后彎的，所以高壓通風機的外形與結構與單級離心泵更相似。
（2）離心通風機的性能參數：離心通風機的主要性能參數有風量、風壓、軸功率和效率。
① 風量Q 風量是指單位時間內從風機出口排出的氣體體積；并以風機進口處的氣體狀態計，單位為m3/h。
② 風壓HT 是單位體積氣體通過風機時所獲得的能量，單位為J/m3或Pa，習慣上用mmH2O表示。
風機的全風壓由靜風壓與動風壓構成，即
HT=(p1－p2)+u22/2 （2-33）
通風機銘牌或手冊中所列的風壓是在空氣的密度為1.2kg/m3（20℃、101.3 kPa）的條件下用空氣作介質測定的。若實際的操作條件與上述的實驗條件不同，應將操作條件下的風壓換算為實驗條件下的風壓HT來選擇風機，即
HT=HT’(1.2/ρ’) （2-34）
式中
ρ’――操作條件下空氣的密度，kg/m3。
③ 軸功率與效率 離心通風機的軸功率為
N=HTQ/1000η （2-35）
式中
N――軸功率，kW；
Q――風量，m3/s；
HT――全風壓，Pa；
η――全壓效率。
注意，用式2-35計算功率時，HT和Q必須是同一狀態下的數值。
（3）離心通風機的特性曲線
通風機出廠前在溫度為20℃的常壓下（101.3kPa）實驗測定其特性曲線。離心通風機的特性曲線與離心泵的特性曲線相比，此處增加了一條靜風壓隨流量的變化曲線。
（4）離心通風機的選擇
與離心泵的選擇遵循相似的步驟：
① 根據管路布局和工藝條件，計算輸送系統所需的實際風壓HT’，并按式2-38換算為實驗條件下的風壓HT。
② 根據所輸送氣體的性質及所需的風壓范圍，確定風機的類型。
③ 根據實際風量和實驗條件下的風壓，選擇適宜的風機型號。
④ 當ρ’＞1.2kg/m3時，要核算軸功率。
2．離心鼓風機與壓縮機
離心鼓風機與壓縮機又稱透平鼓風機和壓縮機，其結構類似于多級離心泵，每級葉輪之間都有導輪，工作原理和離心通風機相同。離心壓縮機的段與段之間設置冷卻器，以免氣體溫度過高。離心鼓風機與離心壓縮機的規格、性能及用途詳見有關產品目錄或手冊。
離心式壓縮機生產能力大，供氣均勻，連續運行安全可靠，維修方便，因而廣被采用。
（二）回轉鼓風機、壓縮機
回轉鼓風機、壓縮機與回轉泵相似。常見的回轉式氣體壓縮機械有羅茨鼓風機、葉氏鼓風機、液環壓縮機、滑片壓縮機、滾動活塞壓縮機、螺桿壓縮機等多種型式。本節僅對羅茨鼓風機、液環壓縮機作簡要介紹。
1．羅茨鼓風機
普通型羅茨鼓風機的主要部件是機殼內有兩個特殊形狀的轉子（常為腰形或三星形）。
羅茨鼓風機的工作原理和齒輪泵相似，兩個轉子的旋轉方向相反，氣體從機殼一側吸入，從另一側排出。
羅茨鼓風機屬容積式機械，其排氣量與轉速成正比。當轉速一定時，風量與風機出口壓力無關，表壓為40kPa上下時效率較高。
羅茨鼓風機一般用回路調節流量，其出口應安裝氣體穩壓罐并配置安全閥。
2．液環壓縮機
液環壓縮機又稱納氏泵。它主要由略似橢圓的外殼和旋轉葉輪組成，殼中盛有適量的液體。當葉輪旋轉時，由于離心力的作用，液體被拋向殼體，形成橢圓形的液環，在橢圓形長軸兩端形成兩個月牙形空隙。當葉輪回轉一周時，葉片和液環間所形成的密閉空間逐漸變大和變小各兩次，氣體從兩個吸入口進入機內，而從兩個排出口排出。
液環壓縮機內的液體將被壓縮的氣體與機殼隔開，氣體僅與葉輪接觸，只要葉輪用耐腐蝕材料制造，則便適宜于輸送腐蝕性氣體。殼內的液體應與被輸送氣體不起作用，例如壓送氯氣時，殼內的液體可采用硫酸。
液環壓縮機的壓縮比可達6～7，但出口表壓在150～180kPa的范圍內效率最高。
（三）真空泵
從設備或系統中抽出氣體使其中的絕對壓力低于大氣壓，此種抽氣機械稱為真空泵。從原則上講，真空泵就是在負壓下吸氣，一般是大氣壓下排氣的輸送機械。在真空技術中，通常把真空狀態按絕對壓力高低劃分為低真空（105～103Pa）、（103～ 10－1Pa）、高真空（10－1～10－6Pa）、超高真空（10－6～10－10Pa）及極高真空（<10－10 Pa）五個真空區域。為了產生和維持不同真空區域強度的需要，設計出多種類型的真空泵。
化工中用來產生低、中真空的真空泵有往復真空泵、旋轉真空泵（包括液環式、旋片式真空泵）和噴射真空泵等。
1．往復真空泵
往復真空泵的構造和工作原理與往復式壓縮機基本相同。但是，由于真空泵所抽吸氣體的壓力很小，且其壓縮比又很高（通常大于20），因而真空泵吸入和排出閥門必須更加輕巧靈活、余隙容積必須更小。為了減小余隙的不利影響，真空泵氣缸設有連通活塞左右兩側的平衡氣道。若氣體具有腐蝕性，可采用隔膜真空泵。
2．旋轉真空泵
（1）液環真空泵 用液體工作介質的粗抽泵稱作液環泵。其中，同水作工作介質的叫水環真空泵，其它還可用油、硫酸及醋酸等作工作介質。工業上水循環泵應用居多。
水環真空泵的外殼內偏心地裝有葉輪，葉輪上有輻射狀葉片2，泵殼內約充有一半容積的水。當葉輪旋轉時，形成水環3。水環有液封作用，使葉片間空隙形成大小不等的密封小室。當小室的容積增大時，氣體通過吸入口4被吸入；當小室變小時，氣體由壓出口5排出。水環真空泵運轉時，要不斷補充水以維持泵內液封。水環真空泵屬濕式真空泵，吸氣中可允許夾帶少量液體。
水環真空泵可產生的最大真空度為83kPa左右。當被抽吸的氣體不宜與水接觸時，泵內可充以其它液體。
（2）旋片真空泵
旋片泵是獲得低中真空的主要泵種之一。它可分為油封泵和干式泵。根據所要求的真空度，可采用單級泵（極限壓力為4Pa，通常為50～200Pa）和雙級泵（極限壓力為（6～1）×10－2Pa），其中以雙級泵應用更為普遍。
當帶有兩個旋片7的偏心轉子按圖中箭頭方向旋轉時，旋片在彈簧8的壓力及自身離心力的作用下，緊貼著泵體9的內壁滑動，吸氣工作室A的容積不斷擴大，被抽氣體流經吸入口3和吸氣管4進入其中，直到旋片轉到垂直位置時吸氣結束，吸入的氣體被旋片隔離。轉子繼續旋轉，被隔離氣體逐漸被壓縮、壓力升高。當壓力超過排氣閥片2上的壓力時，則氣體從排氣口1排出。轉子每旋轉一周有兩次吸氣和排氣過程。
兩級旋片真空泵中氣體從高真空腔A進入低真空腔后再排出泵外。
旋片真空泵具有使用方便、結構簡單、工作壓力范圍寬、可在大氣壓下直接啟動等優點，應用比較廣泛。但旋片真空泵不適于抽除含氧過高、有爆炸性、有腐蝕性、對油起化學反應及含顆粒塵埃的氣體。
（3）噴射泵 噴射泵是利用流動時靜壓能轉換為動能而造成的真空來抽送流體的。它既可用來抽送氣體，也可用來抽送液體。在化工生產中，噴射泵常用于抽真空，故它又稱為噴射真空泵。
噴射泵的工作流體可以是蒸汽，也可以是液體。圖2-49所示的是單級蒸汽噴射泵。工作蒸汽以很高的速度從噴嘴3噴出，在噴射過程中，蒸汽的靜壓能轉變為動能，產生低壓，而將氣體吸入。吸入的氣體與蒸汽混合后進入擴散管4，使部分動能轉變為靜壓能，而后從壓出口5排出。
單級蒸汽噴射泵可達到99％的真空度，若要獲得更高的真空度，可以采用多級蒸汽噴射泵。
圖2-50所示為三級蒸汽噴射泵。工作蒸汽與被抽吸氣體先進入第一級噴射泵，混合氣體經冷凝器2使蒸汽冷凝，氣體則進入第二級噴射泵3，而后順序通過冷凝器4、第三級噴射泵5及冷凝器6，最后由噴射泵7排出。輔助噴射泵8與主要噴射泵并聯，用以增加啟動速度。當系統達到指定的真空度時，輔助噴射泵可停止工作。
由于抽送流體與工作流體混合，噴射真空泵的應用范圍受到一定限制。
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