Центробежные компрессоры. Центробежные компрессоры по принципу действия аналогичны центробежным насосам. Они имеют одно или несколько лопастных колес, при вращении которых развивается центробежная сила, сообщающая газу кинетическую энергию, преобразующуюся затем в энергию давления. В данном случае рабочим телом, в отличие от центробежных насосов, является газ, сжатие которого сопровождается уменьшением объема. По величине создаваемого избыточного давления центробежные компрессоры носят следующие наименования:
турбокомпрессоры – рабочее давление более 0,3 МПа;
турбогазодувки – от 0,01 до 0,3 МПа;
вентиляторы – до 0,01 МПа.
Турбогазодувки отличаются от турбокомпрессоров числом рабочих колес (ступеней сжатия): первые имеют 1 - 4, а вторые до 16 и более.
Турбогазодувки и турбокомпрессоры. Одноступенчатая турбогазодувка показана на рис. 8.34.
Рис. 8.34. Схема одноступенчатой турбогазодувки: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнета-тельный патрубок
Работает турбогазодувка следующим образом. В спиралевидном корпусе 1 вращается рабочее колесо 2 с лопастями внутри направляющего аппарата 3, в котором происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соединенных между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопастей рабочего колеса.
Схема многоступенчатой турбогазодувки представлена на рис. 8.35.
Рис. 8.35. Схема многоступенчатой турбогазо-дувки: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – обратный канал
Работает она следующим образом. Газ, пройдя через первое колесо 1 и направляющий аппарат 3, с более высоким давлением поступает через обратный канал 4 на следующее рабочее колесо. Диаметры рабочих колес турбогазодувки постоянны, но ширину их с учетом изменения объема газ при сжатии уменьшают в направлении от первого колеса к последнему. Таким путем достигается возможность сжатия газа в каждой последующей ступени без изменения скорости вращения и формы лопастей рабочих колес.
Степень сжатия в турбогазодувках не превышает 3, поэтому в турбогазодувках сжимаемый газ между ступенями не охлаждают.
Для получения более высоких степеней сжатия, чем в турбогазодувках, применяют турбокомпрессоры, по устройству аналогичные турбогазодувкам, но имеющие значительно большее число рабочих колес. В турбокомпрессорах по мере перехода к ступеням более высокого давления уменьшается не только ширина, но и диаметр рабочих колес. В связи с значительной степенью сжатия газа в турбокомпрессорах и соответствующим увеличением температуры газа производят его охлаждение, которое осуществляют путем подачи холодной воды в специальные каналы внутри корпуса, либо в выносных промежуточных холодильниках. Давление нагнетания в турбокомпрес-сорах достигает 2,5 - 3,0 МПа.
Центробежные вентиляторы. Центробежные вентиляторы условно делятся по величине избыточного давления на вентиляторы низкого давления (р < 103 Па); среднего давления (р =103- 3×103 Па) и высокого давления (р = 3×103- 104 Па).
Рис. 8.36. Схема центробежного вентилятора низкого давления: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3, 4 – всасывающий и нагне-тательный патрубки
На рис. 8.36 показана схема вентилятора низкого давления. В спиралеобразном корпусе 1 вентилятора вращается рабочее колесо 2 с большим числом лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине зависит от развиваемого давления и является наименьшим для вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси вентилятора через патрубок 3 и удаляется из корпуса вентилятора через нагнетательный патрубок 4. Лопатки вентилятора обычно выполняют загнутыми вперед (угол b2> 90°, см.рис. 8.3) или загнутыми назад (b2< 90°) по направлению вращения колеса. При лопатках, загнутых вперед, заданный напор получают при меньшей окружной скорости колеса, соответственно при меньшем его диаметре, чем при лопатках, загнутых назад; однако гидравлическое сопротивление последних ниже.
Рабочие колеса вентиляторов низкого и среднего давления, обладающих большими производительностями, имеют относительно большую ширину. Для того чтобы обеспечить прочность и жесткость широких колес, окружная скорость их ограничивается (не более 30 - 50 м/с). Поэтому рабочие колеса таких вентиляторов изготавливаются с лопатками, загнутыми вперед (b2= 120° - 150°), не считаясь с понижением гидравлического к.п.д. 
вентилятора.
У вентиляторов высокого давления, обладающих меньшей производительностью, ширина колес относительно невелика. Поэтому их лопатки обычно загнуты назад.
Характеристики центробежных вентиляторов подобны характе-ристикам центробежных насосов (см. рис. 8.6), а зависимость произво-дительности, напора и мощности от числа оборотов выражается уравнениями (8.27) – (8.28). Рабочий режим устанавливается по точке пересечения характеристики центробежного вентилятора с характеристикой сети (см. рис. 8.8). Мощность на валу вентилятора Nв находят по уравнению
, (8.68)
где 
– производительность вентилятора, м3/с; Н – напор вентилятора, м; r – плотность газа, кг/м3; 
– к.п.д. вентилятора, определяемый произведением коэффициентов подачи lv, гидравлического lг и механического lмех к.п.д.
Напор вентилятора Н рассчитывают с помощью уравнения (8.12) или определяют по рабочей точке (см. рис. 8.8).
Осевые компрессоры и вентиляторы. Схема осевого компрессора показана на рис. 8.37.
Рис. 8.37. Схема осевого компрессора:1 – корпус; 2 – ротор; 3 – лопасти; 4 – направляющий аппарат
В корпусе 1 вращается с большой скоростью ротор 2, на котором расположены лопасти 3, имеющие форму винтовой поверхности. Газ захватывается лопастями и перемещается вдоль оси компрессора, получая при этом от лопастей и вращательное движение. Для устранения вращательного движения газа на внутренней поверхности корпуса укреплены неподвижные лопатки, образующие направляющий аппарат 4, по каналам которого газ поступает в напорный патрубок. Осевые компрессоры имеют значительное число ступеней (10 - 20) и работают без охлаждения газа. Они имеют высокий к.п.д., обеспечивают высокую производительность (более 20 м3/c), но создаваемое ими давление не превышает 0,5 - 0,6 МПа.
Осевые вентиляторы имеют сходство с осевым компрессором в том, что газ в нем движется вдоль оси вентилятора. На рис. 8.38 изображена схема осевого вентилятора. Такой вентилятор имеет корпус 1 в виде короткого участка цилиндрической трубы, в котором расположено рабочее колесо-пропеллер с лопатками 2, изогнутыми по винтовой поверхности. При вращении рабочего колеса лопатки захватывают газ и перемещают его вдоль оси колеса. Вследствие низкого сопротивления, оказываемого вентилятором движущемуся потоку газа, и незначительности потерь на трение газа о лопатки, к.п.д осевых вентиляторов существенно выше, чем у центробежных.
Рис. 8.38. Схема осевого вентилятора:
1 – корпус; 2 – пропеллер с лопатками
В то же время напор, развиваемый осевыми вентиляторами, в 3 - 4 раза меньше, чем у центробежных вентиляторов, поэтому осевые вентиляторы применяют для перемещения больших количеств газа при незначительном сопротивлении сети.
Вакуум-насосы
Ряд процессов химической технологии осуществляется под вакуумом (например, сублимационная сушка, молекулярная дистилляция и др.). По величине остаточного давления различают низкий, средний и высокий вакуум.
При низком вакууме преобладают столкновения молекул газа между собой. Длина свободного пробега молекул газа l значительно меньше линейного размера сосуда, в котором заключен газ, d
(l << d). При среднем вакууме число соударений молекул газа между собой и число столкновений молекул со стенкой сосуда примерно равны (l » d). При высоком вакууме преобладают столкновения молекул газа со стенками сосуда (l >> d). При понижении давления длина свободного пробега молекул увеличивается в значительной степени. Так, при давлении 0,1 Па l » 10 см, а при давлении 1 × 10-9 Па l » 10 км.
На практике при низком вакууме часто применяется единица измерения «процент вакуума», причем
% вакуума = 
,
где 
– остаточное давление в сосуде, из которого откачивается газ, Па.
Вакуум-насосы и их характеристики. Вакуум-насосами (вакуум-ными компрессорами) называются устройства, которые откачивают газ из производственной емкости с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, выталкивают в атмосферу. В данном разделе мы будем рассматривать только вакуум-насосы двух типов, применяемых в промышленности: объемные и динамические.
Объемные вакуум-насосы. К этому типу вакуум-насосов в первую очередь относятся поршневые вакуум-насосы. Поршневые вакуум-насосы применяются в химической промышленности в тех процессах, где требуется давление 0,6 - 13 кПа и для откачки больших объемов воздуха (до 1 м3/с). По своему устройству поршневые вакуум - насосы мало отличаются от устройства рассмотренных ранее поршневых насосов и компрессоров. Они имеют специальное газораспре-делительное устройство, связывающее цилиндр, откачиваемый объект и атмосферу. Поршневые вакуум - насосы бывают «сухие» и «мокрые». Первые откачивают из аппарата только газ, а вторые могут откачивать смесь газа с жидкостью. В конструктивном отношении «сухие» и «мокрые» вакуум - насосы совершенно одинаковы, за исключением распределительного устройства.
Вращательные вакуум-насосы со скользящими пластинами. По конструкции аналогичны роторным пластинчатым компрессо-
рам (рис. 8.31). Они применяются для удаления основной массы воздуха или другого газа из производственных емкостей больших размеров, а также для создания централизованных систем пред-варительного разрежения. Предельное давление перед насосом не может быть меньше 1,3-3,3 кПа.
Вращательные вакуум-насосы с жидкостным поршнем аналогичны по конструкции водокольцевым компрессорам (рис. 8.32). Они применяются в тех случаях, где требуется давление 3,3 - 80 кПа, а также тогда, когда не допускается соприкосновение газа со смазкой и возможно воспламенение газа при низкой температуре. Они относятся к «мокрым» вакуум - насосам и могут откачивать газ в смеси с жидкостью, их производительность составляет до 0,13 м3/с.
Двухроторные бессмазочные вакуум-насосы аналогичны по конструкции компрессору с двумя вращающимися поршнями (рис. 8.33). Эти вакуум - насосы требуют предварительного разрежения в аппарате перед их включением в работу. Предельное давление, обеспечиваемое насосом, равно 1 Па.
Динамические вакуум-насосы. К этому типу относится эжекторный вакуум-насос. По своей конструкции аналогичен струйному насосу (рис. 8.12), рабочей средой является водяной пар. В химической промышленности наибольшее распространение получили пяти - и четырехступенчатые пароэжекторные вакуум - насосы. Между собой ступени насоса соединяются последовательно (выход одного насоса соединяется со входом следующего и т.д.), причем из последней ступени отсасываемый газ выбрасывается в атмосферу. В зависимости от марки вакуум-насоса остаточное давление может быть от 0,4 до 23,4 кПа и производительность (по сухому воздуху) от 2,8×10-3 до 0,17 кг/с.
Диффузионный вакуум-насос относится к эжекторному виду струйных насосов.Рабочей средой являются пары ртути. Такие вакуум-насосы применяются в основном в лабораторной практике для получения давления порядка 4×10-5 - 2×10-4 Па (высокого вакуума). Эти насосы могут работать при давлении предварительного вакуума порядка 100 Па. Предварительный вакуум создается другим насосом, называемым форвакуумным насосом.
На рис. 8.39 схематически показан ртутный диффузионный вакуум-насос, работа которого происходит следующим образом. Струя пара ртути, образовавшегося в подогревательном резервуаре со ртутью, проходит через трубку d (паропровод) в сопло D, из которого затем проходит в направлении сосуда B, сообщающегося с форвакуумом. Эта струя пара образует в сужении С своего рода перегородку между пространством высокого вакуума, которое соединяется с откачиваемым сосудом, и пространством предварительного вакуума В, которое
Рис. 8.39. Схема диффузионного вакуум-насоса
соединено с форвакуумным насосом. Моле-кулы газа диффундируют через сужение из пространства А в пространство В, так как внутренняя часть паровой струи, состоящая из вновь образовавшегося в нагревателе пара, свободна от газа. В пространстве В (конденсатора) на охлаждаемых водой стенках происходит конденсация ртутного пара, а отделенные от пара молекулы откачиваемого газа отводятся в форвакуум, сконденсировашаяся ртуть стекает по стенкам в пространство А, откуда по трубочке перетекает в нагреваемый резервуар.
Диффузионные насосы являются одними из лучших для создания высокого вакуума.