1-5 流体的输送

http://202.114.88.54/new/clgcjc/web/第五节流体的输送设备
----风机
5.1风机的基本结构与工作原理
5.2风机的性能参数和性能曲线
5.3离心式风机性能参数换算
5.4风机的工作点和流量调节
5.5离心式风机的并联和串联操作
http://202.114.88.54/new/clgcjc/web/风机是给被输送的流体提供能量的设备。

目前
均已系列化。

5.1 风机的基本结构与工作原理
（1）风机的种类
①按用途分通风机、鼓风机、压缩机、真空机等；
②按结构分叶片式风机、叶轮式风机、
罗茨式风机（容积式）。

http://202.114.88.54/new/clgcjc/web/（2）离心式风机的基本结构
1－吸入口；2－叶轮前盘；3－叶片；4－后盘；
5－机壳；6－出口；7－截流板，即风舌；8－支架
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（3）工作原理
叶轮随转轴旋转时，充满于叶片之间的气体，在离心力的作用下，从叶轮中心甩向叶轮周围，挤入机壳，机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。

叶片间的气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。

外界气体从吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，再源源不断地输送出。

http://202.114.88.54/new/clgcjc/web/ 5.2 风机的性能参数和性能曲线
５.2.1 性能参数
风机的主要性能参数有：流量、压头、功
率、效率和转速
(1) 流量Q：单位时间内风机所输送的流体
量，常用体积流量表示，单位为m3／s或m3／h。

(2) 压头Ｐ：单位体积流体流经风机时获得的
有效能量，单位为Pa。

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(3) 功率N和效率η
轴功率Ｎ：由电动机输入风机轴的功率，单位W或kW。

(4) 转速n
风机叶轮每分钟的转数即“r/min”，或rpm 。

效率η：反映能量损失大小的参数称为效率。

η=Ne/N Ne=Q Ｐ
N=Ne/η=Q Ｐ/η
有效功率Ne ：流体在单位时间内从叶轮获得的能量，单位仍为，W 或kW 。

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5.2.3实际性能曲线
流量Q，压头P，轴功率N和效率η是泵与风机的主要性能参数，在额定转数n下，其Q～
P ，Q～N，Q～η之间的诸关系曲线统称特性
曲线。

P～Q 工况曲线；
N～Q 功率性能曲线；
η～Q 效率曲线：最佳工况。

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风机性能曲线Q
N, P,η
η–Q
P–Q
N–Q
（1）离心风机的压头一般随流量
加大而下降；
（2）离心风机的轴功率在流量为
零时为最小，随流量的增大而上
升。

故在启动离心风机时，应关
闭风机的出口阀门，以减少启动
电流，保护电机；
（3）当流量为零时，离心风机的
效率为零，随着流量加大，风机
的效率出现一极大值。

离心风机
在与最高效率点相对应的流量及
压头下运转最为经济。

该最高效
率点称为风机的设计点，对应的
值称为最佳工况参数。

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5.3 离心式风机性能参数换算
(1)气体密度的影响
当输送介质的温度和压强改变时，风机的性能参数也发生相应的改变。

(2) 离心风机转速n 的影响
1122Q n Q n =2
2121⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=n n p p 3
2121⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝⎛=n n N N (3) 离心风机叶轮直径的影响
3
''
2
2D Q Q D ⎛⎞=⎜⎟⎝⎠
2
2'2
'
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝⎛=D D p p 5
2'2
'
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛=D D N N
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5.4风机的工作点
和流量调节
①工作点
单机工作点：Q～P曲线上任意一点。

管路系统中的工作点：将风机的Q～P曲线与管路P e =ΔP+SQ e 2曲线同绘在一张坐标图上。

两线相交于M点，称M点为风机在此管路系统中的工作点。

P
ΔP
P=Pe
管路特性曲线和风机的工作点
P ～Q
Pe ～Qe
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②工作点稳定性和非稳定性
风机在管道系统中工作时，会受到外
界扰动的影响，使工作点偏移，偏移后能
自动恢复到原来的工作点者，称工作点是
稳定的，反之为不稳定。

工作点的稳定或
不稳定，与工作点在风机的Q～P曲线上的
位置有关。

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③工况调节
改变Q～P曲线与管路特性曲线其中一条或两
条同时都改变其形状和位置，以便改变其工作点，达到调节的目的。

节流调节法：在管路中串联节流阀，利用阀门
启闭来改变管路特性曲线形状和位置。

该法简便，但很不经济。

只在小型泵或风机中采用。

转速调节法：风机的转数变化时，它们的性能Q～P曲线也将改变。

该种调节方法，运转效率
η降低较小，但需增添调速设备。

常用于大型
风机或水泵的调节中。

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改变阀门开度时工作点变化1 –关小阀门 2 –加大阀门改变风机转速时的工作点变化
n
1
>n>n
2
Pe-Qe
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5.5 离心式风机的并联和串联操作
离心风机的并联离心风机的串联
Pe-Qe
Pe-Qe P
P 并
P
P
P 串P
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离心风机组合方式选择
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离心风机的选择原则
•根据被输送气体的性质和操作条件，确定风机的类型；•根据工程计算获得管路系统对风机提出的流量Q和压头p 的要求，从风机的样本、产品目录或系列特性曲线选出
合适的型号。

在确定风机的型号时，要考虑操作条件的
变化而留出一定的裕量，即所选风机所能提供的流量和
压头比管路要求值高出10～20％，并使风机在高效范围
内工作。

当遇到几种型号的风机同时在最佳工作范围内
满足流量和压头的要求时，应该选择效率最高者，并参
考风机的价格作综合权衡。

•核定风机的轴功率。

若输送介质的密度与空气的密度相差较大，则要核算风机的轴功率。