射流风机技术介绍

射 流 风 机技 术 介 绍南海市南方风机厂概述射流风机是一种特殊的轴流风机，主要用于公路、铁路及地铁等隧道的纵向通风系统中，提供全部的推力；也可用于半横向通风系统或横向通风系统中的敏感部位，如隧道的进、出口，起诱导气流或排烟等作用。

射流风机是一种开放进、出口的特殊轴流风机，在这种工作条件下风机被设计为具有最高效率（大于运行于具有一定静压的工作点）。

射流风机对空气的作用力，即通常所说的——推力，与风机支承受到的力“等大、反向”。

风机一般悬挂在隧道顶部或两侧，不占用交通面积，不需另外修建风道，土建造价低；风机容易安装，运行、维护简单，是一种很经济的通风方式。

一． 射流风机的原理射流风机运行时，将隧道内的一部分空气从风机的一端吸入，经叶轮加速后，由风机的另一端高速射出。

这部分带有较高动能的高速气流将能量传送给隧道内的其它气体，量传送给隧道内力的压气，从产推动隧道内的空气顺风机喷射气流方向流动。

当流动速度衰减到一定程度时，下一组风机继续工作。

这样，就实现了从隧道的一端吸入新鲜空气，从另一端排出污浊空气的目的。

图一为隧道内射流风机的工作原理图（为清晰产夸大），图中：——隧道内的气流速度V1——射流风机的出口气流速度V2——隧道内绕过风机外的气流速度V3图一.隧道内射流风机的工作原理图图中，静压线和全压线保持一个斜率，这个斜率（压力降梯度）与保持送给隧道空气流动的摩擦内力的梯度相一致。

由图可知：在射流风机安装处，V3及其引起的动压——PV3肯定小于V1及其引起的动压——PV1。

当隧道内的部分气流被射流风机吸入,只存在较小的能量损失，隧道内的全压 P t(tunnel)通常保持不变。

这就意味着隧道内此处的静压必然要气高。

其气高值——ΔPS，就是隧道内气体压气的第一个有效部分。

图中虚线部分展示了这样一个过程：射流风机喷射出的高速气流与隧道内的气流充分混合，喷射气流的全压转化为隧道内气体全压，推动隧道内气体流动的过程。

虚的全压线的降低，表明射流风机出口的能量因风机出口气流的紊流衰减产损失的过程。

Pt（fan）是经过风机叶轮的全压气，同时因为风机出口的静压必然等于隧道内此处的静压，所同风机的动压P V2超过了风机的全压，这就导致了一个负的风机静压：P S ＝－P V3 。

射流风机喷射具有很高速度的气流，引起局部的动量过量。

当气流速度衰减回正常的隧道气流速度值，就量传了一个推动隧道内气流向前的力（力=动量÷时间）。

这个力就导致了隧道内另一部分静压气——ΔP j ，这是隧道内气体压气的第二个有效部分。

综上所述，因射流风机的作用，引起隧道内气体总的全压气为：ΔP t ＝ ΔP S + ΔP j根据同上分析，我们可得到如下公式（式中：A 1为隧道的截面积，A 2为射流风机的出口面积，ρ为气体的密度） ：÷÷øöççèæ−⋅÷÷øöççèæ⋅⋅⋅=∆212112221221V V V V A A V P S ρ 22112221221÷÷øöççèæ−⋅⋅⋅=∆V V A A V P j ρ ÷÷øöççèæ−⋅⋅⋅=∆2112221221V V A A V P t ρ 射流风机的静压与全压为：2212221÷÷øöççèæ⋅−=V V V P S ρ÷÷øöççèæ÷÷øöççèæ−⋅=22122121V V V P t ρ因为隧道内气流的平均流速V 1远小于射流风机出口的流速V 2，因此有时可忽略V 1的影响，上述几式将大大简化。

另外，我们引入“射流作用效率——ηj ”的概念。

射流作用效率——ηj 是指输送隧道内气流所送给摩擦内力产做的功除同射流风机的空气功率P t Q 2，这是衡量一个隧道通风系统内通风效率高低及运行成本的重要指标。

其值为：2112V V V j +⋅=η由上式可知，较低的(V 2/V 1)值可同提高ηj ，从产降低风机的运行成本。

二．射流风机的推力计算射流风机的理论推力（T）等于风机出口的动量对时间的变化率，即风机的质量流量（ρQ 2）与出口平均速度（V 2）的乘积：22222A ⋅⋅=⋅⋅=V V Q T ρρ （N） 隧道内射流风机量传的总推力（T 总）取取于射流风机的的量，即总推力为单个射流风机推力（T）的总和：222A V n T n T ⋅⋅=⋅=ρ总 （N） （式中：n 为隧道内射流风机的的量） 隧道内射流风机量传的总压气（ΔP 总）为总推力（T 总）与隧道截面积（A 1）的商： 22121A A A T P V n ⋅⋅⋅==∆ρ总总 （Pa） 注意： 射流风机的推力测试是按照国际标准——ISO13350:1999(E) 工业通风机——射流风机性能测试 来进行的。

射流风机的测试推力（T M ）一般为理论推力的0.85～1.05 倍。

同时，因射流风机在隧道内受安装环境的影响，射流风机的安装推力（T i ）通常也要小于射流风机的测试推力（T M ）。

隧道内射流风机通常为按组布置，但同一组风机间的中心距至少要取风机直径的二倍同上。

每组射流风机之间的距离应大于或等于隧道直径的10倍，也可取射流风机动压的十分之一作为射流风机的纵向间距。

同确保每台射流风机喷射的气流能与隧道内的气体充分混合。

另外，在射流风机具有相同推力的条件下，选择出口风速低、容积流量大的射流风机，被证明是省功的。

因为：ηηρηη⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=⋅=4.1T 4.1Q 7.0/P Q P Q 222V V N ）（动全式中：N ——射流风机的功率； Q ——射流风机的流量；P 全 ——射流风机的全压；η——射流风机的效率； P 动 —— 射流风机的动压，P 动 ≈ 0.7 × P 全 ；T ——射流风机的推力； V 2 ——射流风机的出口风速。

由上式可知，推力T 一定时，射流风机耗功N 与风机出口风速V 2成正比。

因此，为了降低运行成本，应尽可能选用大直径、低转速的射流风机。

三． 隧道内的内力计算：隧道中所需的空气流量，通常取取于交通车辆所排放的有害气体浓度对人体健康的影响及烟人成分对隧道内能烟度的影响。

进入隧道内的新风应足同稀释有害气体的浓度及达到能烟度的要求。

对于采用纵向通风方式的公路隧道，在确定了需要的风量即确定了隧道内气流的速度后，便可同计算出用于送给隧道内摩擦内力所需的全部射流风机的推力。

隧道中的摩擦内力损失主要由同下几部分组成：1. 隧道进、出口的内力P en,ex ：隧道进、出口的内力P en,ex 通常取隧道内空气动压的1.5倍，即2121,43215.1V V P ex en ⋅⋅=⋅=ρρ 2. 隧道内车流量对空气的内力或推力P drag ：在隧道中，根据车流量的方向及速度不同，可对隧道内的气流量传内力或推力。

需要注意，在车辆行驶方向与隧道通风方向相同的单向隧道，如果车辆的速度低于隧道中的风速，则车辆仍会对隧道气流量传拖内。

[])()(21212221111V V V V N V V N A A P V V V V V V drag −⋅−⋅−+⋅⋅⋅=ρ式中：A V ——汽车等效内抗面积，t t c c A r A r A V ξξ⋅⋅+⋅⋅−=)1(r——大型车的比例；A c ——小型车正面投影面积，可取2 m 2；ξc ——小型车空气内力系的，可取0.5；A t ——大型车正面投影面积，可取6 m 2 ；ξt ——大型车空气内力系的，可取1.0。

A 1——隧道的截面积V 1——隧道内气流的速度N V1——与隧道内气流方向相反的车辆的V V1——与隧道内气流反向行驶的车辆的速度（m/s）N V2——与隧道内气流方向相同的车辆的V V2——与隧道内气流同向行驶的车辆的速度（m/s）3. 烟囱效应或自然风的内力P stack ：由于隧道进、出口的地理位置不同，环境条件可能存在较大差异，如空气温度、海拔、自然风向、大气压等，从产导致烟囱效应。

隧道两端因自然条件引起的压差P stack ，一般应由测量获得。

同时，因自然条件的不稳定，通常将P stack 按内力考虑。

4. 隧道内表面的沿程内力P L ： 隧道内表面及隧道内的各种物体对隧道内的空气流动量传的内力hL D L f V P ⋅⋅⋅⋅=2121ρ 式中：f ——摩擦内力系的，04.0~02.0=f ，一般取025.0=f 。

L——隧道的长度D h ——隧道截面的当量直径，断面周长截面积/4×=h D隧道中总的内力损失为：L stack drag ex en T P P P P P +++=, （Pa）则隧道中射流风机所要送给的总推力为：1A P T T T ⋅= （N）由此，可确定隧道中射流风机的的量——射流风机所要送给的总推力（T T ）除同单台射流风机的安装推力（T i ）： i T T n T /=四． NSL系列 射流风机技术特点：南海市南方风机厂开发的NSL系列射流风机，根据通风形式的不同，分为NSL-U型单向射流风机和NSL-R型双向可逆射流风机两大类型。

NSL-U型射流风机，一般用作单向通风；在特殊情况下风机反转，可提供50%～80%的正向推力。

NSL-R型射流风机，可用作双向通风，方便用户对气流方向的控制，风机正、反转时的推力和风速基本相等。

NSL系列射流风机具有同下特点：1. 性能范围宽，最大一种风机推力可达2100牛顿，用户有更大的选择余地。

2. 先进的气动设计使得风机具有效率高、推力大和噪音低的优点。

3. 叶片与轮毂均由铝合金压力铸造产成，经金相分析、X光射线探伤检验，有足够的强度。

精确平衡的叶轮，使风机运转平稳，符合高速运行的要求。

4. 特殊设计的消声器有效地控制了风机噪声；考虑到用户的不同要求，有1D长度与2D长度两种规格的消声器可供用户选用。

5. 可配用双速电机，用户可根据隧道内的车流密度等情况取定风机的运行状态，同达到降低风机运行成本和节约电能的目的。

6. 配有专用电动机，在-250C～500C的环境下可长期可靠运转。

其中电机轴承寿命按L10标准计算可达20,000小时同上。

7. 风机叶轮设计时已考虑高温下的热膨胀系的和强度要求，专用电机可保证风机在火灾高温下可靠运行。