通风机性能参数及工作原理

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风机的风压取决于叶轮的圆周速度。
– 低压风机不超过35~40m/s, – 中压风机为45~65m/s, – 高压风机为75~80m/s。
(2)按不同用途分类 按不同用途分类 ① 高温风机: 高温风机:
– 锅炉引风机输送的烟气温度一般在200~250℃,在
该温度下碳素钢材的物理性能与常温下相差不大。 所以一般锅炉引风机的材料与一般用途风机是相同 的。输送温度在300℃以上时,应用耐热材料制作, 滚动轴承采用空心轴水冷结构。
–防腐风机可采用不锈钢制作。有些风机在叶
轮、机壳或其他与腐蚀性气体接触的零部件 表面,喷镀一层塑料,或涂一层橡胶,或刷 多遍防腐漆,以达到防腐目的。另外,用过 氯乙烯,酚醛树脂、聚氯乙烯和聚乙烯等有 机材料制作的风机(即塑料风机、玻璃钢风 机)质量轻、强度大,防腐能力强。但是, 刚度差、易开裂。圆周速度应低于钢制风机。
ηj——通风机机械传动效率, m——电动机容量安全系数
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表6-2 通风机的机械传动效率 传动方式 电动机直接传动 联轴器直接传动 减速器传动 皮带传动 机械传动效率ηj 1.0 0.98 0.95 0.92
表6-3 电动机容量安全系数 电动机功率(kW) <0.5 0.5~1 1~2 2~5 >5 电动机容量安全系数m 1.5 1.4 1.3 1.2 1.15
图6-3 轴流通风机结构简图 1-集风器,2-叶轮,3-导叶,4-扩散
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轴流式通风机的工作原理: 由于风机叶轮的叶片具有一定的斜面形 状,当叶轮在机壳中高速转动时,使叶 轮周围气体一面随叶轮旋转;一面沿轴 向推进,气体在通过叶轮时获得能量, 压力升高,进入扩散管后一部分轴向气 流的动能转变为静压能,最后以一定的 压力从扩散管流出。
– 在设计条件下(一般指标准工况), – 通风机:全压P<1.47×105Pa; – 透平鼓风机:全压P为1.47×105Pa≤P≤3.0×105Pa; – 透平压缩机:全压P>3.0×105Pa。
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风机是各工矿企业普遍使用的设备之一,特别 是通风机的应用更为广泛。 锅炉鼓风、消烟除尘、通风冷却都离不开通风 机。在通风除尘、电站、矿井、环境工程等来 说,通风机是一种不可缺少的动力设备。 通风除尘系统的阻力是靠通风机所产生的风压 来克服,并为系统提供所需风量。 通风机根据其作用原理的不同,一般可分为离 心式、轴流式两类。离心式通风机用在压力较 高的条件下输送气体,而轴流式通风机则在压 力较小的条件下输送比较大量的气体。
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在目前风机生产中,大型的离心式通风 机,为了增加效率和降低噪声,几乎都 采用后向式叶轮。 而一些中小型风机,特别对风压要求较 高时,则采用前向式叶轮; 从防磨损和减少积尘角度看,选用径向 式叶轮较为有利。
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6.1.2 轴流式通风机的工作原理
空气沿轴向流动的通风机称为轴流式通风机。 一般通风机的结构如图6-3所示,主要由集风 器、叶轮、导叶和扩散器等组成。叶轮安装在 圆筒形机壳中,电动机与叶轮直接联接。
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有效功率
QP , kW Ne = 1000
实际上,由于通风机运转时轴承内部有摩擦损失以及气体在 风机内流动时产生的涡流撞击和流动损失,使通风机消耗在 风机轴上的功率(轴功率)N要大于有效功率Ne。
QP N= , kW 1000 ⋅ η
η ——通风机效率。
当选择通风机所配用电动机功率时,在轴功率的基础上, 还应考虑通风机机械传动的能量损失以及电动机工作的安 全系数。配用电动机功率ND可按下式计算: QP ND = ⋅ m , kW 1000 ⋅ η ⋅ η j
通风机的功率和效率特性曲线也要通过实验求 得。
图6-5离心式通风机特性曲线
图6-6 轴流式通风机特性曲线
为避免电流过大而烧毁电机: 离心式通风机启动时,应关闭阀门在风量最小时启动。 轴流式通风机启动时,应打开阀门在风量最大时启动
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6.2.3 通风机特性曲线的合理工况范围
为使通风机运转稳定,实际应用的风压不能超 过最大风压的0.9倍; 对轴流式通风机不允许工况点落在马鞍形区域 内,为了运转经济,通风机的静压效率不应低 于0.6。 由于受到动轮和叶片等部件的结构强度所限, 通风机动轮的转数不能超过它的额定转数。 轴流式通风机除转数有限制外,最大的叶片安 装角θ为45°。超过最大的θ°角,运转就不 稳定。 29
压力系数P
P P= 2 ρ g u2
Q=
风量系数Q
π
4
Q
2 D2 u2
功率系数N
N=
π
1000 N
2 2 D2 ρ g u2
4
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6.wk.baidu.com.2
通风机的无因次特性曲线 也称类型特性曲线) (也称类型特性曲线)
由于同一类型的风机, 其相对应的工况点的无 因次参数Q、P、N和η都 相同,所以一组无因此 特性曲线代表了同一类 型的通风机在不同机号、 不同转速下的全部性能, 其应用范围比有因次特 性曲线要广的多。
排尘 煤粉 防腐
工业炉
电站通风
冷却塔通风
一般通风换气
耐高温 防爆炸
耐温 防爆
特殊风机
矿井 引风 锅炉 冷却 通风 特殊
接风面名称
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6 .2
通风机的性能参数与曲线
6.2.1 通风机的性能参数
– 风量Q、风压P、转速n、功率N及效率η是表示通风
机性能的主要参数。
(1)风量
– 通风机在单位时间内所输送的气体体积称为风量,
第六章
通 风 机
6.1 通风机的工作原理和分类 6.2 通风机的性能参数与曲线 6.3 通风机的相似理论 6.4 通风机在管网中的工作及调节 6.5 通风机的命名和选择
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6.1 通风机的工作原理和分类
通风机与透平鼓风机、透平压缩机一样,是叶 片式气体压缩和输送机械,它们统称为风机。 通风机与透平鼓风机、透平压缩机之间的界限, 是以全压P来区分的。
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防尘风机: ④ 防尘风机:
–它适用于输送含尘气体。为了防治磨损,可
在叶片表面渗碳、喷渡三氧化铝、硬质合金 钢等,或焊上一层耐磨焊层如碳化钨等。 C4—73型防尘风机的叶轮采用16#锰钢制作
⑤ 一般用途风机: 一般用途风机:
–这种风机只适宜输送温度低于80℃,含尘浓
度低于150mg/m3的清洁空气。 不同用途风机的简要分类详见表6-1。
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几种不同叶片型式的叶轮性能比较: 几种不同叶片型式的叶轮性能比较:
① 从气体获得压力看,前向式叶轮最大,径 向式叶轮稍次,后向式叶轮最小。 ② 从效率观点看,后向式叶轮效率最大,径 向式叶轮居中,前向式叶轮效率最低。 ③ 从结构尺寸看,当风量和转速一定时,在 达到相同的风压前提下,前向式叶轮直径最小, 径向式叶轮直径次之,后向式叶轮直径最大。 ④ 从风机噪声方面看,前向式叶轮噪声最大, 径向式叶轮适中,后向式叶轮的噪声较小。
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(4)效率
通风机的效率η就是风机的有效功率与消耗在 风机轴上的功率之比,即 Ne η= × 100% N
(5)转速
转速指通风机叶轮每分钟旋转的次数,其 值通常由转数表直接测得。转速的快慢将 直接影响通风机的风量、压力、效率
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6.2.2 通风机的特性曲线
将通风机的主要性能参数,如风压P、功 率 N 和效率 η 与其风量 Q 的相互关系绘制 成曲线,称为通风机的特性曲线(或称性 能曲线、个体特性曲线等)。 风机特性曲线是较直观反应风机各参数 之间关系的一种表达方法,此方法在工 程上应用极其广泛。
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通风机的特性曲线一般有三条,
– 即风压与风量(P—Q)特性曲线 – 功率与风量(N—Q)特性曲线 – 效率与风量(η—Q)特性曲线。
从理论上分析,风机特性曲线是利用风机的基 本方程式计算而得到,但由于计算方法比较复 杂和风流在每台通风机内部的能量损失无法计 算,故不易得到切合实际的特性曲线. 在实际应用中,都采取实验方法测得数据,经 整理后绘制特性曲线。
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通风机的相似理论
对于通风机,相似理论的应用是非常重要的, 特别是应用于通风机的相似设计和其性能参数 的相似换算。 所谓相似设计,即根据试验研究出来的性能良 好、运行可靠的模型风机来设计与模型相似的 新通风机。 性能相似换算是用于试验条件不同于设计条件 时,将试验条件下的性能参数利用相似原理换 算到设计和实际使用条件下的性能参数。
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6.1.3 通风机的分类
(1)按通风机压力高低分类
– 分为低压通风机、中压通风机和高压通风机,其压
力范围如下:
①离心式通风机
– 低压风机:风压P≤1000Pa; – 中压风机:风压1000<P≤3000Pa; – 高压风机:风压P>3000Pa。
②轴流式通风机
– 低压风机:风压P<500Pa; – 高压风机:风压P≥500Pa。
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轴流式通风机一般采用电动机直接传动 的传动方式, 有些大型的轴流式通风机也可将电动机 安装在机壳的外面, 采取皮带轮或联轴器传动的方式,且其 叶轮的排风侧有的设有固定导叶,可将 一部分偏转气流转变为静压能,有助于 气流的扩散。
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轴流式通风机的叶片有各种各样型式, 有板型、机翼型等等。 叶片从根部到叶稍常采用扭曲形的。 有些叶轮的叶片安装角是可以调整的, 通过调整叶片安装角可以改变风机的性 能参数。
又称流量。通常指的是工作状态下的气体量(m3/h或 m3/s),而在风机铭牌上有时标出的是标准状态下的 风量(Nm3/h或Nm3/s)。
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(2)风压 通风机出口气体全压与进口气体全压之差(或 进、出口全压绝对值之和)称为风机的风压, 也就是气体进入风机后所升高的压力,其单位 为Pa。 (3)功率 通风机在单位时间内传递给气体的能量称为风 机的有效功率Ne,可用下式表示
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图6-4 通风机的风压特性曲线
从图中可知:曲线a、b、c、d的形状不 同,各有特点,它们分别和速度特性曲 线e、f、g、i之间的影线表示不同风量 下所损失的风压。
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a曲线比较稳定,即风量变化时风压变化比较均匀,可 使效率提高,故离心式通风机使用后倾式叶片;径向 式叶片容易制作,多用于离心式小型通风机; c曲线表示风量变化时风压变化不均匀,但在某一风量 下风压较高,故非矿用高压鼓风机多用前倾式叶片; d曲线为轴流式通风机风压特性曲线的一般形式,具 有一段马鞍形(又叫驼峰)曲线的特点。 27
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6.3.1 通风机的主要无因次参数
将通风机的主要性能参数:风量Q(m3/s)、 风压 P(Pa)、功率 N(kW)、转速 n(r/min) 与通风机的特性值:叶轮外径 D2(m)、叶 轮外缘的圆周速度 u2(m/s)以及气体密度 ρg(kg/m3)之间的关系用无因此参数来表 示,它们分别是:
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离心通风机的工作原理
气体在离心通风机中的流动先为轴向, 后转变为垂直于通风机轴的径向运动, 当气体通过旋转叶轮的叶道间,由于叶 片的作用,气体获得能量,即气体压力 提高和动能增加。 当气体获得的能量足以克服其阻力时, 则可将气体输送到高处或远处。
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离心式通风机按其叶片出口角(叶片出口速度 方向与叶轮圆周速度反方向之夹角)不同,分 为前向式(β2>90°)、径向式(β2=90°)、后 向式(β2<90°)三种,如图6-2所示。 β
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6.1 通风机的工作原理和分类
6.1.1 离心式通风机的工作原理
离心式通风机的主要结构部件为叶轮、机壳、 进气口、出气口,如图6-1所示。 叶轮安装在蜗壳4内, 当叶轮旋转时,气体经过 进气口2轴向吸入,然后 气体约转90°流经叶轮叶 片构成的流道间,而蜗壳 将叶轮甩出的气体集中、 图6-1 离心通风机简图 导流,从通风机出口6或 1-进气室,2-进气口,3-叶轮,4-蜗壳 5-主轴,6出气口,7-出口扩散器 4 出口扩散器7排出。
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表6-1 不同用途风机的分类
代 号 用 途 汉字 排尘风机 输送煤粉 防腐蚀
工业炉吹风
代 号 用 途
汉语 拼音 CHEN MEI FU LU WEN BAO
简写 C M F L W B 矿井通风
电站锅炉引风
汉字
汉语 拼音 KUANG YIN GUO LENG TONG TE
简写 K Y G L T E
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防爆风机: ② 防爆风机:
–该风机选用与砂粒、铁屑等物料碰撞时不起
火花的材料制作。防爆等级低的风机,叶轮 用铝板制作,机壳用钢板制作;防爆等级高 的风机,叶轮、机壳全用铝板制作,并在机 壳和轴之间增加密封装置。
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防腐风机: ③ 防腐风机:
–防腐风机输送的气体介质较为复杂,所用材
质因气体介质而异。
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