风机常识和测量方法
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Page 33
马赫数
• 气流速度与声速的比值(M) Mc a a dp p
d 假定P c2
2
1 ( c )2 1 M 2 2a 2
Page 34
风机系数
压力系数 P
1 2
ρU
2
2
P Pa ρ Kg/m 3 U2 m/s
流量系数
π 4
QS D22U2
QS m3/S D m
Page 8
Axial Fans with guide vane 带导叶轴流风机
Used where large quantities of air
are needed at modest pressures 用于在中压区域存在大量空气的场合
– Tunnel ventilation – Large building
叶片。 • 对污垢非常敏感 • 不十分昂贵 • 通常用于民用空气处理系统
Page 13
Backward Curved Impeller 后向叶轮
• Efficiency nearly as high as Airfoil fans
• 9-16 Single thickness blades • Can tolerate some dirt • Very similar to backward
• 直流 12V 24V 36V
Page 25
电动机能量输入输出示意图
电表读数
3UICOS (三相) UICOS （单相） UI（直流）
输入有用 功率
pQs
空气功率
N PQS 1000
X电机e 效率
(马达特性曲线)
轴功率 （电动机铭牌功率）
Ｘ流动效率
内功率
Ｘ传动效率
Page 26
功率
• 有效功率(空气功率)Ｐe • 内功率Pin • 轴功率Psh • △Pin（风机内部流动损失功率） • △Pme（轴承和传动装置的机械损失）
压力
• 静压(Ps) 气体对平行于气流的物体表面作用的压力
• 动压(Pd)
Pd
1 2
V 2,其中: 为密度,V为流速
• 全压(Pt) Ｐt=Ps+Pd
Page 20
通风机压力
• 风机全压 风机对给定气体的全压增加量，即风机的出口与进
口之间的全压差
pt F ( pt2 pt1) ( ps2 pd 2 ) ( ps1 pd1)
• 大气参数 P; ;
• 流量 压力 推力 • 功率 效率 • 转速 • 无因次参数 压缩性系数 • 马赫数 雷诺数 • 运动黏度 动力粘度
Page 16
大气参数
• 气体特指湿空气，即干空气和水蒸汽的混合物．
p
RT
其中: P为绝对压力Pa，为密度m3 / Kg,T为绝对温度K
R 287.1 461.6 1
效率
Qs P K p
1000Nin Qs P K p
1000Nsh
Page 32
雷诺数
• 判断流动状态的一个无因次数(Re) Re cd cd
/
c流速（m / s) d水力直径 4 S / L（m）
运动黏度（m2 / s） 动力黏度（Pa • s） 气体密度（Kg / m3）
ventilation – Process Air – 隧道通风 – 大型建筑通风 – 工艺需要的空气
• Can be very Efficient
• Can be Variable pitch
• 效率非常高
• 可变节距调整
Page 9
Centrifugal Fans 离心风机
• Can develop Relatively high pressures - 5000 Pa and higher
n
Lpi Ai
LA 10Lg 10 10
i1
其中LPi为倍频程声压级
Ai为不同频率计权衰减值
Page 43
f / Hz
A计权衰减值
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Pin=Pe+ △Pin Psh=Pin+ △Pme Ｐsh=Pe+ △Pin+ △Pme
Page 27
Page 28
Page 29
马达参数重要性
• 马达生产厂样本效率与事实不符.数据偏高 • 近几年马达的加工质量普遍比较差. • 对轴功率计算不力,风机效率计算不准,偏低 • 一般特性曲线计算时,效率取常数,不科学. • 无法全面判定叶型和结构的优劣.不力于开发评估
inclined • 效率高，接近翼形风机 • 9-16单厚度叶片 • 可以耐受一定程度的污垢 • 具有后曲的特点
Page 14
Airfoil Impeller 机翼形叶轮
• Most efficient of all centrifugal fan designs
• 9-16 blades • Self-limiting on power at high
(本中心获国家科技进步二等奖的核心技术子项之一)
Page 4
Industrial Electric Use
工业用电
30% Other 30%其它
40% Fans, Pumps, Blowers 风机, 泵, 鼓风机用电占40%
风机10.4%
26% Other Motors 其它电动机用电占26%
Page 6
Page 41
声功率级计算方法
LW LPm 10lg S其中LPm为平均声压级
Lpm
10lg
1 n
n
Lpi
10 10
i 1
S为透声面积
常规声源位于地面上，S 2r 2
故LW LPm 20lg r 8
Page 42
计权网络
• 声音按照不同的方式,进行滤波处理.一般设置
A、B 、C 、D四档计权网络.简称A、B 、 C 、 D档声压 级.通常我们采用的是LA, LC ，做频谱分析时也会遇到.
Page 2
讲座主题 AM 8:30-11:30
• 引言 • 通风机常用名词 • 测量原理和计算关系式 • 系统效应概念 • 实验室测量装置类型和方法 • 现场测量方法和注意事项 • 双方沟通
Page 3
特别推荐
• 系统效应因子 • 系统管网阻力测定和运用 • 风机名义性能 • 风机实际运转性能(考虑SEF) • 若干实际工作中经常遇到的疑惑.
flow • double thickness blades
expensive to construct • Needs clean air • 所有离心风机的设计效率非常高 • 9-16 叶片 • 在高流量是自限制功率 • 双厚度的叶片，建造成本更高。 • 需要清洁的空气
Page 15
二、常用名词
pt pS pd 其中PS值较小，Pd Pt。
Page 22
转速 • 叶轮每分钟的旋转速度，一般指角速度． • 单位：r/min
Page 23
• 比转速
通风机的比转速
Page 24
马达电源类型
• 交流 三相 380V/50HZ 480V/60HZ 单相 220V/50HZ ２２０/６０ＨＺ １１０V/50HZ 110V/60HZ
静压 风机的全压减去风机出口处动压
pS F ( pt2 pt1) Pd 2 ( ps2 ps1) pd1
Page 21
推力
• 仅对射流风机而言 • 推力 Fa qm • ca qv • ca qv2 / A2
qm为质量流量，ca为轴向速度，A2为出口面积 考虑出口气流发生扭转，注意修正0.95 0.98。
风机基本常识及测试分析技术 (气动)
主讲人:任勇
上海交大国家风冷技术研究推广中心 上海世康机电技术工程有限公司 2008.5.20
讲座目的
• 技术人员对风机测试能有一全面了解和系统掌握. • 产品选型设计时能全面支持销售工作的展开. • 遇到客户投诉,能够快速解决问题,分清责任. • 及时发现产品问题,供将来开发做参考. • 技术人员为销售工作增加附加价值.
建议:至少新品研发过程中配套的马达必须先获得特性曲 线数据.(扭距仪可考虑采用)
Page 30
变频器选型 • 变频器的输出功率对应马达的轴功率 • 马达极对数小,可以按功率选择 • 马达极对数大,应按电流选择 • 四六极马达按功率可以小一档执行
Page 31
• 全压内效率 • 静压内效率
• 全压效率 • 静压效率
• Single or double inlet • Variety of bearing and motor
configuration • Variety of pressure classes
• 能够产生相对高的压力 - 5000 Pa及 更高
• 单进口或双进口 • 可以配置各种轴承和电动机 • 存在各种压力等级
其中: R为湿空气气体常数（J / Kg • K），为含湿量Kg / Kg
Page 17
标准大气状态
Page 18
流量
• 单位时间内流过通风机入口的气体体积 • 若忽略压缩性,通风机内任一处或管道截面流量是相同的 • 体积流量 • Qs Qm Qh
• 质量流量 • Ms Mm Mh
Page 19
• 声压和声压级
声波由于在大气传播,使大气压力发生改变,其改变值大 小称声压,单位Pa.
Lp
20lg
p p0
Lp为声压级（dB）, P为声压（Pa）
P0为基准声压，其值 2105 Pa
Page 40
声功率
声功率: 声源在单位时间内所辐射的声波总能量.单位W
W Lw 10lg W0 LW 为声功率级（dB）,W为声功率（W） W0为基准声功率，其值 1012W
ห้องสมุดไป่ตู้
– Cooling tower – Wall exhaust – Roof exhaust – Home window – 冷却塔 – 墙壁排风 – 屋顶排风 – 房间窗户排风
Not very efficient Noisy Not able to generate much pressure
效率不是非常高 存在噪音 不能产生太高的压力
Calculating Kp(GB) 计算 Kp
K 1
KP
K K 1
P1 P
1
P P1
K
1
Ｋ为绝热系数 Ｋ＝１.４
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Calculating Kp(AMCA)
计算 Kp
H—功率
x Pt Pt1 pb
z
1
H Q
Pt1 pb
Kp
ln1
x
x
z
ln1
z
Page 39
声压级
4% Compressors 压缩机用电占4%
一、风机类型及应用 Fan Types and Applications
Page 7
Propeller Fans 单叶轮风机
Commonly used in Low pressure, Low volume applications
通常用于低压,低容量应用场合
Page 12
Forward Curved Impeller 前向叶轮
• Usually 24 to 64 shallow cupshaped blades
• Sensitive to dirt • Very inexpensive • Commonly found in residential
air systems • 通常情况下为24 到 64 个浅杯形
Page 10
Double Width Centrifugal Fan 双宽度离心风机
• Can handle larger volumes of air
• Impeller forces balanced (no thrust)
• Makes ducted inlets trickier • 可以处理更大容量的空气 • 叶轮的各个作用力得到平衡 (
无推力) • 使管道连接的进口更先进
Page 11
Radial Bladed Impeller 径向叶片状叶轮
• Simple to build • Least expensive • Can handle material in the
airstream • very high pressure capability • Lowest efficiency 50-60% • 结构简单 • 成本最低廉 • 可以处理空气流当中的物质 • 能够产生非常高的压力 • 效率更低，只有50-60%
功率系数 1000N
π 8
ρD
2
2
U
3 2
N Kw
U2 D2n / 60
Page 35
Fan Flow, Pressure Power and Efficiency
风机流量，压力 功率和效率
Page 36
风机功率与效率表达式
N Qs P K p
Q s
P
K
p
1000
1000 N
Qs ~ 流量 (M3/S)； P ~ 压力(Pa)； N~ 功率 (Kw) Kp = 1(P < 3000Pa)
马赫数
• 气流速度与声速的比值(M) Mc a a dp p
d 假定P c2
2
1 ( c )2 1 M 2 2a 2
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风机系数
压力系数 P
1 2
ρU
2
2
P Pa ρ Kg/m 3 U2 m/s
流量系数
π 4
QS D22U2
QS m3/S D m
Page 8
Axial Fans with guide vane 带导叶轴流风机
Used where large quantities of air
are needed at modest pressures 用于在中压区域存在大量空气的场合
– Tunnel ventilation – Large building
叶片。 • 对污垢非常敏感 • 不十分昂贵 • 通常用于民用空气处理系统
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Backward Curved Impeller 后向叶轮
• Efficiency nearly as high as Airfoil fans
• 9-16 Single thickness blades • Can tolerate some dirt • Very similar to backward
• 直流 12V 24V 36V
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电动机能量输入输出示意图
电表读数
3UICOS (三相) UICOS （单相） UI（直流）
输入有用 功率
pQs
空气功率
N PQS 1000
X电机e 效率
(马达特性曲线)
轴功率 （电动机铭牌功率）
Ｘ流动效率
内功率
Ｘ传动效率
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功率
• 有效功率(空气功率)Ｐe • 内功率Pin • 轴功率Psh • △Pin（风机内部流动损失功率） • △Pme（轴承和传动装置的机械损失）
压力
• 静压(Ps) 气体对平行于气流的物体表面作用的压力
• 动压(Pd)
Pd
1 2
V 2,其中: 为密度,V为流速
• 全压(Pt) Ｐt=Ps+Pd
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通风机压力
• 风机全压 风机对给定气体的全压增加量，即风机的出口与进
口之间的全压差
pt F ( pt2 pt1) ( ps2 pd 2 ) ( ps1 pd1)
• 大气参数 P; ;
• 流量 压力 推力 • 功率 效率 • 转速 • 无因次参数 压缩性系数 • 马赫数 雷诺数 • 运动黏度 动力粘度
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大气参数
• 气体特指湿空气，即干空气和水蒸汽的混合物．
p
RT
其中: P为绝对压力Pa，为密度m3 / Kg,T为绝对温度K
R 287.1 461.6 1
效率
Qs P K p
1000Nin Qs P K p
1000Nsh
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雷诺数
• 判断流动状态的一个无因次数(Re) Re cd cd
/
c流速（m / s) d水力直径 4 S / L（m）
运动黏度（m2 / s） 动力黏度（Pa • s） 气体密度（Kg / m3）
ventilation – Process Air – 隧道通风 – 大型建筑通风 – 工艺需要的空气
• Can be very Efficient
• Can be Variable pitch
• 效率非常高
• 可变节距调整
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Centrifugal Fans 离心风机
• Can develop Relatively high pressures - 5000 Pa and higher
n
Lpi Ai
LA 10Lg 10 10
i1
其中LPi为倍频程声压级
Ai为不同频率计权衰减值
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f / Hz
A计权衰减值
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Pin=Pe+ △Pin Psh=Pin+ △Pme Ｐsh=Pe+ △Pin+ △Pme
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Page 28
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马达参数重要性
• 马达生产厂样本效率与事实不符.数据偏高 • 近几年马达的加工质量普遍比较差. • 对轴功率计算不力,风机效率计算不准,偏低 • 一般特性曲线计算时,效率取常数,不科学. • 无法全面判定叶型和结构的优劣.不力于开发评估
inclined • 效率高，接近翼形风机 • 9-16单厚度叶片 • 可以耐受一定程度的污垢 • 具有后曲的特点
Page 14
Airfoil Impeller 机翼形叶轮
• Most efficient of all centrifugal fan designs
• 9-16 blades • Self-limiting on power at high
(本中心获国家科技进步二等奖的核心技术子项之一)
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Industrial Electric Use
工业用电
30% Other 30%其它
40% Fans, Pumps, Blowers 风机, 泵, 鼓风机用电占40%
风机10.4%
26% Other Motors 其它电动机用电占26%
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声功率级计算方法
LW LPm 10lg S其中LPm为平均声压级
Lpm
10lg
1 n
n
Lpi
10 10
i 1
S为透声面积
常规声源位于地面上，S 2r 2
故LW LPm 20lg r 8
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计权网络
• 声音按照不同的方式,进行滤波处理.一般设置
A、B 、C 、D四档计权网络.简称A、B 、 C 、 D档声压 级.通常我们采用的是LA, LC ，做频谱分析时也会遇到.
Page 2
讲座主题 AM 8:30-11:30
• 引言 • 通风机常用名词 • 测量原理和计算关系式 • 系统效应概念 • 实验室测量装置类型和方法 • 现场测量方法和注意事项 • 双方沟通
Page 3
特别推荐
• 系统效应因子 • 系统管网阻力测定和运用 • 风机名义性能 • 风机实际运转性能(考虑SEF) • 若干实际工作中经常遇到的疑惑.
flow • double thickness blades
expensive to construct • Needs clean air • 所有离心风机的设计效率非常高 • 9-16 叶片 • 在高流量是自限制功率 • 双厚度的叶片，建造成本更高。 • 需要清洁的空气
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二、常用名词
pt pS pd 其中PS值较小，Pd Pt。
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转速 • 叶轮每分钟的旋转速度，一般指角速度． • 单位：r/min
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• 比转速
通风机的比转速
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马达电源类型
• 交流 三相 380V/50HZ 480V/60HZ 单相 220V/50HZ ２２０/６０ＨＺ １１０V/50HZ 110V/60HZ
静压 风机的全压减去风机出口处动压
pS F ( pt2 pt1) Pd 2 ( ps2 ps1) pd1
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推力
• 仅对射流风机而言 • 推力 Fa qm • ca qv • ca qv2 / A2
qm为质量流量，ca为轴向速度，A2为出口面积 考虑出口气流发生扭转，注意修正0.95 0.98。
风机基本常识及测试分析技术 (气动)
主讲人:任勇
上海交大国家风冷技术研究推广中心 上海世康机电技术工程有限公司 2008.5.20
讲座目的
• 技术人员对风机测试能有一全面了解和系统掌握. • 产品选型设计时能全面支持销售工作的展开. • 遇到客户投诉,能够快速解决问题,分清责任. • 及时发现产品问题,供将来开发做参考. • 技术人员为销售工作增加附加价值.
建议:至少新品研发过程中配套的马达必须先获得特性曲 线数据.(扭距仪可考虑采用)
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变频器选型 • 变频器的输出功率对应马达的轴功率 • 马达极对数小,可以按功率选择 • 马达极对数大,应按电流选择 • 四六极马达按功率可以小一档执行
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• 全压内效率 • 静压内效率
• 全压效率 • 静压效率
• Single or double inlet • Variety of bearing and motor
configuration • Variety of pressure classes
• 能够产生相对高的压力 - 5000 Pa及 更高
• 单进口或双进口 • 可以配置各种轴承和电动机 • 存在各种压力等级
其中: R为湿空气气体常数（J / Kg • K），为含湿量Kg / Kg
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标准大气状态
Page 18
流量
• 单位时间内流过通风机入口的气体体积 • 若忽略压缩性,通风机内任一处或管道截面流量是相同的 • 体积流量 • Qs Qm Qh
• 质量流量 • Ms Mm Mh
Page 19
• 声压和声压级
声波由于在大气传播,使大气压力发生改变,其改变值大 小称声压,单位Pa.
Lp
20lg
p p0
Lp为声压级（dB）, P为声压（Pa）
P0为基准声压，其值 2105 Pa
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声功率
声功率: 声源在单位时间内所辐射的声波总能量.单位W
W Lw 10lg W0 LW 为声功率级（dB）,W为声功率（W） W0为基准声功率，其值 1012W
ห้องสมุดไป่ตู้
– Cooling tower – Wall exhaust – Roof exhaust – Home window – 冷却塔 – 墙壁排风 – 屋顶排风 – 房间窗户排风
Not very efficient Noisy Not able to generate much pressure
效率不是非常高 存在噪音 不能产生太高的压力
Calculating Kp(GB) 计算 Kp
K 1
KP
K K 1
P1 P
1
P P1
K
1
Ｋ为绝热系数 Ｋ＝１.４
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Calculating Kp(AMCA)
计算 Kp
H—功率
x Pt Pt1 pb
z
1
H Q
Pt1 pb
Kp
ln1
x
x
z
ln1
z
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声压级
4% Compressors 压缩机用电占4%
一、风机类型及应用 Fan Types and Applications
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Propeller Fans 单叶轮风机
Commonly used in Low pressure, Low volume applications
通常用于低压,低容量应用场合
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Forward Curved Impeller 前向叶轮
• Usually 24 to 64 shallow cupshaped blades
• Sensitive to dirt • Very inexpensive • Commonly found in residential
air systems • 通常情况下为24 到 64 个浅杯形
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Double Width Centrifugal Fan 双宽度离心风机
• Can handle larger volumes of air
• Impeller forces balanced (no thrust)
• Makes ducted inlets trickier • 可以处理更大容量的空气 • 叶轮的各个作用力得到平衡 (
无推力) • 使管道连接的进口更先进
Page 11
Radial Bladed Impeller 径向叶片状叶轮
• Simple to build • Least expensive • Can handle material in the
airstream • very high pressure capability • Lowest efficiency 50-60% • 结构简单 • 成本最低廉 • 可以处理空气流当中的物质 • 能够产生非常高的压力 • 效率更低，只有50-60%
功率系数 1000N
π 8
ρD
2
2
U
3 2
N Kw
U2 D2n / 60
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Fan Flow, Pressure Power and Efficiency
风机流量，压力 功率和效率
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风机功率与效率表达式
N Qs P K p
Q s
P
K
p
1000
1000 N
Qs ~ 流量 (M3/S)； P ~ 压力(Pa)； N~ 功率 (Kw) Kp = 1(P < 3000Pa)