风机知识did.docx

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风机知识did

1、叶片式（又叫透平式）

凡是依靠带叶片的工作轮（叶轮）的旋转来输送流体的风机（泵），叫做叶片式风机（泵）。

（1）离心式：

在这种风机（泵）中，沿轴向进入风机（泵）的流体，在叶轮转动产生的离心力的作用下，变成与轴向垂直的方向流出的流体。

离心式风机（泵）的特点：

风压较小，风量较高。

用途：

风压较小，风量较高场合的通风。

（2）轴流式：

在这种风机（泵）中，流体是沿轴向进入，又沿轴向排出，其叶轮的叶片是机翼型的。

轴流式风机（泵）的特点：

具有流量大、效率高、风压低和体积小。

用途：

多用于厂房、建筑物的通风换气。

2、容积式

就是依靠工作时机械产生的容积变化来实现对流体的吸入与排出的风机（泵）。

（1）活塞式：

通过活塞在泵缸内作往复运动来使活塞与泵缸形成的容积不断变化，从而吸入和排出液体。

（2）回转式：

回转式风机（泵）是借助机壳内的转子旋转来使转子与机壳之间所形成的容积不断地发生变化，从而将流体吸入和排出。

这种型式的风机（泵）又分为罗茨式、叶氏式、螺杆式、齿轮式等多种。

容积式风机（泵）的特点：

产生的风压高。

用途：

多用于风压要求较高的场合。

3、喷射式

喷射式是以高压流体作为工作介质来输送另一种流体的机械。

当这两种流体通过机械时，其中工作介质的动能减少，被输送的流体动能增加，从而将被输送的流体排出。

在硅酸盐工业中，常用的流体输送设备主要有离心式和罗茨式风机（泵）。

2.3.1离心式通风机

用途：

硅酸盐工厂中的窑炉系统、粉磨系统、除尘系统等的通风，一般都选用离心式风机。

分类：

离心式风机按其产生的压力不同可分为：

1）通风机：

风压在14.7kPa（1500mmH2O）以下的离心式风机。

2）鼓风机：

风压在14.7~300kPa的离心式风机。

离心式风机按其用途不同可分为：

1）一般用途离心通风机：

用于建筑物的通风换气和一般设备的送风。

2）排尘离心通风机：

用于排送含有粉尘的空气。

3）锅炉离心通风机：

用于工业锅炉的送风和排风。

送风的称为通风机，排风的称为引风机。

4）煤粉离心通风机：

用于输送含煤粉的空气。

2.3.1.1离心式风机的构造和工作原理

1、离心式风机的工作原理

离心式风机主要是由工作叶轮和螺旋形机壳组成。

工作原理：

当电动机带动叶轮转动时，叶轮中的空气也随叶轮旋转，空气在惯性力的作用下，被甩向四周，汇集到螺旋形机壳中。

空气在螺旋形机壳内流向排气口的过程中，由于截面不断扩大，速度逐渐变慢，大部分动压转化为静压，最后以一定的压力从排气口压出。

当叶轮中的空气被排出后，叶轮中心形成一定的真空度，吸气口外面的空气在大气压力的作用下被吸入叶轮。

叶轮不断旋转，空气就不断地被吸入和压出。

显然，通风机是通过叶轮的旋转把能量传递给空气，从而达到输送空气的目的。

离心式通风机的吸气口（进口）是负压，排气口（出口）是正压，所以它既可向窑炉内鼓风也能从窑内抽风（或排风）。

2、离心式风机主要结构

1．叶轮

叶轮是离心式风机的主要部件，由叶片、连接和固定叶片的前盘、后盘和轮毂组成。

（1）制造：

叶片焊接在前、后盘上，后盘一般用铆钉与轮毂铆接组成一整体，整个叶轮通过轮毂固定在机轴上。

叶片、前后盘均用钢板或耐磨钢板制造。

高压通风机的叶轮也有采用整体铸造的，以保证有足够的强度。

叶轮的前盘趋向于做成锥形或曲线锥形，有利于减少阻力，提高风机的效率。

（2）离心式通风机的叶片型式：

根据其出口方向与叶轮旋转方向之间的关系，可分为后向式、径向式和前向式三种：

（安装角β：

叶片出口端切线方向与叶轮该处圆周速度u之间的夹角）

（3）叶片型式的特点：

1）后向式叶片的弯曲方向和气体的自然运动轨迹完全一致，所以气体在后向式叶片槽道中流动时，气体与叶片之间的撞击很小，因此能量损失和噪音都较小，效率较高。

前向式叶片的弯曲方向和气体的自然运动轨迹完全相反，气体沿叶片之间的槽道运动时，被强行改变方向，因此气体和叶片之间的撞击剧烈，能量损失和噪音都较大，效率较低。

2）在叶轮尺寸和转速相同的情况下，后向式叶片只能使气体以较低的流速从叶轮中甩出，气体获得的动压较低，因此气体从通风机中排出时所获得的静压较低。

前向式叶片的风机则以较高的流速从叶轮中甩出，从而使气体获得较高的静压。

3）径向式叶片的特点介于后向式和前向式之间。

（4）叶片型式的应用：

中、低压通风机，多采用后向式叶片；高压通风机，采用前向式叶片。

（5）叶轮的叶片数量：

当D1／D2↓，叶片数目Z↓，当D1／D2↑，Z↑

前向式叶轮，一般取Z=12~36；对于后向叶轮，如是机翼形和弧形叶片，一般取Z=8～12，如是直板形叶片，一般取Z＝12~16。

2．机壳

（1）机壳的作用：

收集从叶轮中甩出的气体，使它流向排气口，并在这个流动过程中使气体从叶轮获得的动压能一部分转化为静压能，形成一定的风压。

（2）机壳的形式：

一般做成阿基米德螺线形或对数螺线形。

因为气体在螺线形机壳中流动阻力最小。

螺线形机壳的断面是沿叶轮转动方向逐渐扩大，至排气口断面积最大。

（3）机壳的材质：

用钢板制成或铸铁铸成。

一般机壳用钢板焊成，做成方形断面；高压通风机的机壳，常用铸铁铸成，做成圆形断面。

（4）排气口位置：

用旋转方向和角度来表示，有十六种。

右旋风机：

从电机或皮带轮一端正视，叶轮顺时针旋转。

左旋风机：

从电机或皮带轮一端正视，叶轮逆时针旋转。

（5）吸气口接管及位置：

吸气口位置表示与排气口相同。

其表示法：

排气口角度/吸气口角度，如右00/450，右1800/900

3．机座和传动方式

通风机的机座用建筑钢板焊接或用生铁铸造而成。

通风机的轴承大都采用滚动轴承。

目前，我国生产的通风机有6种传动方式，分别用A、B、C、D、E、F6个代号表示。

2.3.1.2离心式风机（泵）的性能参数

1、压力（或扬程）H

单位体积的气体流过通风机时所获得的能量，称为通风机的风压（压头）。

单位：

帕（Pa）或mmH2O，常用符号“P”表示。

对于泵常用扬程来表示，扬程是指单位重量的流体流过泵叶轮后所获得的能量。

单位为米水柱（mH2O），常用符号“H”表示。

2、风量（或流量）Q

通风机（泵）每单位时间内所排送的气体（液体）体积称为风量（或流量）。

单位：

m3/s或m3/h。

3、功率N

用风机输送气体时，气体从风机获得能量，而风机本身则消耗能量，风机（泵）的功率分为有效功率、轴功率和配带功率。

风机每单位时间内传递给气体的能量称为通风机的有效功率，即：

N=H·Q（W）

4、效率η

实际上，由于通风机运转时，气体在通风机中流动有能量损失，因此电动机传到风机（泵）轴上的功率Nsh—轴功率要比N大些。

通风机的效率为有效功率与轴功率之比，即：

或：

Nsh==

配用电机时，要考虑机械传动效率和电机容量的储备系数，以保证运转安全。

一般风机（泵）的配带功率要比轴功率大。

配带功率Nmo是指带动风机（泵）运转的配套电机功率。

Nmo=km0（W）

或

（W）

5、转速n

转速：

指风机（泵）的机轴每分钟的转数。

符号：

n，单位：

转/分（rpm）。

6、基本方程式

理想气体：

（设风机叶轮的叶片数目是无限多个，流动中没有阻力损失）

气体通过叶轮获得的能量为理论压头，即：

基本方程式

理论压头与叶片形式的关系：

取

，液体沿径向进入叶轮，则

，于是：

由速度三角形可知：

代入上式，则：

又因为：

，所以：

代入上式，故：

当叶轮直径D和转n已知时，u2为常数，令

，则：

上式表明，HT—QT是线性关系。

由不同

，可得出HT—QT关系如图。

由图可知：

1）

（前向式叶片）：

QT↑，HT↑。

从速度四边形中知道，前向式叶片的绝对速度最大，这说明增加的压头中，动压头占很大比例。

实际流体动力学的阻力损失与流速的平方成正比，所以大的动压头必然带来大的能量损失，效率低。

QT↑，HT↑，N↑，选择电机时会发生困难。

在QT↑和HT↑变动的情况下，不是感到电机功率太大而不当，就是会产生超负荷的危险。

2）

（后向式叶片）：

QT↑，HT↓，这样电机功率不会超载。

在压头中，静压头占较大的比例，因此效率高。

后向式叶片的离角也不能无限止地减小，当

，即不产生任何压头，也就不能输送任何流体了，实验证明，

以300左右为宜。

实际流体：

（叶片数目有限，流体能量有损失）

7、风机（泵）的相似律和比转数

风机或泵的相似律表明了同一系列相似机器的相似工况之间的相似关系。

（1）风机或泵的相似律

根据相似原理，相似的风机或泵首先必须几何相似、运动相似、动力相似。

几何相似：

指模型机和原型机各对应点的几何尺寸成比例，比值相等，各对应角也相等。

运动相似：

指模型机和原型机各对应点的速度方向相同，大小成比例，比值相等。

因而运动相似必将使相似工况点的速度三角形具有相似性。

动力相似：

指模型机和原型机中相对应的各种力的方向相同，大小成比例，且比值相等。

作用在风机或泵内流体的诸力中，主要是压力。

相似律：

相似律在工程技术上常见的几种运用方法：

1）输送流体密度发生变化时各参数的变化

同一台风机，转速不变，输送不同的气体，风压、风量、功率的影响：

；

；

2）改变转速时各参数的变化关系

同一台风机，输送同一气体，转速改变时，风压、风量、功率的影响：

；

；

例：

时，

3）改变几何尺寸时各参数的变化关系

；

；

【例】现有Y9—35—12No.10D型锅炉引风机一台，铭牌上参数为n=960转／分，H=162毫米水柱，Q=20000米3/时，η=60％。

配用电机22千瓦。

考虑三角皮带的传动效率ηt=98％。

现在用此引风机输送温度为20℃的清洁空气，n不变，求在新的条件下的性能参数。

是否影响电机的大小?

【解】锅炉引风机铭牌参数是以大气压为101.325kPa和介质温度200℃为基础提供的，这时空气的密重为0.745kg／m3；当改送20℃的空气时，其密度为1.20kg／m3。

故该风机的性能参数应为：

重新计算电机功率：

或

通过计算得知，在新的条件下电机过小。

（2）.风机或泵的比转数

比转数：

一个包括流量Q、压头H及转速n等设计参数在内的综合性相似特征数。

这个相似特征数，我们称为比转数，用符号“ns”来代表。

1）泵的比转数ns

ns＝＝＝n

2）风机的比转数ns

风机比转数的通俗解释：

在同一类型的风机中，取出一台H=9.8Pa，Q=1m3/s的风机作为标准风机，这个风机的转速就是比转数。

据相似律得：

3）比转数在泵与风机中的应用

A、用比转数对泵和风机进行分类：

ns↑，Q↑，H↓，叶轮出口直径D2↓，叶轮出口宽度b2↑，叶形短而宽。

ns↓，Q↓，H↑，叶轮出口直径D2↑，叶轮出口宽度b2↓，叶形长而窄。

离心泵：

ns≮30，对离心风机ns≮10。

B、用比转数决定泵和风机的型式：

水泵：

当ns<30时，采用容积式泵

当30

当300

当500

风机：

当比转数ns<10，采用容积式风机

当15

前向式叶轮15

当ns>100时，采用轴流式风机。

8、风机的标准技术条件

通风机制造厂为了标定风机的能力，就必须选择一个标准技术条件，风机名牌上的参数就是根据标准条件实验确定的。

常见的几种风机的标准技术条件见书。

在选用风机时，使用条件与标准条件不符，应换算风压：

2.3.1.3离心式风机（泵）的特性曲线

风机（泵）的性能曲线是指在一定的转速下，压头H、功率N（一般指轴功率）、效率η与流量Q间的关系曲线。

1、单机特性曲线

对某台通风机固定其转速，当通风量改变时，实验测得的风压、风量、功率以及由此计算出来的效率等数据绘成曲线，就成为通风机特性曲线。

最佳工况：

最高效率点ηmax下的风量、风压、轴功率称为通风机的最佳工况。

经济使用范围：

风机效率不低于0.9ηmax的风量调节范围（图中Q１～Q２）

比较后向式与前向式风机可知：

后向式：

前向式：

从图上可知：

不论叶片型式如何，风量为零时，所需功率最小，所以这类通风机启动时，应该把进风口或出风口的阀门关闭，以免电动机过载。

2、综合特性曲线

综合特性曲线：

将同型号不同机号，同一机号不同转速的H-Q特性曲线和经济使用范围绘在一张图上。

选型时，根据要求的风压、风量，可以较快地从图上找出要求的通风机的型号和转速，并可估计出所需功率。

2.3.1.4风机（泵）在管路系统中的工作特性

1、管路特性曲线

管路特性曲线：

气体在管路中流动时，通风量与所需要消耗的压头（阻力损失）之间的关系曲线。

从前面所学知识可知管道阻力为：

或

—管道特性

以Ｈ作纵坐标，Q作横坐标，既得到风机的管路特性曲线。

管路特性曲线是一条抛物线。

此抛物线顶点通过坐标原点，即Ｈ＝0，Q＝0的点。

分析：

1）Q=0，

；Q↑，

↑。

2）K↑（关小管路闸门）特性曲线变陡；K↓（管路阀门开大），特性曲线变平缓。

2、风机的工作点

工作点：

把通风机特性曲线（H-Q）和管道特性曲线画在同一坐标图上得到的交点A。

QA：

通风机及管道的风量

HA：

通风机的工作风压，即管道的阻力损失

分析：

1）k↑→

（阀门关小），A→

，H↑，Q↓。

2）k↓→

（阀门开大），A→

，H↓，Q↑。

2.3.1.5通风机的串联和并联

1、两台相同规格风机的串联

串联：

一台风机的出口与另一台风机的进口相接。

特点：

1）

=QⅠ=QⅡ

2）H=2HⅠ=2HⅡ

据以上特点可作出两台风机串联的性能曲线，如图：

从图可知：

1）工作风压：

HⅠ↑→HⅠ串Ⅱ

2）工作风量：

QⅠ↑→QⅠ串Ⅱ

3）HⅠ串Ⅱ≠2HⅠ，HⅠ串Ⅱ＜2HⅠ

2、两台相同规格风机的并联

并联：

两台相同风机进口与进口相接或出口与出口相接。

特点：

1）H=HⅠ=HⅡ

2）

=2QⅠ=2QⅡ

据以上特点可作出两台风机并联的性能曲线，如图：

从图可知：

1）工作风压：

HⅠ↑→HⅠ并Ⅱ

2）工作风量：

QⅠ↑→QⅠ并Ⅱ

3）QⅠ并Ⅱ≠2QⅠ，QⅠ并Ⅱ＜2QⅠ

适用范围；1）K↑，需H↑，串联效果好。

2）K↓需Q↑，并联效果好。

2.3.1.6离心通风机和泵的工作调节

要改变通风机运行工况,可以用两种方法:

1）改变通风机或泵的性能曲线，

2）改变管路系统的特性曲线

1、节流调节法

节流调节，就是通过调节安装在风机或泵的吸入管或排出管上的闸板、蝶阀等节流装置来改变管道中的流量以调节风机的工况。

节流调节又可分为出口端节流和入口端节流两种。

（1）出口端节流

通过调节风机出口管路上的节流件来改变流量，从而进行工况调节的方法叫出口端节流调节法。

调节法的实质：

用改变管道特性曲线来改变工作点。

特点：

调节方式不经济，而且只能在小于设计流量一方调节；但这种调节方法可靠，简单易行。

故仍被广泛的应用于中小功率的风机或泵上。

（2）入口端节流

用改变进口管上的节流件的开度来改变流量，从而达到调节工况的方法叫入口端节流调节法。

调节法的实质：

不仅要改变管道特性曲线，同时也要改变风机的性能曲线。

（由于流体在进入风机之前压强就已下降，使性能曲线相应发生变化）

2、采用导流器

离心式风机通常采用入口导流器调节，常用的导流器是轴向导流器。

轴向导流器，就是在风机前安装带有可转动导流叶片的固定轮栅，叶片形状如螺旋浆。

调节原理：

调节导流器，使进入叶轮的气体扭转，改变

，从而引起H的改变，即可改变风机性能曲线。

特点：

导流器的结构比较简单，使用可靠，调节的经济性比节流调节好，因而广泛用于离心式风机的调节。

3、变速调节法

变速调节法实质：

改变风机的转速来改变通风机的性能曲线。

变速调节法的特点：

1）不仅可将流量往降低的方向调，也可以将流量调高。

n↑，N↑，注意电机的容量及传动装置的机械强度是否适应，以免发生危险。

2）调节时不产生附加的能量损失，故比较经济。

3）需要调速装置，因而投资昂贵。

变速调节的方法：

①用直流电动机带动，可调节转速；

②在异步电动机转子回路中串联可变电阻，以改变电动机转速；

③用双速电动机驱动，低负荷时用低速档，额定输出时用高速档；

④用固定转速的电动机加液力联轴器驱动；

⑤用汽轮机驱动。

2.3.1.7通风机的选择和操作方法

1、风机名牌的编制方法

（1）名称：

在型号之前冠以用途代号—汉语拼音的第一个字母，也可不写。

（2）型号：

有基本型号和补充型号，分三组，用阿拉伯数字表示，中间用短横线隔开。

基本型号补充型号

（3）规格：

用叶轮直径的分米数表示，称为机号。

机号后面有字母和表示变形：

a—表示变形叶轮外径

b—表示变形叶轮外径

（4）传动方式

（5）风口位置及转向

2、离心式风机（泵）的选择方法和步骤

（1）按风机的性能表选择风机

特点：

简单方便，但不能准确地确定风机在系统中的最佳工况。

步骤：

1）根据生产的需要，计算出风机的流量Q和风压p；

2）根据风机的用途，选定的风机类型，再由已计算出的Q、p值，直接在“性能与选用件表”上查出型号、规格、转速和电动机功率。

（2）利用风机的性能曲线图选择风机

特点：

简单方便，并能确定风机的工作点。

常用的一种方法。

。

步骤：

1）计算流量Q和计算风压力p；

2）根据已确定的风量和风压，选择通风机的型号与机号。

（3）利用风机的无因次特性曲线选择风机。

【例】某窑炉需选用一台离心风机，输送助然空气，要求送风量为23400Bm/h，管道系统的阻力损失为600Pa，管径为0.7m，风机最高工作温度为40℃，大气压强=750mmHg，度根据综合性能曲线选择合适的风机。

【解】所需风量换算至工作状态时的值：

空气在工作条件下的密度：

空气在管道内的流速为：

在通风管路中因几何压关很小，通常可略略去不计，全风压用于克服管路阻力及提高动压头，因此全风压为：

选风机时，设风量、风压都考虑1.15的储备能力，则用于选型的风量和全压为：

将工作状态下的风量和全压换算至标准技术条件：

据图形选择10号风机：

。