第十五章通风机

第十五章 通风机 第一节离心式通风机的构造 工作原理及分类 一 构造 离心式通风机的构造如图 15 一 l 所示 它主要是由叶轮 机壳 机轴 吸气口 排气口 以及轴承 底座等部件所组成 现分别介绍如下 图 15 1 离心式通风机构造示意图 1 一机壳 2 一叶轮 3 一机轴 4 一吸气口 5 一排气口 图 15 2 叶轮与轴的连接 1 一前盘 2 一后盘 3 一叶片 I 4 一轮毂 I 5 一轴 1 叶轮 称为风机的工作轮 是由前盘 后盘及装在两盘问的一系列叶片所组成 后盘紧固在 轮毂上用键与风机转轴或直接与电动机轴相连接 参见图 15 2 叶轮的作用在于使被吸 入 tl 图 15 3 叶片型式 叶片间的空气强遣旋转 产生离心力而从叶轮 中甩出来 以提高空气的压力 大多数叶片是由钢板压制而成如图 15 3 口 这种叶片用铆接或焊接方法固定在叶轮的前后 盘上 也有做成如图 15 3b 所示的中空机翼形 离心式风机叶轮的型式很多 它们是根据 叶片出 1 1 安装角的不同来区分的 所谓安装 角就是叶片的出 El 方向 出口端切线方向 和叶轮旋转的圆周方向 叶片出口端的圆周切 线方向 之间的夹角 根据叶片出口角的大小 基本上可分为前向 弯 式 径向式和后 向 弯 式三种 如图 l5 4 1 前向叶片的叶轮 叶片出口安装角卢90 图中 e 为薄板后向叶轮 f 为中 2j 芎 空机翼形后向叶轮 后向式叶片的叶轮 空气和叶片之间撞击很小 能量损失少 效率高 运转时噪声小 萄 固 务 图 l5 4 离心式风机的叶轮型式 但空气从凤机中所获得的压力较低 前向式叶片的叶轮与后向式相比 能量损失较大 效 率较低 但产生的风压较高 其叶轮直径与转数均可小些 径向式叶片的优缺点介于后向 式和前向式之间 其特点是流道通畅不易积尘 且强度较高 叶轮的形状和叶片数目随着压力的大小而不同 压力愈高 叶片愈窄而长 数目愈少 反之压力愈低则叶片就宽而短 数目愈多 在确定风机叶片型式时 应根据凤机在使用过 程中的主要矛盾来考虑 如希望风机效率较高 噪声 压力较小时 则可选用后向式叶片 豹风机 2 机壳 它是用钢板 小型凤机铸造 焊成包住叶轮的外壳 其形状呈螺旋线形 风机机壳的 画法如图 l5 5 所示 它的作用是汇集叶轮中甩出来的气体 使之平顺地沿着旋转方向引 至 凤机的出口 由于其断面沿叶轮旋转方向逐渐扩大 可将气体的速度逐渐降低 动压减小 静压增加 起到使能量转换和增压的作用 机壳断面有方形和圆形两种 一般低压 中压 图 15 5 风机机壳的画法 CJ 图 15 6 风机的集流器型式 n 一圆筒形 j b 一圆锥形 c 一圆弧形 冲 乾 239 3 吸风口 集流器 若通风机的进口不接风管 而直接从大气中进风 则应有集流器 集流器的形式有圆 筒形 制作简单但能量损失大 圆锥形 能量损失较小 制作也较简单 圆弧形 能 量损失更小 但制作较困难 三种 如图 15 6 所示 4 轴 轴承和机座 风机的轴承座可用钢板和型钢焊成 或用生铁铸成 内装滚珠轴承 大型风机采用带 油环的滑动轴承 主轴就在轴承内旋转 轴和轴承在机座上起着传动作用 二 工作原理 离心式通风机的叶轮在电动机带动下随机轴一起高速旋转 叶片间的气体在离心力作 用下由径向甩出 同时在叶轮的吸气口形成真空 外界气体在大气压力作用下被吸入叶轮 内 以补充排出的气体 由叶轮甩出的气体进入机壳后被压向风道 如此源源不断地将 气 体输送到需要的场所 三 离心式通风机的分类 离心式风机按其产生的压力不同 可分为三类 1 低压风机 风压日 100mmH O 一般用于送排风系统或空气调节系统 2 中压风机 风压在 100 H300mmH O 用于锻造炉 加热炉的鼓风或物料气力输送 系统 离心式风机的风压日一般小于 1500mmH O 若风压 1500 H 式中 咖 与风机型号有关的流量系数 D 叶轮的外径 m 乱 叶轮外周的圆周速度 其值为 靠 D 礼 u 2 一 扩 m 8 24D 佗 通风机的转数 转 分 通风机的风量一般用实验方法测得 在同一转数下 当调节风机进口或出口阀门开度 大小时 风量亦随之改变 详见本章第三节 风压日 通风机出口空气全压与进口空气全压之差 或绝对值之和 称为通风机的风压 也 就是空气进入风机后所升高的压力 其单位用 mmH o 或 k9 m z 表示 通风机的全压等于 动压加静压 通风机所产生的全压日与风机的叶轮直径 转数 空气密度以及叶轮型式有关 可用 下式表示 H ptffu mmH 20 15 2 式中 P 空气的密度 k9 S2 m4 在标准状况下 即大气压力为 760mrnHg 嗌 度 20 a 空气的密度 P 一 0 122k9 s z m 一 乱 二叶轮外周的圆周速度 m s 掣 与叶片型式有关的压力系数 全压系数 根据实验 该值一般如下 后向式缈一 0 4 0 6 径向式 gJ 一 0 6 0 8 前向式 gP 0 8 vl 1 根据式 15 2 可近似地估算出一台风机的全压 此风压是指在风机效率为最高时的 全压 通风机的全压通常按实验方法测得 在同一转数下 当用风机进出口阀门调节风量时 风压亦随之发生变化 其变化关系 可由实验方法来确定 并可画在座标图上 成为风压一风量特性曲线 即日一 v 曲线 如 图 15 7P J 际 图中 a 为前向式叶片风机的特性曲线 b 为后向式叶片风机的特性曲线 根 据日一 V 特性曲线 已知该风机的风量 V 直 即可查得相应的风压日且 一 比 图 15 7 风机的风压一风量特性曲线 n 一前向式叶片风机 b 一后向式叶片风机 兰 功率 用通风机输送空气时 空气从通风机获得能量来升高压力 而通风机本身则需要消耗 外部能量才能运转 通风机在单位时间内传递给空气的能量称为通风机的有效功率 即 一 kW 15 引 式中 V 通风机产生的风量 m 3 s 247 日 通风机产生的全压 mmH O 或 k9 m 102 kw 与 k9 m s 之间的换算系数 实际上 由于风机运转时轴承内部有摩擦损失 加上空气在风机中有涡流 撞击和流 动损失 因此消耗在通风机上的轴功率 要大于有效功率 e 舄一等 k 15 4N W 15 4 而一亏 k 式中 叼 通风机效率 当转数一定时 风机的轴功率随着风量的改变而变化 其关系可通过实验方法来确 定 将实验数据画在座标图上便成为轴功率一风量曲线 即 N V 曲线 参见图 l5 8 根 据 一 V 曲线 已知风量 v 即可查到轴功率 一般离心式风机的轴功率随着风量的增大 而增加 f n b 抽 翌 N 图 15 8 轴功率一风量特性曲线 一前向式叶片风机 b K 向式叶片风机 四 效率 通风机的效率是有效功率和轴功率之比 即 叼一鼍 15 5 效率的高低充分反映了通风机工作的经济性 通风机的效率与叶轮中叶片构造形式有 关 对于后向式叶片风机的效率一般为 0 8 O 9 前向式叶片风机的效率一般为 0 6 0 65 当用实验方法测得通风机的风量 风压和轴功率后 按公式 15 5 即可算出风机的 效率 当转数一定时 通风机的效率随着风量风压的改变而改变 其关系可用 77 一 V 曲线来 表示 参见图 l5 9 从图中可看出 通风机在运转时有着一个最高峰真 7 相应 于最 高效率条件下的风量 风压和轴功率称为通风机的最佳工况 在选择风机与运行时 应特 别注意使其实际运转效率不低于 0 9 77 这样就可以确定风机风量的允许调节范围 图 中 y 一 v 此范围又称为风机的经济使用范围 五 通风机的特性曲线 如上所述 通风机的日一 V 曲线 N V 曲线 叼一 V 曲线都是风机的特性曲线 在实 际使用中 一般将这三条曲线按同一比例画在同一张图上 称为风机的特性曲线 见图 l5 lO 使用时十分方便 242 etm 掣 图 15 9 效率一风量特性曲线 9 口 肋 一 7d 郇 到 iz 加 6 6 埘 蛐 捌 脂 4 2 B 2 4 6 0 2 4 16 绝 t ooo 图 15 10 4 72 11 难 5 风机特性曲线 厶 六 转数 速 l 转数是指风机叶轮每分钟旋转的次数 其值可用转速表直接测得 小型风机往往与电 动机直接连接 转数一般比较高 但不好调节 大型风机的转数较低 通常用皮带传动方 式与电动机相连 风机与电动机的转速之比 同风机与电动机的皮带轮直径成反比 即 2L 一毒 15 6 d Uf 式中 72 竹 风机和电动机的转数 转 分 Df Dd 风机和电动机皮带轮直径 ITlm 电动机的转数通常是一定的 除变速电动机外 只有通过改变皮带轮的直径可达到调 节风机转速的目的 在实际使用中 有时需要将风机的转数在一定范围内加以调节 对于同一台风机来 说 在转数礼变更时 风量 风压和轴功率等性能参数都要随之发生变化 根据通风机相 似定律推导结果 其变化规律如下 号一丢 15 7Tt V 7 鲁一 等 2 15 8 8 鲁一 3 c 15 9 式中 V 日 分别代表当转数为 n 时的风量 风压和轴功率 V 日 分别代表当转数为 n 时的风量 风压和轴功率 上面三个公式是调整风机惶能参数的依据 它对风机的调整工作十分重要 不难看 出 风机调整前后的风量之比与风机转数成正比 风压之比与风机转数的平方成正比 轴 功率之比与风机转数的立方成正比 风机转数由礼变为记 时 其特性曲线的换算方法可按公式 15 7 15 8 和 15 9 进行 图 l5 11 为风机特性曲线换算示例 图中虚线表示转数为 Tt 时的特性线 七 几何尺寸改变时性能参数的改变 上面介绍了风机转数礼改变时 性能参数随之发生变化的规律 它是对风机进行调整 的方法之一 当转数礼保持不变 空气的容重 7 也不发生变化 这时仅改变风机叶轮的几 24 爿 鲫 如 脚 脚 图 15 11 风机转数变化时特性曲线的换算 图 15 12 叶轮几何尺寸改变时的特性曲线 何尺寸 其性能参数将按下面规律发生变化 即 告一 告 3 鲁一 可 91 2 每一 可 Dl 5 15 10 式中 V z 日 分别代表当叶轮直径为 D 时的风量 风压和轴功率 V z 日 分别代表当叶轮直径为 D 时的风量 风压和轴功率 从上面三个式子可以看出 当改变风机叶轮的几何尺寸时 风量之比与风机叶轮直径 的立方成正比 风压之比与风机叶轮直径的平方成正比 轴功率之比与风机叶轮直径的五 次方成正比 改变风机叶轮直径的几何尺寸 也是对风机进行调整的方法之一 图 l5 12 就是改变 风机叶轮的几何尺寸时特性曲线的换算例子 图中虚线表示风机叶轮几何尺寸变为 D 时 的 特性曲线 在同时改变风机叶轮几何尺寸 D 转速 n 和空气容重 7 时 共性能参数的换算公式可 以归纳如下 告一丢一 鲁 D 3 V 2 一咒 2 一 鲁一 丢 2 告 2 告 可 Nl 一 百 T 1 3 面 D 1 5 且 Y 2 式中 Vt H z Nt 分别代表当叶轮直径为 D 转数为佗 h 空气容重为 7 时的风量 风压和轴功率 V z 日 2 2 分别代表当叶轮直径为 D 转数为 71 空气容重为 7 时的风 量 风压和轴功率 244 ft J 2 女 nA 点 并联后风量不但没有增加 反而会有所减少 当工作点处在 A 点时 就等 于第 台风机单独运行 第工台空转 不发挥作用 只有当工作点落在 A 点右边 例如 A 点时 就可收到并联的效益 从而进一步说明管网阻力越小 并联越有利 由以上分析可知 风机联合工作总会使效率有所降低 如果必须联合运行工作 则最 好采用两台特性曲线相同的风机 第四节离心式通风机的选择 一 风机选择的原则和步骤 正确地选择风机 是保证通风系统正常而又经济运行的一项重要步骤 风机的选择主 要是根据被输送气体的性质 如清洁空气 含尘 易燃 易爆及腐蚀性气体 和用途 如 一般通风 高温通风 锅炉送引风等 选用不同类型的风机 然后根据通风系统管道布 置 所需风量和风压 在所选的类型中确定风机的机号 转数 联接方式和出口方向等 所选风机的工作点应在效率特性曲线的最高点或高效率范围以内 对噪声控制有一定要求 的工程 应力求选择低噪声的风机 或者控制风机圆周速度 U 25m s 另外 在选择风机时 应考虑到通风管道系统不严密及阻力计算的误差 为使风机运 行可靠 系统的风量和风压均应增 JHl0 v15 的富裕量 即日 一 1 1 1 15 H V 一 1 1 1 15 V 最后 风机样本上给出的是风机在标准情况 大气压力 760mmH9 温度 20 a 相对 湿度 50 下的性能参数 当运行状况不是标准状况时 其风压和轴功率应按下式进行换 算 叶 吖 日一日 a 寺一 Ha 了 k9 m 2 一 a 去一 a 击 kW 式中日 分别代表风机在标准状况下的风压和轴功率 7 分别代表标准状况和运行状况下的空气容重 1 离心式通风机的型号及编制方法 离心式通风机的完全称呼应包括 名称 型号 机号 传动方式 旋转方向和出口位 置等 例如 排尘 或 C 离心式通风机 6 46 1 1 舱 6 C 用途 l 二全压系数 l 比转数 进风型式 j l l 出口位置 设计序号 1 名称 按其作用原理称为离心式通风机 在名称之前冠以用途字样时 一般亦 可省略不写 当在名称前冠以用途字样时 可按表 l5 1 中规定采用汉字或用汉语拼音字 母 248 风机代号一览表 表 l5 1 用 途 l 百 午 i 矗丁 r F 壬 1 一 一 的简写 2 型号 是由基本型号和变形 或派生 型号组成 共分三组 每组可用阿拉伯 数字表示 中间用横线隔开 表示内容如下 第一组 l l 第二 基本型号 组 j l 第三组 变型 或派生 型号 第一组表示通风机全压系数 最高效率点的压力系数 乘 10 四舍五入取整数 第二组表示通风机比转数化整后的整数值 比转数也是通风机的一个基本参数 凡是 型号相同 几何相似 大小不同的通风机都具有相同的比转数 所谓比转数是指几何相似 即同一类型 的风机在最佳工况 最高效率 下的流量 Vm 3 s 全压 Hk9 m 2 和转数竹之间的关系 存在着一个常数 以竹 表示 在标准状 况 下 空气容重 7 1 2k9 m3 比转数可按下式计算 一 拿他 1 扎 s F 他 日幸 15 20 由上式可看出 在一定转数下 风量越大 全压越小 则比转数就越大 同理 比转 数越小的风机则适用于风量小和风压大的情况 因此 低比转数的凤机 其叶轮出口宽度 较窄而外径较大 随着比转数的增加而叶轮直径逐渐减小 即相应的风压逐渐减小 而叶 通风机掌口吸全型式 表 5 2 禁 昙轰差翼蓁冀奎狂 荨羹笔篓萎爰龚笔吾 代 号 J o I l l 2 主要尺寸之间的关系 f 寸 r 第三组第一个数字表示 通风机进口吸入 通风机进口吸入型式 l 双侧吸入 P 侧吸人 二级串联吸入 型式 参见 表 15 2 第二个数表示设计顺 序号 3 机号 用通风机叶轮外径的 dm 数 前面冠以符号 表示 例 如 6 表示 6 号 风机 风机叶轮外径是 600mm 一 6dm 分米 c M F L w B K Y G 皿 T 一删即珊一呦一 一一一 风 引鼓风换 风粉蚀吹温炸风炉炉通腓 蛳燃腐衅高爆相蝴龋璐姚 撇鞑刚弛枨洲阱蛾蝴糊谁 4 传动方式 电动机与风机的传动方式共有 A B C D E 和 F 六种 如图 15 19 所示 图中 A 式是直联 电动机轴即为风机机轴 小号风机一般多采 用这种联接 B 式是间接联接 风机通过三角皮带与电动机皮带轮联接 这 种方式传动效率低 占 地面积大 大号风机常采用此种联接 C 式也是间接联接 用三角皮带联接 它与 8 式不同的是皮带 轮为悬臂状 而 8 式皮 带轮在两个轴承中间 D 式是弹性联轴器 又称靠背轮 联接 风机轴与电动机轴通过 联轴器联接 E 式是皮带轮联接 但风机不同于 A B C D 式 风机处在两 个轴承之中 不是 悬臂 A B C D 式风机皆在轴承的一端成悬臂状 对大号风机采 用此种联接运转 较为稳定 7 F 式是联轴器联接 但不同于 D 式 风机不是悬臂 而在两轴承 之间 此种联接多用 于大号风机 5 旋转方向 是指风机叶轮的旋转方向 用 右 或 左 表 示 它是从电动机 或皮带轮方向正视 若叶轮按顺时针方向旋转 称为右旋通风机 若叶轮按逆时针方向旋 转则称为左旋通风机 但是以右旋转作为基本的旋转方向 6 出风口位置 按叶轮旋转方向用右 或左 和出风 El 角度表 示 如图 15 20 所 示 啦哩喧 A 武 8 式 C 式 蜉心凸陋 D 式 E jj F 式 力 o 图 15 19 电动机与风机的传动方式 图 l5 20 出风口位置 2 供选择用风机特性曲线及性能表格 风机的选择主要在于正确地使用风机产品样本 有的类型风机在样本或设计手册中给 出选择曲线 如图 l5 21 所示 图中每一条线代表一台风机的性能 选择时 根据所需工 作参数定出其位置 工作点落在哪条曲线上就可以选择哪一台风机 由图中查出机号 功 率及转数等参数 如果工作点不是正好落在曲线上 则应选工作点上方近处的曲线所代表 的凤机 再通过调节来实现所要求的工作状况 有的产品样本或设计手册中给出风机的性能表格 使用时可在表格中根据所要求风机 的用途 参数直接选出所需的机号 参见 采暖通风设计手册 目前常用的离心式通 风机的性能参数范围如表 15 3 所示 可供初选时参考 二 电动机的选择 选择带动通风机的电动机时功率可按下式计算 250 鲐谶曲 慕越 邡瓣 一 C 口 I 兽 懈 霉疆L 莲 基 塞 篓 藿 L 囊 基 量 量童量 萤 誊童昌 暑晷 量 g 昌萤 昌誊 昌 昌 盘 昌昌昌 昌 器是磊 2 9 9 吕 昌譬 昌曷 罱 基 高 器蓦器 磊 器譬器 矗磊 高 g 器高 磊器 器 罕守守寻詈褂警 警詈苫寻寻罕寻寻寻警 l l l l l l l l l l 占 l i l l t c 塞 塞量量 暑 翼萎暑 鸳星 量 晷 量爱 量量 毒 暑 害 昌宝昌 盎 裂害g 兽譬 8 器害 昌昌 盛 晶 荟 蒹嚣善 量 譬蚕孚 争量 量 量 至基 善量 曼 奏 葶 亨警字 等 等警至 三警 警 宁 寻守 芎寻 詈 警 当 玉立占 当 三支鸯 壶占 当 占 土当 占占 当 三 蠹Il 磊Il 211 Il 嚣 百骨磊Il 器Ii蠹Ii 昌Il 昌Ii 脊昌Il 蠹Il 昌Ii 11 蠹II I l 蓑董 喜 萋 轰篓嚣罟 衰 袤 亨 器薹 霎 要 篷妻 奏 奏 藿专翟盲 墨 薹 I 萎 妄 窭 奄喜 誉正誉叠 曩 菩量 曩蕾差迁 球 犟 凄 翥 蚕 119亡 睁近辟叠 粒救国譬