流体力学基础3--离心式风机

1、 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院第四节第四节 离心式风机离心式风机44 风机的选型风机的选型 41 风机的结构与工作原理风机的结构与工作原理42 风机的性能参数与曲线风机的性能参数与曲线43 风机的工作点与工况调节风机的工作点与工况调节 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院 风机是给被输送的流体提供能量的设备。目前风机是给被输送的流体提供能量的设备。目前已系列化。已系列化。4.1 风机的结构与工作原理风机的结构与工作原理 1. 风机的

2、种类风机的种类 按用途分按用途分 通风机、鼓风机、压缩机、真空机等通风机、鼓风机、压缩机、真空机等 按结构分按结构分 叶片式：叶片式：离心式风机离心式风机，轴流式风机，轴流式风机 容积式：罗茨风机；容积式：罗茨风机； 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院离心式风机离心式风机 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院轴流式风机轴流式风机 工作工作 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学

3、院洛阳理工学院罗茨风机罗茨风机 工作工作 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院2. 离心式风机的结构离心式风机的结构1吸入口；吸入口； 2前盘；前盘；3叶片；叶片； 4机壳；机壳；5后盘；后盘； 6出口；出口；7截流板，风舌；截流板，风舌；8支架；支架； 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院吸入口：吸入口：使气体以最小的阻力进入风机使气体以最小的阻力进入风机圆筒式圆筒式锥筒式锥筒式曲线式曲线式 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系

4、院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院叶轮叶轮: 带动流体做离心运动带动流体做离心运动 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院机壳机壳 : 蜗壳状，在最小的阻力下使流体动压转化为静压蜗壳状，在最小的阻力下使流体动压转化为静压 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院3. 离心式风机的工作原理离心式风机的工作原理 叶轮随转轴旋转时，叶叶轮随转轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而片间的气体也随叶轮旋转而获得惯性离心力，并

5、使气体获得惯性离心力，并使气体从叶片间的出口甩出。被甩从叶片间的出口甩出。被甩出的气体挤入机壳，于是机出的气体挤入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能从风机降低。外界气体就能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输的孔口吸入，源源不断地输送气体。送气体。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院4.2 风机的性能参数及曲线风机的性能参数及曲线1 流

6、量流量Q：单位时间内风机所输送的流体量，常用体积：单位时间内风机所输送的流体量，常用体积流量表示，流量表示， 单位单位m3/s或或m3/ h 。2 风风压压pf：风机对单位体积流量所提供的有效能量，：风机对单位体积流量所提供的有效能量， 单位为单位为pa。3 效率效率：风机在实际运转中，由于存在各种能量损失，：风机在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使其实际致使其实际(有效有效)压头和流量均低于理论值，而输压头和流量均低于理论值，而输入的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数入的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。效率与风机的类型、尺寸、加工精度、称为效率。效率与风机的类型、

7、尺寸、加工精度、气体流量和性质等因素有关。通常，小风机效率为气体流量和性质等因素有关。通常，小风机效率为5070，而大型风机可达，而大型风机可达90%。 一、离心风机的性能参数一、离心风机的性能参数 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院4 轴功率轴功率N与有效功率与有效功率Ne：由电动机输入风机轴的功由电动机输入风机轴的功率。单位为率。单位为W或或kW。离心风机的有效功率是指气体在。离心风机的有效功率是指气体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有单位时间内从叶轮获得的能量，则有eNQpQpNNe5 转速转速n:风机与风机

8、叶轮每分钟的转数即风机与风机叶轮每分钟的转数即“r/min”。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院二、离心风机的工作性能曲线二、离心风机的工作性能曲线 流量流量Q，风压，风压pf，功率，功率N，和效率，和效率是风机的是风机的主要性能参数，在额定转数主要性能参数，在额定转数n下，其下，其QH，QN，Q之间的关系曲线统称特性曲线。之间的关系曲线统称特性曲线。Qpf 工况曲线；工况曲线；QN 功率性能曲线；功率性能曲线；Q 效率曲线：效率曲线： 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：

9、罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院离心风机的轴功率随流量的增大而上升。在离心风机的轴功率随流量的增大而上升。在启动启动离心风机时，应离心风机时，应关闭风机的出口阀门关闭风机的出口阀门，以减少启，以减少启动电流，保护电机；动电流，保护电机； 离心风机铭牌性能参数离心风机铭牌性能参数最佳工况参数。最佳工况参数。离心风机应尽可能在高效区（在最高效率的离心风机应尽可能在高效区（在最高效率的92范围内）工作。范围内）工作。 注意注意：测定标准条件大气压强为：测定标准条件大气压强为101.325kpa、空、空气温度为气温度为20C。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系

10、 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院三、离心风机性能参数的换算（风机相似率）三、离心风机性能参数的换算（风机相似率） 当气体性质（温度、压强）、风机的结构尺寸、风当气体性质（温度、压强）、风机的结构尺寸、风机的转速等参数任一个发生变化时，都会改变风机的性机的转速等参数任一个发生变化时，都会改变风机的性能，此时需要对风机的性能参数或性能曲线进行换算。能，此时需要对风机的性能参数或性能曲线进行换算。1 气体密度的影响当输送介质的温度和压强改变时，风机的性能参数也发生相应的改变。当输送介质的温度和压强改变时，风机的性能参数也发生相应的改变。00273101.325273tpBpt，且00Q

11、Q00273101.325273tNBNtB：当地大气压强，单位为kPa； t：被输送气体的温度，。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院2 离心风机转速n的影响1122QnQn22121nnpp32121nnNN3 离心风机叶轮直径的影响322DQQD222DDpp522DDNN离心风机的转速变离心风机的转速变化不大于化不大于20。叶轮直径的车削叶轮直径的车削不大于不大于20。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院4.3 风机的工作点与工

12、况调节风机的工作点与工况调节1、管路特性曲线、管路特性曲线2pppS Q 管路特性方程式一般情况下，维持流体在管路中流动消耗的能量，用于补偿管路两端的高压容器与低压容器的压强差 和克服气体在管路中的流动阻力及由管道排出时的动压头。 管路两端的压差， ；pap管路中流体的体积流量， ；Q3/ms 管路在流量时需要提供的总压头， ； pap阻抗，与管路系统的沿程阻力与局部阻力以及几何形状有关， 。7/kg mpSp 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院2、风机工作点、风机工作点 安装于管路中的离心风机必须同时满足管路特安

13、装于管路中的离心风机必须同时满足管路特性方程与风机的特性方程，所以风机的工作点为管性方程与风机的特性方程，所以风机的工作点为管路特性曲线和风机性能曲线的交点。路特性曲线和风机性能曲线的交点。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院3、稳定工作点、稳定工作点ABABOR根据定义，根据定义，A和和B都可以看都可以看做工作点，那个更做工作点，那个更稳定稳定？Why？ 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院4、工况调节、工况调节(1) 改变管路特性曲线

14、改变风机出口阀开度改变阀门开度时工作点变化 开大阀门，使值变小，管路特性曲线变平坦，使流量增大，如图中曲线2所示；反之，关小阀门，流量变小，如图中曲线1所示。 优点：采用阀门调节流量快速简便，流量可连续变化，因而应用广泛。 缺点：阀门关小时，不仅增大了管路系统流动阻力，而且使风机的效率下降，经济上不太合理。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院21(2) 改变风机的性能曲线 改变风机的转速，车削叶轮直径均可改变风机的性能曲线，从而达到调节流量(同时改变压头)的目的。 改变风机转速时的工作点变化 说明：12nnn优点：

15、在一定范围内能保持风机在高效区工作，能量利用较合适； 缺点：改变风机的转速需配置变速装置或价格昂贵的变速电机，车削叶轮又不太方便，生产上很少采用。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院(3) 风机的串并联并联风机的性能曲线可以这样得到：依据图上单台风机特性曲线1上一系列坐标点，保持压头不变，而将流量加倍，连接一系列加倍横标值的点便可得到两台风机并联操作的合成特性曲线2。并联风机的工作点由并联性能曲线与管路特性曲线的交点决定。由图可见，由于流量加大使管路流动阻力加大。因此，并联后的总流量必低于单台风机流量的两倍，而并联

16、压头略高于单台风机的压头。并联风机的总效率与单台的效率相同。a. 离心风机的并联离心风机的并联离心风机的并联 PP并PPe - Qe 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院b. 离心风机的串联离心风机的串联 串联风机的合成性能曲线可用图上单台风机特性曲线保持流量不变，压头加倍的方法合成曲线2。 同样，串联风机的工作点由合成特性曲线与管路特性曲线交点来决定。由图可见，两台风机串联操作的总压头必低于单台风机压头的两倍，流量大于单台风机的，串联风机效率为Q串下单台风机的效率。离心风机的串联 材料工程基础材料工程基础院系：材料

17、科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院4.4 风机的选型风机的选型(1)根据被输送气体的性质和操作条件，确定根据被输送气体的性质和操作条件，确定风机的类型；风机的类型；(2)根据工程计算获得管路系统对风机提出的根据工程计算获得管路系统对风机提出的流流量量Q和压头和压头p的要求，从风机的样本、产品目录的要求，从风机的样本、产品目录或系列特性曲线选出合适的型号；或系列特性曲线选出合适的型号； (3)核定风机的轴功率。若输送介质的密度与空核定风机的轴功率。若输送介质的密度与空气的密度相差较大，则要核算风机的轴功率。气的密度相差较大，则要核算风机的轴功率。 材料工程基础材料工程基础院系：材料科学与工程系院系：材料科学与工程系 教师：罗伟教师：罗伟洛阳理工学院洛阳理工学院25已知：某地大气压为98.07kPa，输送温度为70C的空气，风量为11500m3/h，管道阻力为200mmH2O，试选用风机、应配套的电机。解解：将输送风量增加10作为选用时的依据。由于