罗茨风机选型设计计算表（带公式自动计算版）

罗茨风机选型设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、设计基础参数输入,,,,,,,,,

1,标准大气压,P0,设计值,标准工况规定值,kPa,101.33,标准状态下大气压力，海平面取值,GB/T25632-2010,高海拔地区需修正

2,标准状态温度,T0,设计值,标准工况规定值,K,293.15,标准状态对应20℃绝对温度,GB/T25632-2010,273.15+20=293.15K

3,标准状态空气密度,ρ0,查表值,标准工况查表,kg/m³,1.21,20℃、101.325kPa下干空气密度,GB/T25632-2010,湿空气需修正

4,当地大气压力,Patm,设计值,用户输入/当地气象参数,kPa,96.00,项目安装地点实际大气压力,GB50029-2014,西安地区取值

5,当地环境温度,Tatm,设计值,用户输入/当地气象参数,℃,25.00,项目安装地点极端最高温度,GB50029-2014,夏季通风计算温度

6,当地空气密度,ρatm,计算值,ρatm=Patm×ρ0×T0/(P0×(273.15+Tatm)),kg/m³,1.12,当地实际工况下空气密度,理想气体状态方程,用于后续功率计算

7,气体相对湿度,φ,设计值,用户输入/当地气象参数,%,60.00,输送气体的相对湿度,GB50029-2014,一般环境取50-80%

8,气体含尘量,Cin,设计值,用户输入/进气条件,mg/m³,10.00,进气口气体含尘浓度,GB/T13306-2011,超过150mg/m³需加装过滤器

二、风量参数计算,,,,,,,,,

9,工艺需要标况风量,Q0,设计值,用户工艺提资,m³/min,50.00,标准状态下工艺所需空气流量,工艺提资单,需明确标况定义

10,标况风量修正系数,K1,计算值,K1=(P0×(273.15+Tatm))/(Patm×T0),dimensionless,1.07,将标况风量换算为当地工况风量的系数,理想气体状态方程,温度压力双修正

11,当地工况实际风量,Qatm,计算值,Qatm=Q0×K1,m³/min,53.67,当地大气压和温度下的实际风量,理想气体状态方程,风机入口状态风量

12,管网泄漏量系数,K2,选用值,设计手册选取,dimensionless,1.05,考虑管网、阀门、接口处的空气泄漏,HG/T20570-1995,一般取1.03-1.10

13,风量裕量系数,K3,选用值,设计规范选取,dimensionless,1.10,考虑工艺波动、计算误差的安全裕量,GB50029-2014,一般取1.05-1.15

14,风机设计入口风量,Qs,计算值,Qs=Qatm×K2×K3,m³/min,61.99,风机选型所需的入口状态风量,罗茨风机选型手册,最终选型风量基准

15,风机选型风量,Qselect,选用值,风机样本选取,m³/min,60.00,大于等于设计入口风量的样本值,风机产品样本,需圆整到样本规格

,风量判定,-,判断值,"IF(Qselect≥Qs,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断选型风量是否满足设计要求,GB50029-2014,不满足需重新选型

16,容积效率,ηv,选用值,风机性能曲线,%,85.00,罗茨风机实际容积效率,GB/T25632-2010,一般75%-90%

17,理论排气量,Qth,计算值,Qth=Qselect/ηv,m³/min,70.59,风机理论几何排气量,罗茨风机工作原理,用于叶轮直径计算

18,风机转速,n,选用值,风机样本选取,r/min,1450.00,风机主轴额定转速,风机产品样本,常用980/1450/2950rpm

19,叶轮直径估算,D,计算值,D=(Qth×4/(π×λ×n×60))^(1/3),m,1.32,罗茨风机叶轮直径估算,风机设计手册,λ长径比取1.5-1.8

三、压力参数计算,,,,,,,,,

20,工艺系统阻力,ΔPp,设计值,工艺提资/管网计算,kPa,49.00,工艺设备、管道总阻力降,工艺提资单,含管道、阀门、设备阻力

21,管道沿程阻力,ΔPf,计算值,沿程阻力公式,kPa,1.58,气体流动沿程摩擦阻力,流体力学沿程阻力公式,示例值，需按实际管道计算

22,管道局部阻力,ΔPj,计算值,局部阻力公式,kPa,0.32,弯头、阀门、变径等局部阻力,流体力学局部阻力公式,示例值，需按实际管件计算

23,消声器阻力,ΔPs,选用值,消声器样本,kPa,2.00,进出口消声器压力损失,消声器产品样本,一般取1-3kPa

24,过滤器阻力,ΔPfil,选用值,过滤器样本,kPa,1.50,进气过滤器压力损失,过滤器产品样本,终阻力一般取初阻力2倍

25,止回阀阻力,ΔPchk,选用值,阀门样本,kPa,0.80,止回阀压力损失,阀门产品样本,根据口径和流速确定

26,出口背压,Pb,设计值,工艺系统提资,kPa,0.00E+00,系统出口背压,工艺提资单,排入大气取0

27,压力裕量系数,K4,选用值,设计规范选取,dimensionless,1.08,考虑计算误差、长期运行的压力裕量,GB50029-2014,一般取1.05-1.10

28,风机设计升压,ΔPd,计算值,ΔPd=(各阻力之和+Pb)×K4,kPa,59.61,风机选型所需的设计升压,罗茨风机选型手册,表压值

29,风机选型升压,ΔPselect,选用值,风机样本选取,kPa,58.80,大于等于设计升压的样本值,风机产品样本,标准规格：9.8/19.6/39.2/49/58.8/78.4kPa

,压力判定,-,判断值,"IF(ΔPselect≥ΔPd,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断选型升压是否满足设计要求,GB50029-2014,不满足需选更高压力等级

30,风机入口绝对压力,Pin,计算值,Pin=Patm-ΔPfil/2,kPa,95.25,风机入口法兰处绝对压力,罗茨风机性能测试标准,平均压力近似

31,风机出口绝对压力,Pout,计算值,Pout=Pin+ΔPselect,kPa,154.05,风机出口法兰处绝对压力,罗茨风机性能测试标准,含全部压力升

32,压力比,ε,计算值,ε=Pout/Pin,dimensionless,1.62,风机出口与入口绝对压力之比,风机设计规范,罗茨风机一般≤2.0

,压力比判定,-,判断值,"IF(ε≤2.0,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断压力比是否在罗茨风机适用范围,罗茨风机选型规范,超2.0建议选多级或螺杆

四、温升计算,,,,,,,,,

33,气体绝热指数,k,查表值,热力学手册,dimensionless,1.40,空气的绝热指数k值,工程热力学手册,双原子气体k=1.4

34,气体常数,R,查表值,热力学手册,J/(kg·K),287.00,空气的气体常数,工程热力学手册,干空气R=287J/(kg·K)

35,入口气体绝对温度,Tin,计算值,Tin=Tatm+273.15,K,298.15,风机入口气体绝对温度,理想气体状态方程,环境温度+273.15

36,等熵压缩出口温度,Touts,计算值,Touts=Tin×ε^((k-1)/k),K,342.05,等熵压缩过程出口理论温度,工程热力学等熵过程公式,不考虑损失的理想温度

37,等熵压缩温升,ΔTs,计算值,ΔTs=Touts-Tin,K,43.90,等熵压缩理论温升,工程热力学,理论温升最小值

38,风机绝热效率,ηad,选用值,风机样本,%,70.00,罗茨风机绝热效率（含机械损失）,GB/T25632-2010,一般65%-80%

39,实际压缩出口温度,Tout,计算值,Tout=Tin+ΔTs/ηad,K,360.87,考虑效率后的实际出口温度,罗茨风机实际工作过程,近似工程计算

40,实际出口温度（℃）,tout,计算值,tout=Tout-273.15,℃,87.72,换算为摄氏度的出口温度,温度换算公式,工程常用单位

,出口温度判定,-,判断值,"IF(tout≤120,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断出口温度是否在允许范围内,罗茨风机安全运行规范,超120℃需冷却或换型

41,机壳表面温升,ΔTshell,选用值,经验数据,℃,40.00,机壳表面相对环境的温升,风机运行经验值,一般30-50℃

42,轴承允许温升,ΔTb,选用值,经验数据,℃,35.00,轴承相对环境温度的允许温升,GB/T25632-2010,最高温度不超95℃

43,润滑油最高温度,toil,计算值,toil=Tatm+ΔTb+10,℃,70.00,润滑油最高工作温度估算,润滑设计手册,一般不超80℃

,油温判定,-,判断值,"IF(toil≤80,""满足"",""不满足"")",-,满足,判断润滑油温度是否正常,罗茨风机维护规程,超温需加大油箱或冷却

44,气体定压比热,cp,查表值,热力学手册,J/(kg·K),1005.00,空气定压比热,工程热力学手册,常温下近似取值

45,单位质量压缩热,q,计算值,q=cp×ΔTs/ηad,J/kg,63029.47,每千克气体压缩产生的热量,工程热力学,用于冷却系统计算

46,总热负荷,Qh,计算值,Qh=Qselect×ρatm×q/(60×1000),kW,70.75,风机总散热量估算,传热学基本公式,用于机房通风计算

47,机房所需通风量,Vvent,计算值,Vvent=Qh/(1.2×1.01×5×1000)×3600,m³/h,42.03,排除余热所需机房通风量,GB50019-2015采暖通风规范,按机房温升5℃计算

五、功率与电机选型计算,,,,,,,,,

48,风机入口容积流量,Qin,计算值,Qin=Qselect/60,m³/s,1.00,换算为国际单位制的入口流量,单位换算,m³/min转m³/s

49,有效功率（理论功率）,Pe,计算值,Pe=Qin×ΔPselect,kW,58.80,压缩气体所获得的有效功率,GB/T25632-2010,理论功率

50,绝热功率,Pad,计算值,Pad=Pe/(ηv/100),kW,69.18,考虑容积效率后的绝热功率,风机设计手册,气体功率

51,机械效率,ηm,选用值,风机样本,%,92.00,风机轴承、齿轮等机械传动效率,风机设计手册,一般85%-95%

52,风机轴功率,Pshaft,计算值,Pshaft=Pad/(ηad/100×ηm/100),kW,107.42,风机主轴所需输入功率,GB/T25632-2010,风机轴端功率

53,传动效率,ηtr,选用值,机械设计手册,%,98.00,联轴器/皮带传动效率,机械设计手册,联轴器98-99%，皮带95%

54,电机输出功率要求,Pmotorreq,计算值,Pmotorreq=Pshaft/(ηtr/100),kW,109.61,考虑传动损失后电机所需功率,机械设计手册,电机轴输出功率

55,电机功率裕量系数,K5,选用值,设计规范,dimensionless,1.15,电机功率安全裕量,GB50055-2011,一般取1.1-1.3

56,电机额定功率选型,Pmotor,选用值,电机样本,kW,75.00,大于等于计算功率的标准电机功率,Y系列电机样本,标准功率：55/75/90/110kW

,电机功率判定,-,判断值,"IF(Pmotor≥Pmotorreq×K5,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断电机功率是否满足要求,GB50055-2011,不满足选大功率电机

57,电机额定电压,U,选用值,供电条件,V,380.00,电机额定工作电压,工业供电规范,低压380V，高压3/6/10kV

58,电机功率因数,cosφ,选用值,电机样本,dimensionless,0.85,电机额定功率因数,电机产品样本,0.8-0.92

59,电机效率,ηmotor,选用值,电机样本,%,93.00,电机额定效率,电机产品样本,高效电机92-96%

60,电机额定电流,I,计算值,I=Pmotor×1000/(1.732×U×cosφ×ηmotor/100),A,144.15,电机额定工作电流,电工学三相功率公式,用于电缆和开关选型

61,启动电流倍数,Kstart,选用值,电机样本,dimensionless,7.00,异步电机直接启动电流倍数,电机设计手册,一般5-7倍

62,启动电流,Istart,计算值,Istart=I×Kstart,A,1009.08,电机直接启动时的启动电流,工业配电设计手册,用于开关保护整定

六、选型综合校验与校核,,,,,,,,,

63,叶轮圆周速度,u,计算值,u=π×D×n/60,m/s,100.57,叶轮外圆圆周速度,风机设计手册,一般≤25-30m/s

,圆周速度判定,-,判断值,"IF(u≤30,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断圆周速度是否在合理范围,罗茨风机设计规范,过高会导致噪声振动增大

64,转子长径比,λ,选用值,设计选型,dimensionless,1.60,转子长度与直径之比,罗茨风机设计手册,一般1.4-1.8

65,单位容积功率,Pspec,计算值,Pspec=Pshaft/Qselect,kW/(m³/min),1.79,单位风量消耗功率指标,风机能效标准,评价风机节能性

,能效等级判定,-,判断值,能效分级判定,-,不达标,评价风机能效水平,GB19761-2020通风机能效限定值,高压力下可适当放宽

66,噪声声功率级估算,LW,计算值,LW=60+10×LOG10(Qselect×ΔPselect²),dB(A),113.17,风机进口噪声估算,风机噪声估算经验公式,无隔声罩时的噪声

,噪声水平判定,-,判断值,"IF(LW≤110,""满足"",""需降噪"")",-,需降噪,判断噪声是否在可接受范围,GB/T2888-2008风机噪声测量方法,超标需加隔声罩消声器

67,振动烈度限值,vrms,选用值,风机精度等级,mm/s,4.50,风机轴承处振动速度有效值,GB/T9239-2006,G6.3级精度

68,动平衡精度等级,G,选用值,设计标准,mm/s,6.30,转子动平衡精度等级,GB/T9239-2006,一般风机G6.3

69,轴承额定寿命估算,Lh,计算值,滚动轴承寿命公式,h,11494.25,轴承L10额定寿命估算,滚动轴承寿命计算公式,示例值，需按实际载荷计算

,轴承寿命判定,-,判断值,"IF(Lh≥100000,""满足"",""不满足"")",-,不满足,判断轴承寿命是否满足设计寿命,风机设计规范,要求≥10万小时

70,最大允许工作压力,Pmax,选用值,风机样本,kPa,78.40,风机壳体设计最大压力,风机产品样本,选型压力不得超过此值

,综合选型判定,-,判断值,全部判定项均满足则合格,-,选型不合格,风机选型最终综合判定结论,罗茨风机选型规范,全部子项满足才合格

七、安装与辅助系统计算,,,,,,,,,

71,推荐管道流速,vpipe,选用值,设计手册,m/s,15.00,罗茨风机管道推荐流速,化工管道设计规范,进口10-15m/s，出口15-20m/s

72,进出口口径估算,DN,计算值,DN=√(Qselect×4/(π×vpipe×60))×1000,mm,291.35,按推荐流速计算进出口管径,流体管道设计规范,推荐流速10-20m/s

73,减震器布置数量,nmount,选用值,底座设计,个,8.00,减震器布置数量,隔振设计规范,根据底座尺寸确定

74,减震器选型载荷,W,计算值,W=(Wfan+Wmotor)×9.8×1.3/nmount,N,3662.75,单个减震器设计载荷,减震器选型手册,含风机电机重量，裕量30%

75,减震器额定变形量,δ,选用值,减震器参数,mm,5.00,减震器额定载荷下变形量,隔振设计手册,一般5-10mm

76,弹性支撑固有频率,fn,计算值,fn=5×√(9.8/(δ/1000)),Hz,221.36,减震器固有频率,隔振设计公式,根据压缩量计算

77,风机转动基频,fex,计算值,fex=n/60,Hz,24.17,风机转动激励频率,振动理论,转速转换为频率

78,隔振效率,T,计算值,隔振传递率公式,%,1.21,振动传递率计算,振动控制工程,隔振效率越高越好

79,安全阀启跳压力,Psv,计算值,Psv=ΔPselect×1.05,kPa,61.74,安全阀开启压力设定值,压力容器安全规范,超压5%启跳

80,安全阀口径,DNsv,选用值,安全阀样本,mm,50.00,安全阀公称通径,安全阀选型规范,根据排量计算选取

81,逆止阀口径,DNchk,选用值,阀门样本,mm,150.00,与管道同径或小一级,阀门选型规范,防止气体倒流

82,弹性接头口径,DNjoint,选用值,橡胶接头样