《風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)》PPT課件.ppt

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)機(jī)定義 風(fēng)機(jī)是一種品種繁多 應(yīng)用廣泛的輸送氣體的通用機(jī)械 從能量觀點(diǎn)來(lái)分析 它是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機(jī)械 風(fēng)機(jī)分類 按原理分類 1 容積式 往復(fù)式 回轉(zhuǎn)式日常我們所說(shuō)的羅茨風(fēng)機(jī)就屬于回轉(zhuǎn)式的一種2 透平式 離心 軸流 混流 橫流透平式的共同特點(diǎn)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成氣體能量 因此又稱為葉片式機(jī)械 此為我們常見(jiàn)的一種形式 也是我們要重點(diǎn)講解的 3 噴射式 風(fēng)機(jī)分類 按絕對(duì)排氣壓力分類 1 通風(fēng)機(jī) 11 27 104Pa2 鼓風(fēng)機(jī) 11 27 34 2 104Pa3 壓縮機(jī) 34 2 104Pa 僅供參考 風(fēng)機(jī)分類 按用途分類工業(yè)鍋爐用風(fēng)機(jī)地鐵隧道用風(fēng)機(jī)一般通風(fēng)排風(fēng)用風(fēng)機(jī)消防風(fēng)機(jī)工業(yè)風(fēng)機(jī)礦井風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù) 進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 進(jìn)口壓力 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 即101325Pa 或760mmHg溫度 20 相對(duì)濕度 50 一般我們常用的風(fēng)機(jī)由于壓力溫度變化較小 所以可不考慮氣體由于溫度 壓力變化所產(chǎn)生的密度變化 可以按照標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度 1 2kg m3來(lái)做計(jì)算 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 流量Q定義 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)流道某一截面的氣體容積 故又稱容積流量單位 m3 s m3 min m3 h CFM一般風(fēng)機(jī)流量的計(jì)算用風(fēng)機(jī)出風(fēng)口面積A與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的風(fēng)速來(lái)計(jì)算表示為 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 壓力1 靜壓Pst 在平直流道中運(yùn)動(dòng)的氣體于某一截面垂直作用于壁面的壓力 通常為測(cè)得值 在某些離心風(fēng)機(jī)樣本里也被稱為真空度 動(dòng)壓Pd 該截面上氣體流動(dòng)速度所產(chǎn)生的平均壓力Pd v2 2全壓Pt 同一截面上氣體靜壓 動(dòng)壓之和稱為氣體全壓 風(fēng)機(jī)進(jìn)出口氣體全壓之差稱為風(fēng)機(jī)全壓 即Pt Pst Pt 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 靜壓比在管道設(shè)計(jì)的水力計(jì)算中 要考慮管道的阻力損失 管道中風(fēng)速越大 阻力損失就越大 能量衰減的越快 所以對(duì)于風(fēng)機(jī)來(lái)講 靜壓比是個(gè)非常重要的量值 表示為 Pst Pt 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 功率1 有效功率Pe 風(fēng)機(jī)所輸送氣體在單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)獲得的有效能量Pe Pt Q 1000 kW 式中 Pt Pa Q m3 s 2 軸功率Psh 單位時(shí)間內(nèi)原動(dòng)機(jī)傳遞給風(fēng)機(jī)軸上的能量 一般電機(jī)直連的風(fēng)機(jī)軸功率即為電機(jī)功率 如果用皮帶或者其他傳動(dòng)方式的 要考慮到功率傳遞系數(shù)的影響 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 風(fēng)機(jī)效率風(fēng)機(jī)全壓效率 t 風(fēng)機(jī)全壓有效功率與風(fēng)機(jī)軸功率之比 t Pet Psh Pt Q 1000 Psh風(fēng)機(jī)靜壓效率 s 風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與風(fēng)機(jī)軸功率之比 t Pes Psh Pst Q 1000 Psh 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n單位 r min或rpm作用 風(fēng)機(jī)所有性能參數(shù)均將隨轉(zhuǎn)速的變化而變化常用的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為 n 120f p n為轉(zhuǎn)速 f為電源頻率 P為電機(jī)極數(shù) 常見(jiàn)2 4 6 8 10 電機(jī)直連風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速 可通過(guò)改變電源頻率改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 若是皮帶傳送可根據(jù)調(diào)節(jié)原 被動(dòng)皮帶輪直徑比例改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 下圖中就是主要的測(cè)試風(fēng)壓的參數(shù) 風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 如上圖所示 Pt1測(cè)試值為進(jìn)風(fēng)口全壓 Pt2為出風(fēng)口全壓 則風(fēng)機(jī)全壓Pt Pt2 Pt1 Ps1為進(jìn)風(fēng)口靜壓 Ps2為出風(fēng)口靜壓 則風(fēng)機(jī)靜壓為Ps Ps2 Ps1 風(fēng)機(jī)動(dòng)壓一般為Pd 0 5 v2 所以一般測(cè)量出風(fēng)速v 則動(dòng)壓可得 風(fēng)量的得出也是通過(guò)計(jì)算得出Q A v A為風(fēng)機(jī)出風(fēng)口面積 風(fēng)機(jī)的噪音也是測(cè)試得出 一般在距離出風(fēng)口1米 下方45 角放置測(cè)試儀 然后得出頻譜圖 最后得出風(fēng)機(jī)的實(shí)際噪音 當(dāng)然風(fēng)機(jī)噪音也可以通過(guò)風(fēng)機(jī)流量 壓力估算得出 這個(gè)會(huì)在后面詳細(xì)講到 風(fēng)機(jī)相似理論 相似條件1 幾何相似模型與實(shí)物幾何形狀相同 對(duì)應(yīng)的線形長(zhǎng)度成比例 對(duì)應(yīng)角度相等2 運(yùn)動(dòng)相似模型與實(shí)物各對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向相同 大小成比例 對(duì)應(yīng)各氣流角度相等 即對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度三角形相似3 動(dòng)力相似模型與實(shí)物之間相對(duì)應(yīng)的各種力方向相同 大小成比例一般對(duì)于一個(gè)特定類型的風(fēng)機(jī) 都可以認(rèn)定為相似風(fēng)機(jī) 可以通過(guò)相似計(jì)算得出不同機(jī)號(hào) 不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)參數(shù) 風(fēng)機(jī)相似理論 相似風(fēng)機(jī)性能參數(shù)換算假設(shè)某型風(fēng)機(jī)參數(shù)分別為流量Q壓力P功率N轉(zhuǎn)速n效率 需換算風(fēng)機(jī)參數(shù)流量Qm壓力Pm功率Nm轉(zhuǎn)速nm效率 m則二者之間的換算關(guān)系如下 軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu) 基本構(gòu)成及其作用 1 集流器 改善進(jìn)口流場(chǎng)2 導(dǎo)流器 改善進(jìn)口流場(chǎng)3 整流罩 改善進(jìn)口流場(chǎng)4 機(jī)殼 約束流場(chǎng)5 葉輪 葉片 輪轂及其緊固件 能量轉(zhuǎn)換6 導(dǎo)葉 改善出口流場(chǎng) 回收扭速7 擴(kuò)散筒 轉(zhuǎn)換動(dòng)壓為靜壓 軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu) 軸流風(fēng)機(jī)基本安裝方式 1 立式安裝2 臥式安裝3 傾斜式安裝 軸流風(fēng)機(jī)基本調(diào)節(jié)方式 1 變轉(zhuǎn)速2 動(dòng)葉靜態(tài)調(diào)節(jié)3 動(dòng)葉動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié) 軸流風(fēng)機(jī)原理及特點(diǎn) 氣體沿軸向經(jīng)過(guò)集流器 在葉輪處收到葉輪沖擊而獲得到一定的動(dòng)壓和靜壓 然后流入后導(dǎo)葉 導(dǎo)葉將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動(dòng)能變?yōu)殪o壓能 最后 氣體經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓器將一部分軸向氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能 然后從擴(kuò)壓器流出 進(jìn)入管道 相比于離心風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)體積小 壓力小 風(fēng)量較大 易于安裝 離心風(fēng)機(jī)原理 工作介質(zhì)軸向流入葉輪 進(jìn)入葉片流道 轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪迸c風(fēng)機(jī)軸的徑向運(yùn)動(dòng) 在葉片的作用下 介質(zhì)獲得能量提升 靜壓提高 動(dòng)能增加待所升高的能量足以克服阻力 則可輸送介質(zhì) 離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu) 離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理 利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速 然后減速 改變流向 使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能 壓力 離心風(fēng)機(jī)中 氣體從 集流器 軸向進(jìn)入葉輪 氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向 然后進(jìn)入擴(kuò)壓器 蝸殼 在蝸殼中 氣體改變了流動(dòng)方向造成減速 這種減速作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能 壓力增高主要發(fā)生在葉輪中 其次發(fā)生在擴(kuò)壓過(guò)程 離心風(fēng)機(jī)的出口方向 從電機(jī)側(cè)正視風(fēng)機(jī)1 葉輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 右出風(fēng)口水平向左時(shí)為 右0o 角度沿順時(shí)針?lè)较蜃兓? 葉輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 左出風(fēng)口水平向右時(shí)為 左0o 角度沿逆時(shí)針?lè)较蜃兓?離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口方向示意圖 離心風(fēng)機(jī)三種主要的葉輪形式 離心風(fēng)機(jī)的葉輪相比軸流風(fēng)機(jī)的葉輪復(fù)雜的多 工藝上要求較高 根據(jù)葉輪出風(fēng)口端的葉片角度可將風(fēng)機(jī)葉輪分為前向型 徑向型 后向型 離心風(fēng)機(jī)三種主要的葉輪形式 離心風(fēng)機(jī)葉片型式 前向 葉片出口角度 2 90 產(chǎn)生風(fēng)壓較高 但是效率較低前向型的葉片容易在葉輪間聚集雜質(zhì) 易結(jié)垢一般用于風(fēng)量一般 但是壓力要求高的區(qū)域 應(yīng)用廣泛葉片一般較窄 葉片數(shù)量多常見(jiàn)的9 19系列 9 26系列離心風(fēng)機(jī)即是這種葉輪 離心風(fēng)機(jī)葉片型式 徑向 葉片出口角度 2 90 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)成本較低參數(shù)介于前向型和后向型之間 但是效率較低 所以現(xiàn)在應(yīng)用不是十分廣泛 又由于其不易結(jié)垢的特點(diǎn) 只有在礦井等少數(shù)場(chǎng)合使用 離心風(fēng)機(jī)葉片形式 后向 葉片出口角度 2 90 此種葉輪由于其空氣動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)秀 風(fēng)量大 壓力低 但是效率很高 國(guó)內(nèi)一般的后向型葉輪的離心風(fēng)機(jī)其效率能達(dá)到80 90 所以應(yīng)用十分廣泛 而且因?yàn)槠洳灰捉Y(jié)垢的特點(diǎn) 在工業(yè) 化工 電廠等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛工藝要求較高 離心風(fēng)機(jī)葉片型式 后向機(jī)翼 由于其葉片斷面與機(jī)翼相同故稱之為后向機(jī)翼型葉片由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在生產(chǎn)過(guò)程中要求的工藝十分嚴(yán)格獨(dú)特的葉片形式使其在大流量狀態(tài)下功率變化能夠保持一定的幅度 對(duì)風(fēng)機(jī)的設(shè)備安全又一定的保護(hù)作用 離心風(fēng)機(jī)理論特性 離心風(fēng)機(jī)理論特性 離心風(fēng)機(jī)理論特性 從上面的兩個(gè)圖表中可以看出在相同的風(fēng)量下有余前向型風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口較小 風(fēng)速較大 導(dǎo)致其動(dòng)壓部分過(guò)高 能量衰減過(guò)快 故而效率較低 而后向型的葉輪則剛好相反 較大的出風(fēng)口能使大量的風(fēng)機(jī)動(dòng)壓轉(zhuǎn)換成靜壓 大大提高了其效率 而且在風(fēng)量不斷增大的過(guò)程中 前向型葉輪的功率急劇增加 后向型葉輪則平穩(wěn)過(guò)渡 顯示出良好的應(yīng)變能力 所以在很多大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)都會(huì)選擇后向型的葉輪 而在小風(fēng)量高壓力的環(huán)境下前向型的葉輪則表現(xiàn)的更好 管網(wǎng)的性能曲線 管網(wǎng) 通風(fēng)機(jī)所工作的系統(tǒng) 包括通風(fēng)管道及其附件 如過(guò)濾器 換熱器 調(diào)節(jié)閥等 管網(wǎng)阻力 在一定的氣體流量下所消耗的壓力 它與管網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 尺寸 氣流速度有關(guān) 管網(wǎng)阻力表達(dá)式 管網(wǎng)阻力P KQ2式中 P 管網(wǎng)阻力K 管網(wǎng)總阻力系數(shù) 對(duì)于確定的管網(wǎng) 其阻力系數(shù)K也是確定的 通風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的聯(lián)合工作 1 氣體從通風(fēng)機(jī)獲得能量 其壓力 流量之間的關(guān)系按通風(fēng)機(jī)性能曲線變化 2 氣體通過(guò)管網(wǎng) 其壓力 流量關(guān)系又須遵循管網(wǎng)性能曲線 3 聯(lián)合工作的通風(fēng)機(jī) 管網(wǎng)的性能關(guān)系 1 通過(guò)通風(fēng)機(jī)與不漏氣管網(wǎng)的氣體流量完全相等 2 通風(fēng)機(jī)的全壓等于管網(wǎng)總阻力與出口動(dòng)壓損失之和4 通風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)調(diào)試過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)管道阻力達(dá)到調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)性能的目的 聲學(xué)基礎(chǔ) 聲學(xué)物理量 周期T 完成一次振動(dòng)的時(shí)間 s波長(zhǎng) 相鄰密部之間的長(zhǎng)度 m頻率f 每秒鐘的振動(dòng)次數(shù) Hz一般人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍20Hz 20kHz聲速C 聲波在媒質(zhì)中的傳播速度 m s空氣中的聲速C 20 05 273 t 1 2其中t為空氣溫度 聲學(xué)物理量的相互關(guān)系 f 1 TC f 聲壓與聲功率 聲壓p 聲波以疏密波的形式在大氣中傳播 使大氣壓強(qiáng)發(fā)生周期性的波動(dòng) 在大氣壓上下的波動(dòng)值稱為聲壓 Pa聲功率w 單位時(shí)間內(nèi)聲源輻射的總聲能量 W 聲級(jí) 聲壓級(jí)LpLp 10lg p p0 2其中p 有效聲壓p0 聲壓基準(zhǔn)值 2 10 5Pa聲功率級(jí)LwLw 10lg w w0 其中w 聲功率w0 聲功率基準(zhǔn)值 10 12W 聲壓級(jí)與聲功率級(jí)的關(guān)系 Lw Lp 10lgS聲功率是間接測(cè)量值聲壓級(jí)可以直接測(cè)量通過(guò)面積S和聲壓級(jí)可計(jì)算聲功率級(jí) 聲級(jí)分貝值簡(jiǎn)便計(jì)算 加法 加入兩個(gè)不同的生源 其聲壓級(jí)分別為L(zhǎng)1 L2 那么兩者疊加后的聲壓級(jí)L的計(jì)算公式可按照下表做簡(jiǎn)單計(jì)算如L1 L2 則L1 L2的疊加值L L1 LL1 L201234567891011 L32 52 11 81 51 210 80 60 50 40 3 噪音的測(cè)試與計(jì)算 一般人耳能感受到的聲音頻率范圍在20 20000Hz之間 而風(fēng)機(jī)的噪音頻率在50 10000Hz之間 所以在做風(fēng)機(jī)噪音測(cè)試時(shí) 沒(méi)必要考慮以外的頻率段 所以為方便測(cè)試 該頻率范圍被分成24個(gè)獨(dú)立波段 稱為1 3倍頻帶 每3個(gè)1 3倍頻帶可以按照對(duì)數(shù)形式合成一個(gè)倍頻帶 所以在一般測(cè)試風(fēng)機(jī)噪音時(shí)常常能看到8個(gè)不同的倍頻帶 噪音的測(cè)試與計(jì)算 測(cè)試風(fēng)機(jī)過(guò)程中需要測(cè)試出8個(gè)不同倍頻帶上所有的聲能級(jí) 以下圖為例 噪音的測(cè)試與計(jì)算 在我們的選型文件中我們常?？吹竭@樣的表格左邊8列數(shù)字從63 8000即為頻譜分析的八段音頻 均為測(cè)試值 下行數(shù)字即為不同音頻段下的聲能級(jí) Lwa為聲功率級(jí) dBA為聲壓級(jí) Sones為響度 均為計(jì)算值 我們平時(shí)常說(shuō)的風(fēng)機(jī)噪音指的就是聲壓級(jí)dBA 通風(fēng)機(jī)噪音特性預(yù)算方法 風(fēng)機(jī)比A聲級(jí)LSA是指風(fēng)機(jī)在單位流量單位壓力時(shí)輻射的A聲級(jí) 其與A聲級(jí)之間的換算公式如下LA LSA 10lgQVPtf2 19 8單位dBALas是比A聲級(jí) dBA La是風(fēng)機(jī)A聲級(jí) dBA Ptf是風(fēng)機(jī)全壓 Pa QV是風(fēng)機(jī)體積流量 m3 min 一般對(duì)于同一結(jié)構(gòu)樣式或同一系列的風(fēng)機(jī) 其比A聲級(jí)是一定的 可以通過(guò)上面的公式計(jì)算A聲級(jí)噪音 在多數(shù)時(shí)候可以預(yù)算出這種風(fēng)機(jī)是否適合某項(xiàng)工程 但這只是預(yù)算 實(shí)際風(fēng)機(jī)噪音還需以實(shí)際測(cè)量為準(zhǔn) 通風(fēng)機(jī)噪音預(yù)算方法 通風(fēng)機(jī)噪音A聲級(jí)預(yù)算公式 由 通風(fēng)機(jī)噪音限值 可知五種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)LSA 可將上述公式列成下表所示各式 通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲 主要噪聲源 風(fēng)機(jī)再生噪聲 因氣體流動(dòng) 在系統(tǒng)各