《風機基礎》PPT課件.ppt

風機基礎知識 風機定義 風機是一種品種繁多 應用廣泛的輸送氣體的通用機械 從能量觀點來分析 它是把原動機的機械能轉變?yōu)闅怏w能量的一種機械 風機分類 按原理分類 1 容積式 往復式 回轉式日常我們所說的羅茨風機就屬于回轉式的一種2 透平式 離心 軸流 混流 橫流透平式的共同特點是通過旋轉葉片把機械能轉變成氣體能量 因此又稱為葉片式機械 此為我們常見的一種形式 也是我們要重點講解的 3 噴射式 風機分類 按絕對排氣壓力分類 1 通風機 11 27 104Pa2 鼓風機 11 27 34 2 104Pa3 壓縮機 34 2 104Pa 僅供參考 風機分類 按用途分類工業(yè)鍋爐用風機地鐵隧道用風機一般通風排風用風機消防風機工業(yè)風機礦井風機 風機主要性能參數(shù) 進口標準狀態(tài) 進口壓力 1個標準大氣壓 即101325Pa 或760mmHg溫度 20 相對濕度 50 一般我們常用的風機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 可以按照標準狀態(tài)下空氣密度 1 2kg m3來做計算 風機性能參數(shù) 流量Q定義 單位時間內通過風機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一般風機流量的計算用風機出風口面積A與風機出風口處的風速來計算表示為 風機性能參數(shù) 壓力1 靜壓Pst 在平直流道中運動的氣體于某一截面垂直作用于壁面的壓力 通常為測得值 在某些離心風機樣本里也被稱為真空度 動壓Pd 該截面上氣體流動速度所產(chǎn)生的平均壓力Pd v2 2全壓Pt 同一截面上氣體靜壓 動壓之和稱為氣體全壓 風機進出口氣體全壓之差稱為風機全壓 即Pt Pst Pt 風機性能參數(shù) 靜壓比在管道設計的水力計算中 要考慮管道的阻力損失 管道中風速越大 阻力損失就越大 能量衰減的越快 所以對于風機來講 靜壓比是個非常重要的量值 表示為 Pst Pt 風機性能參數(shù) 功率1 有效功率Pe 風機所輸送氣體在單位時間內從風機獲得的有效能量Pe Pt Q 1000 kW 式中 Pt Pa Q m3 s 2 軸功率Psh 單位時間內原動機傳遞給風機軸上的能量 一般電機直連的風機軸功率即為電機功率 如果用皮帶或者其他傳動方式的 要考慮到功率傳遞系數(shù)的影響 風機性能參數(shù) 風機效率風機全壓效率 t 風機全壓有效功率與風機軸功率之比 t Pet Psh Pt Q 1000 Psh風機靜壓效率 s 風機靜壓有效功率與風機軸功率之比 t Pes Psh Pst Q 1000 Psh 風機性能參數(shù) 風機轉速n單位 r min或rpm作用 風機所有性能參數(shù)均將隨轉速的變化而變化常用的電機轉速計算公式為 n 120f p n為轉速 f為電源頻率 P為電機極數(shù) 常見2 4 6 8 10 電機直連風機的轉速為電機轉速 可通過改變電源頻率改變風機轉速 若是皮帶傳送可根據(jù)調節(jié)原 被動皮帶輪直徑比例改變風機轉速 風機性能參數(shù) 下圖中就是主要的測試風壓的參數(shù) 風機性能參數(shù) 如上圖所示 Pt1測試值為進風口全壓 Pt2為出風口全壓 則風機全壓Pt Pt2 Pt1 Ps1為進風口靜壓 Ps2為出風口靜壓 則風機靜壓為Ps Ps2 Ps1 風機動壓一般為Pd 0 5 v2 所以一般測量出風速v 則動壓可得 風量的得出也是通過計算得出Q A v A為風機出風口面積 風機的噪音也是測試得出 一般在距離出風口1米 下方45 角放置測試儀 然后得出頻譜圖 最后得出風機的實際噪音 當然風機噪音也可以通過風機流量 壓力估算得出 這個會在后面詳細講到 風機相似理論 相似條件1 幾何相似模型與實物幾何形狀相同 對應的線形長度成比例 對應角度相等2 運動相似模型與實物各對應點速度方向相同 大小成比例 對應各氣流角度相等 即對應點速度三角形相似3 動力相似模型與實物之間相對應的各種力方向相同 大小成比例一般對于一個特定類型的風機 都可以認定為相似風機 可以通過相似計算得出不同機號 不同轉速下的風機參數(shù) 風機相似理論 相似風機性能參數(shù)換算假設某型風機參數(shù)分別為流量Q壓力P功率N轉速n效率 需換算風機參數(shù)流量Qm壓力Pm功率Nm轉速nm效率 m則二者之間的換算關系如下 軸流風機結構 基本構成及其作用 1 集流器 改善進口流場2 導流器 改善進口流場3 整流罩 改善進口流場4 機殼 約束流場5 葉輪 葉片 輪轂及其緊固件 能量轉換6 導葉 改善出口流場 回收扭速7 擴散筒 轉換動壓為靜壓 軸流風機結構 軸流風機基本安裝方式 1 立式安裝2 臥式安裝3 傾斜式安裝 軸流風機基本調節(jié)方式 1 變轉速2 動葉靜態(tài)調節(jié)3 動葉動態(tài)調節(jié) 軸流風機原理及特點 氣體沿軸向經(jīng)過集流器 在葉輪處收到葉輪沖擊而獲得到一定的動壓和靜壓 然后流入后導葉 導葉將一部分偏轉的氣流動能變?yōu)殪o壓能 最后 氣體經(jīng)過擴壓器將一部分軸向氣體動能轉變?yōu)殪o壓能 然后從擴壓器流出 進入管道 相比于離心風機軸流風機體積小 壓力小 風量較大 易于安裝 離心風機原理 工作介質軸向流入葉輪 進入葉片流道 轉變?yōu)榇怪迸c風機軸的徑向運動 在葉片的作用下 介質獲得能量提升 靜壓提高 動能增加待所升高的能量足以克服阻力 則可輸送介質 離心風機結構 離心風機的結構 根據(jù)動能轉換為勢能的原理 利用高速旋轉的葉輪將氣體加速 然后減速 改變流向 使動能轉換成勢能 壓力 離心風機中 氣體從 集流器 軸向進入葉輪 氣體流經(jīng)葉輪時改變成徑向 然后進入擴壓器 蝸殼 在蝸殼中 氣體改變了流動方向造成減速 這種減速作用將動能轉換成壓力能 壓力增高主要發(fā)生在葉輪中 其次發(fā)生在擴壓過程 離心風機的出口方向 從電機側正視風機1 葉輪順時針方向旋轉 右出風口水平向左時為 右0o 角度沿順時針方向變化2 葉輪逆時針方向旋轉 左出風口水平向右時為 左0o 角度沿逆時針方向變化 離心風機的出風口方向示意圖 離心風機三種主要的葉輪形式 離心風機的葉輪相比軸流風機的葉輪復雜的多 工藝上要求較高 根據(jù)葉輪出風口端的葉片角度可將風機葉輪分為前向型 徑向型 后向型 離心風機三種主要的葉輪形式 離心風機葉片型式 前向 葉片出口角度 2 90 產(chǎn)生風壓較高 但是效率較低前向型的葉片容易在葉輪間聚集雜質 易結垢一般用于風量一般 但是壓力要求高的區(qū)域 應用廣泛葉片一般較窄 葉片數(shù)量多常見的9 19系列 9 26系列離心風機即是這種葉輪 離心風機葉片型式 徑向 葉片出口角度 2 90 結構簡單生產(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)在應用不是十分廣泛 又由于其不易結垢的特點 只有在礦井等少數(shù)場合使用 離心風機葉片形式 后向 葉片出口角度 2 90 此種葉輪由于其空氣動力學性能優(yōu)秀 風量大 壓力低 但是效率很高 國內一般的后向型葉輪的離心風機其效率能達到80 90 所以應用十分廣泛 而且因為其不易結垢的特點 在工業(yè) 化工 電廠等領域應用十分廣泛工藝要求較高 離心風機葉片型式 后向機翼 由于其葉片斷面與機翼相同故稱之為后向機翼型葉片由于其獨特的結構特點 在生產(chǎn)過程中要求的工藝十分嚴格獨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 對風機的設備安全又一定的保護作用 離心風機理論特性 離心風機理論特性 離心風機理論特性 從上面的兩個圖表中可以看出在相同的風量下有余前向型風機的出風口較小 風速較大 導致其動壓部分過高 能量衰減過快 故而效率較低 而后向型的葉輪則剛好相反 較大的出風口能使大量的風機動壓轉換成靜壓 大大提高了其效率 而且在風量不斷增大的過程中 前向型葉輪的功率急劇增加 后向型葉輪則平穩(wěn)過渡 顯示出良好的應變能力 所以在很多大風量的風機都會選擇后向型的葉輪 而在小風量高壓力的環(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) 通風機所工作的系統(tǒng) 包括通風管道及其附件 如過濾器 換熱器 調節(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)的結構 尺寸 氣流速度有關 管網(wǎng)阻力表達式 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) 對于確定的管網(wǎng) 其阻力系數(shù)K也是確定的 通風機與管網(wǎng)的聯(lián)合工作 1 氣體從通風機獲得能量 其壓力 流量之間的關系按通風機性能曲線變化 2 氣體通過管網(wǎng) 其壓力 流量關系又須遵循管網(wǎng)性能曲線 3 聯(lián)合工作的通風機 管網(wǎng)的性能關系 1 通過通風機與不漏氣管網(wǎng)的氣體流量完全相等 2 通風機的全壓等于管網(wǎng)總阻力與出口動壓損失之和4 通風機在管網(wǎng)調試過程中通過調節(jié)管道阻力達到調節(jié)通風機性能的目的 聲學基礎 聲學物理量 周期T 完成一次振動的時間 s波長 相鄰密部之間的長度 m頻率f 每秒鐘的振動次數(shù) Hz一般人耳的聽覺范圍20Hz 20kHz聲速C 聲波在媒質中的傳播速度 m s空氣中的聲速C 20 05 273 t 1 2其中t為空氣溫度 聲學物理量的相互關系 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 使大氣壓強發(fā)生周期性的波動 在大氣壓上下的波動值稱為聲壓 Pa聲功率w 單位時間內聲源輻射的總聲能量 W 聲級 聲壓級LpLp 10lg p p0 2其中p 有效聲壓p0 聲壓基準值 2 10 5Pa聲功率級LwLw 10lg w w0 其中w 聲功率w0 聲功率基準值 10 12W 聲壓級與聲功率級的關系 Lw Lp 10lgS聲功率是間接測量值聲壓級可以直接測量通過面積S和聲壓級可計算聲功率級 聲級分貝值簡便計算 加法 加入兩個不同的生源 其聲壓級分別為L1 L2 那么兩者疊加后的聲壓級L的計算公式可按照下表做簡單計算如L1 L2 則L1 L2的疊加值L L1 LL1 L201234567891011 L32 52 11 81 51 210 80 60 50 40 3 噪音的測試與計算 一般人耳能感受到的聲音頻率范圍在20 20000Hz之間 而風機的噪音頻率在50 10000Hz之間 所以在做風機噪音測試時 沒必要考慮以外的頻率段 所以為方便測試 該頻率范圍被分成24個獨立波段 稱為1 3倍頻帶 每3個1 3倍頻帶可以按照對數(shù)形式合成一個倍頻帶 所以在一般測試風機噪音時常常能看到8個不同的倍頻帶 噪音的測試與計算 測試風機過程中需要測試出8個不同倍頻帶上所有的聲能級 以下圖為例 噪音的測試與計算 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 均為測試值 下行數(shù)字即為不同音頻段下的聲能級 Lwa為聲功率級 dBA為聲壓級 Sones為響度 均為計算值 我們平時常說的風機噪音指的就是聲壓級dBA 通風機噪音特性預算方法 風機比A聲級LSA是指風機在單位流量單位壓力時輻射的A聲級 其與A聲級之間的換算公式如下LA LSA 10lgQVPtf2 19 8單位dBALas是比A聲級 dBA La是風機A聲級 dBA Ptf是風機全壓 Pa QV是風機體積流量 m3 min 一般對于同一結構樣式或同一系列的風機 其比A聲級是一定的 可以通過上面的公式計算A聲級噪音 在多數(shù)時候可以預算出這種風機是否適合某項工程 但這只是預算 實際風機噪音還需以實際測量為準 通風機噪音預算方法 通風機噪音A聲級預算公式 由 通風機噪音限值 可知五種結構的風機的比A聲級LSA 可將上述公式列成下表所示各式 通風系統(tǒng)的噪聲 主要噪聲源 風機再生噪聲 因氣體流動 在系統(tǒng)各