離心風(fēng)機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

1、離心風(fēng)機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解風(fēng)機(jī)的構(gòu)造，掌握風(fēng)機(jī)操作和調(diào)節(jié)方法2、測(cè)定風(fēng)機(jī)在恒定轉(zhuǎn)速情況下的特性曲線并確定該風(fēng)機(jī)最佳工作范圍二、基本原理1、基本概念和基本關(guān)系式1.1、風(fēng)量風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是指單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體的體積，并以風(fēng)機(jī)入口處氣體的狀態(tài)計(jì)，用Q表示，單位為m3/h。1.2、風(fēng)壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓是指單位體積的氣體流過風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量，以表示，單位為J/m3=N/m2，由于的單位與壓力的單位相同，所以稱為風(fēng)壓。用下標(biāo)1，2分別表示進(jìn)口與出口的狀態(tài)。在風(fēng)機(jī)的吸入口與壓出口之間，列柏努力方程： （1）上式各項(xiàng)均乘以 并加以整理得： （2）對(duì)于氣體，式中（氣體密度）值比較小，故可以忽略

2、；因進(jìn)口管段很短， 也可以忽略。當(dāng)空氣直接由大氣進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，則也可以忽略。因此，上述的柏努力方程可以簡(jiǎn)化成： （3）上式中稱為靜風(fēng)壓，以表示。 稱為動(dòng)風(fēng)壓，用表示。離心風(fēng)機(jī)出口處氣體流速比較大，因此動(dòng)風(fēng)壓不能忽略。離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動(dòng)風(fēng)壓之和，又稱為全風(fēng)壓或全壓。風(fēng)機(jī)性能表上所列的風(fēng)壓指的就是全風(fēng)壓。2、風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)流體流經(jīng)風(fēng)機(jī)時(shí)，不可避免的會(huì)遇到種種流動(dòng)阻力，產(chǎn)生能量損失。由于流動(dòng)的復(fù)雜性，這些能量損失無法從理論上作出精確計(jì)算，也因此無法從理論上求得實(shí)際風(fēng)壓的數(shù)值。因此，一定轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)的Q, Q，NQ,Q，Q之間的關(guān)系，即特性曲線，需要實(shí)驗(yàn)測(cè)定。2.1、風(fēng)量Q的測(cè)定我們可以通過測(cè)量管路中

3、期體的動(dòng)風(fēng)壓來確定風(fēng)量的大小。我們?cè)诠苈返倪m當(dāng)位置（必須使氣體流動(dòng)的穩(wěn)定管段）安裝一個(gè)測(cè)量動(dòng)壓頭的裝置皮托管。假設(shè)皮托管測(cè)得的動(dòng)風(fēng)壓為，測(cè)量中，動(dòng)風(fēng)壓常用水柱高度表示：則有： Pa所以： m/s若假設(shè)測(cè)量位置的管徑為則有： m3/h另外，測(cè)量風(fēng)量我們還可以用孔板流量計(jì)，對(duì)于孔板流量計(jì)的原理這里略去。下面直接給出計(jì)算公式： m3/s或者： m3/s式中：RU型壓差計(jì)的讀數(shù) m壓差計(jì)中指示液的密度 kg/m3被測(cè)流體的密度 kg/m3C0孔流系數(shù)S0孔口面積2.2、靜風(fēng)壓和全風(fēng)壓的測(cè)定由前面的式（3）可以得到實(shí)驗(yàn)中測(cè)定靜風(fēng)壓和全風(fēng)壓的方法。為靜風(fēng)壓，可以通過風(fēng)機(jī)出口處的靜壓管測(cè)得，由于為大氣壓強(qiáng)，

4、因此靜壓管的一端可以直接和大氣相通；為動(dòng)風(fēng)壓，可以通過管路中安裝的皮托管測(cè)量得到。2.3、風(fēng)機(jī)的有效功率和功率由于風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在種種能量損失，使得風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)壓比理論風(fēng)壓值要低，而輸入風(fēng)機(jī)的功率要比理論值高，所以風(fēng)機(jī)的總效率可以表示為： 其中為風(fēng)機(jī)的有效功率： kw為電機(jī)輸入風(fēng)機(jī)的功率： 以上各式中： 風(fēng)量，m3/h全風(fēng)壓，N/m2用標(biāo)準(zhǔn)功率機(jī)校正功率標(biāo)的校正系數(shù)，這里取1.0電機(jī)的輸入功率，kw電機(jī)效率，通常取0.90傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率，一般取1.0三、裝置和流程四、實(shí)驗(yàn)步驟和操作要點(diǎn)1、檢查管路上各測(cè)量?jī)x器是否處于正常狀態(tài)，確保風(fēng)量調(diào)節(jié)閥處于全開或者全閉狀態(tài)。2、點(diǎn)擊數(shù)顯儀表盤，打開

5、風(fēng)機(jī)的電機(jī)電源，開始實(shí)驗(yàn)。3、點(diǎn)擊風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)不同的閥門開度4、數(shù)顯儀表會(huì)顯示實(shí)時(shí)測(cè)量的各個(gè)量5、等顯示值穩(wěn)定后記錄各個(gè)儀表的數(shù)值。6、至少測(cè)量五組以上不同閥門開度下的轉(zhuǎn)速，電機(jī)功率，氣體出口溫度，風(fēng)機(jī)出口靜壓；其中必須有閥門全開和全閉情況下的數(shù)值。五、數(shù)據(jù)處理風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓有全風(fēng)壓和靜風(fēng)壓之分，所以，風(fēng)機(jī)的特性曲線比離心泵特性曲線多兩條，即一定轉(zhuǎn)速下的Q, Q，NQ,Q，Q五條曲線。由于標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)機(jī)的特性曲線是在20 C及760mmHg條件下測(cè)定的，在此條件下空氣的密度為1.2kg/m3，因此，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行換算。風(fēng)壓換算： 式中，為規(guī)定狀態(tài)下的風(fēng)壓和氣體密度；和為操作狀態(tài)下的風(fēng)壓和

6、氣體密度。所以：計(jì)算功率時(shí)，如果用實(shí)際風(fēng)壓，則Q用實(shí)際風(fēng)量；如果用校正為規(guī)定狀態(tài)下的風(fēng)壓，則風(fēng)量也需校正到規(guī)定狀態(tài)。校正方法同上。在本仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處單元里面包括如下四項(xiàng)內(nèi)容1、原始數(shù)據(jù)2、計(jì)算結(jié)果3、曲線繪制4、設(shè)備參數(shù)提示：您可以在“參數(shù)設(shè)置”里面選擇別的風(fēng)機(jī)型號(hào)。（您必須有修改參數(shù)的權(quán)限）如何選擇通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)西安交通大學(xué) 流體機(jī)械研究所 張義云 祁大同通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)方法(試驗(yàn)臺(tái))按總的試驗(yàn)裝置類別可以分風(fēng)管試驗(yàn)和風(fēng)室試驗(yàn)兩大類，按常規(guī)來說，壓力較高的風(fēng)機(jī)，用風(fēng)管試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，壓力較低的風(fēng)機(jī)，用風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試。對(duì)有雙出口的風(fēng)機(jī)，可以用風(fēng)管做進(jìn)氣試驗(yàn)，也可以用風(fēng)室做出氣試驗(yàn)。按GB

7、/T1236-2000標(biāo)準(zhǔn)分可分為四種，即A型、B型、C型和D型，如果按風(fēng)管和風(fēng)室分獨(dú)立來分類，則分類如下：風(fēng)室試驗(yàn): A型出氣試驗(yàn)、A型進(jìn)氣試驗(yàn)、B型出氣試驗(yàn)、C型進(jìn)氣試驗(yàn)風(fēng)管試驗(yàn): B型出氣試驗(yàn)、C型進(jìn)氣試驗(yàn)、D型進(jìn)出氣試驗(yàn)(B型)、D型進(jìn)出氣試驗(yàn)(C型)一、流量測(cè)量方法流量測(cè)量方法有多種選擇，最常用的流量測(cè)量方法有序號(hào)流量測(cè)量方法試驗(yàn)方法風(fēng)管試驗(yàn)臺(tái)風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)1錐型進(jìn)口(錐型集流器)進(jìn)氣試驗(yàn)可以可以290弧進(jìn)口噴嘴(弧型集流器)進(jìn)氣試驗(yàn)可以可以3畢托靜壓管(畢托管)出氣試驗(yàn)可以可以4孔板流量計(jì)(分進(jìn)口孔板、管道內(nèi)孔板、出口孔板等種類)進(jìn)氣試驗(yàn)/出氣試驗(yàn)可以可以5ISO文丘里噴管(分進(jìn)口文丘

8、里噴管、管道內(nèi)文丘里噴管、出口文丘里噴管等種類）進(jìn)氣試驗(yàn)/出氣試驗(yàn)可以可以6文丘里噴管(分進(jìn)口文丘里噴管、管道內(nèi)文丘里噴管、出口文丘里噴管等種類）進(jìn)氣試驗(yàn)/出氣試驗(yàn)可以可以7孔板流量計(jì)(分風(fēng)室中孔板)進(jìn)氣試驗(yàn)/出氣試驗(yàn) 可以8多噴嘴流量計(jì)進(jìn)氣試驗(yàn)/出氣試驗(yàn) 可以(A) 錐型進(jìn)口(錐型集流器) 90弧進(jìn)口噴嘴(弧型集流器)畢托靜壓管(畢托管)孔板流量計(jì)(管道內(nèi)孔板)ISO文丘里噴管(管道內(nèi)文丘里噴管)多噴嘴流量計(jì)圖1 各種流量測(cè)量裝置二、風(fēng)機(jī)性能測(cè)試裝置示意圖-風(fēng)室試驗(yàn)圖2 A型風(fēng)室出氣試驗(yàn)示意圖(用多噴嘴流量計(jì)測(cè)流量)圖3 A型風(fēng)室進(jìn)氣試驗(yàn)示意圖(用多噴嘴流量計(jì)測(cè)流量)圖4 B型風(fēng)室出氣試驗(yàn)示

9、意圖(用多噴嘴流量計(jì)測(cè)流量)圖5 C型風(fēng)室進(jìn)氣試驗(yàn)示意圖(用多噴嘴流量計(jì)測(cè)流量)三、通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試裝置示意圖-風(fēng)管試驗(yàn)圖6 B型風(fēng)管出氣試驗(yàn)示意圖(用管道內(nèi)孔板測(cè)流量)圖7 B型風(fēng)管出氣試驗(yàn)示意圖(用畢托靜壓管測(cè)流量)圖8 B型風(fēng)管出氣試驗(yàn)示意圖(用管道內(nèi)ISO文丘里管測(cè)流量)圖9 B型風(fēng)管出氣試驗(yàn)示意圖(用管道內(nèi)文丘里管測(cè)流量)圖10 C型風(fēng)管進(jìn)氣試驗(yàn)示意圖(用錐型進(jìn)口測(cè)流量)圖11 C型風(fēng)管進(jìn)氣試驗(yàn)示意圖(用90弧進(jìn)口噴嘴測(cè)流量)圖12 D型風(fēng)管進(jìn)出氣試驗(yàn)示意圖(用錐型進(jìn)口測(cè)流量)新標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)裝置類型的組合較多，以上給出的是較常用的幾種。對(duì)于風(fēng)管出氣試驗(yàn)，目前大多數(shù)廠家使用的畢托靜壓管來測(cè)

10、量，此方法測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)(例如一個(gè)測(cè)試工況點(diǎn)，其它試驗(yàn)方法只需要測(cè)一點(diǎn)，畢托靜壓管要測(cè)820點(diǎn)，然后取平均)，精度低，可靠性也差。建議在設(shè)計(jì)或改造試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，使用ISO文丘里噴管或孔板流量計(jì)，可以極大地提高縮短試驗(yàn)時(shí)間，提高測(cè)試精度，如果配有電動(dòng)調(diào)節(jié)門，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)流量等。 四、幾種典型的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)圖13 A型風(fēng)室出氣試驗(yàn)臺(tái)(包括調(diào)節(jié)門及輔助風(fēng)機(jī)，用多噴嘴測(cè)流量) 圖14 B型風(fēng)管出氣試驗(yàn)臺(tái)(用管道內(nèi)ISO文丘里管測(cè)流量)圖15 C型風(fēng)管出氣試驗(yàn)臺(tái)(用錐型進(jìn)口測(cè)流量)圖16 C型風(fēng)管出氣試驗(yàn)臺(tái)(用90弧進(jìn)口噴嘴測(cè)流量)在風(fēng)管試驗(yàn)中，如果被測(cè)試風(fēng)機(jī)本身的壓力較小，如小于50100Pa，則

11、在試驗(yàn)中很有可能不能克服風(fēng)管阻力，使得風(fēng)機(jī)在測(cè)試時(shí)運(yùn)行在小流量區(qū)，無法獲得風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)流量下的性能。例如在測(cè)試時(shí)流量為5002000m3/h，而風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)流量為30005000m3/h，這在測(cè)試較低壓力風(fēng)機(jī)時(shí)較常見的一種現(xiàn)象。遇到這種情況，一般的解決方法是使用風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)來測(cè)試，風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)中一般配有輔助風(fēng)機(jī)，輔助風(fēng)機(jī)的作用主要用來克服由于測(cè)試風(fēng)機(jī)本身不能克服的部分阻力。風(fēng)管試驗(yàn)臺(tái)一般不配輔助風(fēng)機(jī)，主要靠風(fēng)機(jī)本身所能提供的壓力來克服風(fēng)管阻力，所以風(fēng)管試驗(yàn)一般用于壓力較高的風(fēng)機(jī)測(cè)試。在風(fēng)管進(jìn)氣試驗(yàn)中，主要是由于輔助風(fēng)機(jī)裝置影響測(cè)試，裝置較復(fù)雜，所以一般不使用輔助風(fēng)機(jī)。在風(fēng)管出氣試驗(yàn)中，如果需要也可以配

12、輔助風(fēng)機(jī)，但由于風(fēng)管直徑較多，輔助風(fēng)機(jī)裝置較難在幾個(gè)風(fēng)管試驗(yàn)臺(tái)中公用，如果一種風(fēng)管配一套輔助風(fēng)機(jī)及相關(guān)裝置(包括調(diào)節(jié)門和控制器)，成本較高，所以大多數(shù)的風(fēng)管出氣試驗(yàn)，一般也不使用輔助風(fēng)機(jī)。在風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)中，由于風(fēng)室的流量適應(yīng)范圍廣(不是所有的風(fēng)室都是流量適應(yīng)范圍廣)，不存在像風(fēng)管那樣多套風(fēng)管需要賠多套輔助風(fēng)機(jī)裝置，一般一套或兩套風(fēng)室就可以滿足所需流量測(cè)試范圍，所以需要配的輔助風(fēng)機(jī)的套數(shù)也有限，所以風(fēng)室一般都配有輔助風(fēng)機(jī)，用于克服測(cè)試風(fēng)機(jī)本身不足以克服的那部分流動(dòng)阻力，如果風(fēng)室設(shè)計(jì)得好，一般都能達(dá)到風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的靜壓差為零的最大流量工況(例如普通風(fēng)扇在使用時(shí)，進(jìn)出口靜壓幾乎為零)，所以風(fēng)室可以完成壓

13、力較小風(fēng)機(jī)的測(cè)量。以上風(fēng)機(jī)性能測(cè)試中風(fēng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的選擇做了簡(jiǎn)單的介紹，希望對(duì)想建風(fēng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)而對(duì)此有不熟悉的人員有所幫助。如果需要我們的幫助，可以與我們聯(lián)系。我們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造風(fēng)管試驗(yàn)和風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，在2000年就設(shè)計(jì)了符合GB/T1236-2000標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)室試驗(yàn)臺(tái)兩套，直徑分別是5米和1.5米。我們?cè)谛阅茉囼?yàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)也已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，目前全國(guó)有近二十套性能試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在使用。 (Email: fansoft參考文獻(xiàn)1. 工業(yè)通風(fēng)機(jī) 用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn) GB/T1236-2000 idt ISO5801:1997 風(fēng)機(jī)性能曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)

14、（3課時(shí)）實(shí)驗(yàn)類型： 綜合性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)的基本過程。2、掌握風(fēng)機(jī)性能曲線測(cè)試的基本原理和特性參數(shù)測(cè)試的基本方法。3、熟悉風(fēng)機(jī)基本特性參數(shù)的計(jì)算方法與換算。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：風(fēng)機(jī)性能曲線一般包括H-Q、N-Q、-Q三條曲線。實(shí)驗(yàn)中需測(cè)出不同工況點(diǎn)的風(fēng)量、風(fēng)壓和功率，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的效率，推薦做610個(gè)工況點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上繪制風(fēng)機(jī)性能曲線。如上圖，風(fēng)管進(jìn)風(fēng)口為錐形集流器，在集流器的一個(gè)斷面上，設(shè)有四個(gè)測(cè)壓孔（互成900）用四根橡膠管接到一聯(lián)通管上，聯(lián)通管與斜管測(cè)壓計(jì)相連，用于測(cè)量管道空氣流量。風(fēng)量計(jì)算式： m/s h=L k Q=A u m3/sL：測(cè)壓管讀數(shù) k：斜管傾斜系

15、數(shù) =0.98（集流系數(shù)）A：集流器面積風(fēng)壓測(cè)量換算：在風(fēng)管斷面上也有四個(gè)測(cè)壓孔（互成900），同樣用四根橡膠管接到一聯(lián)通管上，聯(lián)通管與斜管測(cè)壓計(jì)相連，用于測(cè)量進(jìn)口風(fēng)管壓力，此壓力為靜壓Pst（將測(cè)量值換算成Pa）。 注意：此壓力需剩以修正系數(shù)1.57，表示為全風(fēng)管壓力，即風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。電機(jī)功率測(cè)量計(jì)算：電機(jī)輸出功率即為風(fēng)機(jī)輸入功率，該功率通過測(cè)量電機(jī)電壓、電流由下式計(jì)算： kw U：電機(jī)電壓 I：電機(jī)電流 ：功率因素，0.85 電電機(jī)效率，0.7 風(fēng)機(jī)效率計(jì)算： 100% 其中：N風(fēng)=PstQ 風(fēng)機(jī)功率實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)備器材準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)風(fēng)管；被測(cè)風(fēng)機(jī)；測(cè)功電機(jī)；斜管測(cè)壓計(jì)；空盒氣壓計(jì)；溫度計(jì)；聯(lián)通橡膠

16、管若干；電流電壓測(cè)試臺(tái)。要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。雷諾實(shí)驗(yàn)（2課時(shí)）實(shí)驗(yàn)類型： 綜合性 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、觀察液體在不同流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、觀察液體由層流變紊流及由紊流變層流的過渡過程。3、測(cè)定液體在園管中流動(dòng)時(shí)的上臨界雷諾數(shù)Rec1和下臨界雷諾數(shù)Rec2。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：流體在管道中流動(dòng)，有兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)，其阻力性質(zhì)也不同。在實(shí)驗(yàn)過程中，保持水箱中的水位恒定，即水頭H不變。如果管路中出口閥門開啟較小，在管路中就有穩(wěn)定的平均流速u，這時(shí)候如果微啟帶色水閥門，帶色水就會(huì)和無色水在管路中沿軸線同步向前流動(dòng)，帶色水成一條帶色直線，其流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沒有垂直于主流方向的橫向運(yùn)動(dòng)，帶色水線沒有與周圍的液體混雜，層次分明的在管道中流動(dòng)。此時(shí)，在速度較小而粘性較大和慣性力較小的情況下運(yùn)動(dòng)，為層流運(yùn)動(dòng)。如果將出口閥門