硅酸鹽熱工基礎(chǔ)1-8離心式風(fēng)機(jī)

1、11.8 1.8 流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)21.8 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)把一定流量的流體沿管路系統(tǒng)從一處送到另一處，常采用把一定流量的流體沿管路系統(tǒng)從一處送到另一處，常采用流體輸送機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)。流體輸送機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸送機(jī)械向流體傳遞的能量，用來(lái)克服管路系統(tǒng)的能量損輸送機(jī)械向流體傳遞的能量，用來(lái)克服管路系統(tǒng)的能量損失，提高流體位能，滿足工藝對(duì)壓力的要求。失，提高流體位能，滿足工藝對(duì)壓力的要求。31.8 離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)已有悠久的歷史。中國(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)風(fēng)機(jī)已有悠久的歷史。中國(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)基本相單的木制礱谷風(fēng)車，它

2、的作用原理與現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)基本相同。同。 1862年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為為40左右，主要用于礦山通風(fēng)。左右，主要用于礦山通風(fēng)。41.8.1 離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)：離心式風(fēng)機(jī)的基本部件是由葉輪和固定的機(jī)殼組成。 離心式風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)分解示意圖1-1-吸入口；吸入口； 2-2-葉輪前盤(pán)；葉輪前盤(pán)；3-3-葉片；葉片； 4-4-后盤(pán)；后盤(pán)；5-5-機(jī)殼；機(jī)殼； 6-6-出口；出口；7-7-截

3、流板截流板( (風(fēng)舌風(fēng)舌) )；8-8-支架支架51.8.1 離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1-1-吸入口；吸入口； 2-2-葉輪前盤(pán)；葉輪前盤(pán)；3-3-葉片；葉片； 4-4-后盤(pán)；后盤(pán)；5-5-機(jī)殼；機(jī)殼； 6-6-出口；出口；7-7-截流板截流板( (風(fēng)舌風(fēng)舌) )；8-8-支架支架工作原理工作原理：葉輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得葉輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得慣性離心力，并使氣體從葉片間的出口甩出。被甩出的氣體擠入機(jī)慣性離心力，并使氣體從葉片間的出口甩出。被甩出的氣體擠入機(jī)殼，于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出口排出。氣體被

4、甩殼，于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)降低。外界氣體就能從風(fēng)機(jī)的吸入口通出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)降低。外界氣體就能從風(fēng)機(jī)的吸入口通過(guò)葉輪前盤(pán)中央的孔口吸入，源源不斷地輸送氣體。過(guò)葉輪前盤(pán)中央的孔口吸入，源源不斷地輸送氣體。61.8.2 離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線性能曲線來(lái)表示。主要性能參數(shù)：主要性能參數(shù)：流量、壓頭、效率、軸功率等，它們之間的關(guān)系用選擇標(biāo)準(zhǔn)：選擇標(biāo)準(zhǔn)：安全高效運(yùn)行(1)(1)流量流量Q Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)所輸送的流體量，常用體積流量表示，：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)所輸送的流體量，常用體積流量表示， 單位單位m m

5、3 3/s/s或或m m3 3/ h / h ，與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。，與風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。(2)(2)壓頭壓頭p p：風(fēng)機(jī)對(duì)單位體積流量所提供的有效能量，單位為：風(fēng)機(jī)對(duì)單位體積流量所提供的有效能量，單位為papa。(3)(3)效率效率：風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于存在各種能量損失，致使其：風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于存在各種能量損失，致使其實(shí)際實(shí)際( (有效有效) )壓頭和流量均低于理論值，而輸入的功率比理論壓頭和流量均低于理論值，而輸入的功率比理論值為高。反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。效率與風(fēng)機(jī)的值為高。反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。效率與風(fēng)機(jī)的類型、尺寸、加工精度、氣體流量和性

6、質(zhì)等因素有關(guān)。通常，類型、尺寸、加工精度、氣體流量和性質(zhì)等因素有關(guān)。通常，小風(fēng)機(jī)效率為小風(fēng)機(jī)效率為50507070，而大型風(fēng)機(jī)可達(dá)，而大型風(fēng)機(jī)可達(dá)90%90%。 7(4) 軸功率N與有效功率Ne：由電動(dòng)機(jī)輸入風(fēng)機(jī)軸的功率。單位為W或kW。離心風(fēng)機(jī)的有效功率是指氣體在單位時(shí)間內(nèi)從葉輪獲得的能量，則有(5)轉(zhuǎn)速n:風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即“r/min”。 eNQpQpNNe離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)離心風(fēng)機(jī)的壓頭p、軸功率N及效率均隨流量而變，它們之間的關(guān)系可用離心風(fēng)機(jī)工作性能曲線表示。 風(fēng)機(jī)的性能曲線 1.8.2 離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線8離心風(fēng)機(jī)的

7、工作性能曲線離心風(fēng)機(jī)的工作性能曲線離心風(fēng)機(jī)的壓頭離心風(fēng)機(jī)的壓頭p p、軸功率、軸功率N N及效率均隨流量而變，及效率均隨流量而變，它們之間的關(guān)系可用離心風(fēng)機(jī)工作性能曲線表示。它們之間的關(guān)系可用離心風(fēng)機(jī)工作性能曲線表示。 風(fēng)機(jī)的性能曲線 1.8.2 離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與性能曲線風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)，最佳工況參數(shù)Qs,Ps,Ns離心風(fēng)機(jī)的軸功率隨流量的增大而上升。在啟離心風(fēng)機(jī)的軸功率隨流量的增大而上升。在啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)的出口閥門，以減動(dòng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)的出口閥門，以減少啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)；少啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)； 離心風(fēng)機(jī)銘牌性能參數(shù)最佳工況參數(shù)。離心風(fēng)機(jī)應(yīng)盡可能

8、在高效區(qū)（在最高離心風(fēng)機(jī)應(yīng)盡可能在高效區(qū)（在最高效率的效率的9292范圍內(nèi)）工作。范圍內(nèi)）工作。 注 意 ： 測(cè) 定 標(biāo) 準(zhǔn) 條 件 大 氣 壓 強(qiáng) 為101.325kpa、空氣溫度為20C。91.8.3 離心式風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的換算離心式風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的換算當(dāng)氣體性質(zhì)（溫度、壓強(qiáng)）、風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)改變風(fēng)機(jī)的性能，此時(shí)需要對(duì)風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)或性能曲線進(jìn)行換算。(1) 氣體密度的影響當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度和壓強(qiáng)改變時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的改變。 00273101.325273tpBpt，且00QQ00273101.325 273tNBNtB：當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)，單位為k

9、Pa； t：被輸送氣體的溫度，。 (2) 離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的影響當(dāng)氣體的粘度不大，效率變化不明顯時(shí)，不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)機(jī)的流量，壓頭和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可近似表達(dá)成如下各式，即 101122QnQn22121nnpp32121nnNN 、 、 轉(zhuǎn)速為n1時(shí)風(fēng)機(jī)的體積流量、壓頭和軸功率; 1Q1p1N 、 、 轉(zhuǎn)速為n2時(shí)風(fēng)機(jī)的體積流量、壓頭和軸功率。 2Q2p2N離心風(fēng)機(jī)比例定律(3) 離心風(fēng)機(jī)葉輪直徑的影響當(dāng)離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，流量、壓頭與葉輪直徑有關(guān) ，它們之間的近似關(guān)系為： 322DQQD222DDpp522DDNN 離心風(fēng)機(jī)切割定律適用條件：離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大于20。 、 、 葉輪直徑為

10、時(shí)風(fēng)機(jī)的性能； QpN2D 、 、 葉輪直徑為 時(shí)風(fēng)機(jī)的性能。 QpN2D適用條件：固定轉(zhuǎn)速下，葉輪直徑的車削不大于20D2。 111.8.4 離心式風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)離心式風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)(1) (1) 管路特性曲線管路特性曲線一般情況下，維持流體在管路中流動(dòng)消耗的能量，用于補(bǔ)償管路兩端的高壓容器與低壓容器的壓強(qiáng)差 和克服氣體在管路中的流動(dòng)阻力及由管道排出時(shí)的動(dòng)壓頭。p2pppS Q 管路兩端的壓差， ；pap管路中流體的體積流量， ；Q3/ms 管路在流量時(shí)需要提供的總壓頭， ； pap阻抗，與管路系統(tǒng)的沿程阻力與局部阻力以及幾何形狀有關(guān)， 。7/kg mpS管路特性方程式12離

11、心風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)離心風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)安裝于管路中的離心風(fēng)機(jī)必須同時(shí)滿足管路特性方程與風(fēng)機(jī)的特性方程，即 管路特性方程： 2pPpS Q 風(fēng)機(jī)的PQ線性能方程： ( )Pf Q聯(lián)解上述兩方程即可得到兩條曲線的交點(diǎn)；如圖中所示的點(diǎn)M。 管路特性曲線與風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn) 對(duì)所選定的風(fēng)機(jī)以一定轉(zhuǎn)速在此管路系統(tǒng)操作時(shí)，只能在此點(diǎn)工作。在此點(diǎn)， ， 。 ePPeQQ13離心風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)(1) 改變管路特性曲線改變風(fēng)機(jī)出口閥開(kāi)度改變閥門開(kāi)度時(shí)工作點(diǎn)變化 開(kāi)大閥門，使值變小，管路特性曲線變平坦，使流量增大，如圖中曲線2所示；反之，關(guān)小閥門，流量變小，如圖中曲線1所示。 優(yōu)點(diǎn)：采用閥門調(diào)節(jié)流量快速簡(jiǎn)便，

12、流量可連續(xù)變化，因而應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)：閥門關(guān)小時(shí)，不僅增大了管路系統(tǒng)流動(dòng)阻力，而且使風(fēng)機(jī)的效率下降，經(jīng)濟(jì)上不太合理。1.8.4 離心式風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)離心式風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)14(2) 改變風(fēng)機(jī)的性能曲線根據(jù)比例定律和切割定律，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，車削葉輪直徑均可改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量(同時(shí)改變壓頭)的目的。 改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)的工作點(diǎn)變化 說(shuō)明：12nnn優(yōu)點(diǎn)：在一定范圍內(nèi)能保持風(fēng)機(jī)在高效區(qū)工作，能量利用較合適； 缺點(diǎn)：改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速需配置變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電機(jī)，車削葉輪又不太方便，生產(chǎn)上很少采用。 已知：某管路系統(tǒng)風(fēng)量為500m3/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為300Pa，預(yù)選一個(gè)

13、風(fēng)機(jī)的性能曲線如圖所示。 風(fēng)機(jī)工況 求：（1）風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)； （2）當(dāng)系統(tǒng)阻力增加50時(shí)的工作點(diǎn)。 15解：（1）先繪出管路特性曲線。 223000.0012500pSQS3500/ ,300Qm h pPa3750/ ,675Qm h pPa3250/ ,75Qm h pPa可繪出管路特性曲線1-1。由曲線1-1與風(fēng)機(jī)性能曲線交點(diǎn)（工作點(diǎn)）得出： 3550,690/pPaQmh時(shí)（2）當(dāng)阻力增加50時(shí)，管路特性曲線將有所改變。2300 1.50.0018500S3500/ ,450Qmh pPa3750/ ,1012Qmh pPa3250/ ,112Qmh pPa可繪出管路特性曲線2-2。

14、由曲線2-2與風(fēng)機(jī)性能曲線交點(diǎn)（工作點(diǎn)）得出： 3610,570/PaQmh時(shí)總結(jié)：當(dāng)阻力增加50時(shí)，風(fēng)量減少 ，即壓力急劇增加，風(fēng)機(jī)風(fēng)量相應(yīng)降低，但不與壓力增加成比例。計(jì)算結(jié)果與所要求的風(fēng)量不等。調(diào)整：（1）減少管道的阻力損失；（2）更換風(fēng)機(jī)；（3）改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。 690 570100% 17%690161.8.5 離心式風(fēng)機(jī)的并聯(lián)和串聯(lián)操作離心式風(fēng)機(jī)的并聯(lián)和串聯(lián)操作當(dāng)單臺(tái)風(fēng)機(jī)不能滿足輸送任務(wù)要求時(shí)，可采用離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián)或串聯(lián)操作。 1.8.5.1 離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián)離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián)并聯(lián)風(fēng)機(jī)的性能曲線可以這樣得到：依據(jù)圖上單臺(tái)風(fēng)機(jī)特性曲線1上一系列坐標(biāo)點(diǎn)，保持壓頭不變，而將流量加倍，連接一系列加倍

15、橫標(biāo)值的點(diǎn)便可得到兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)操作的合成特性曲線2。并聯(lián)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)由并聯(lián)性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)決定。由圖可見(jiàn)，由于流量加大使管路流動(dòng)阻力加大。因此，并聯(lián)后的總流量必低于單臺(tái)風(fēng)機(jī)流量的兩倍，而并聯(lián)壓頭略高于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的壓頭。并聯(lián)風(fēng)機(jī)的總效率與單臺(tái)的效率相同。離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián) PP并PPe - Qe171.8.5.2 離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián)離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián)串聯(lián)風(fēng)機(jī)的合成性能曲線可用圖上單臺(tái)風(fēng)機(jī)特性曲線保持流量不變，壓頭加倍的方法合成曲線2。同樣，串聯(lián)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)由合成特性曲線與管路特性曲線交點(diǎn)來(lái)決定。由圖可見(jiàn)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺(tái)風(fēng)機(jī)壓頭的兩倍，流量大于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的，串聯(lián)風(fēng)機(jī)效率為Q串下單臺(tái)

16、風(fēng)機(jī)的效率。離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián) 1.8.5.3 離心風(fēng)機(jī)組合方式的選擇離心風(fēng)機(jī)組合方式的選擇 組合方式選擇原則：(1) 如果單臺(tái)風(fēng)機(jī)所能提供的最大壓頭小于管路要求提供的壓頭值，則只能采用風(fēng)機(jī)的串聯(lián)操作。PP串PPe - Qe18 (2) 對(duì)于管路特性曲線較平坦的低阻型管路(如圖中的曲線l所示)，采用并聯(lián)組合方式可獲得較串聯(lián)組合為高的流量和壓頭；反之，對(duì)于管路特性曲線較陡的高阻型管路，則宜采用串聯(lián)組合方式(如圖中曲線2所示)。 離心風(fēng)機(jī)的組合方式的選擇1.8.6 離心式風(fēng)機(jī)的并聯(lián)和串聯(lián)操作離心式風(fēng)機(jī)的并聯(lián)和串聯(lián)操作離心風(fēng)機(jī)的選擇原則 ：(1)根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件，確定風(fēng)機(jī)的類型；(2)根據(jù)工程計(jì)算獲得管路系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)提出的流量Q和壓頭p的要求，從風(fēng)機(jī)的樣本、產(chǎn)品目錄或系列特性曲線選出合適的型號(hào)； (3)核定風(fēng)機(jī)的軸功率。若輸送介質(zhì)的密度與空氣的密度相差較大，則要核算風(fēng)機(jī)的軸功率。19已知：某地大氣壓為98.07kPa，輸送溫度為70C的空氣，風(fēng)量為11500m3/h，管道阻力為200mmH2O。解解：將輸送風(fēng)量增加10作為選用時(shí)的依據(jù)。由于風(fēng)管系統(tǒng)壓頭不高，風(fēng)壓也只增加10作為選用時(shí)的依據(jù)，即：?jiǎn)?/p>