05機工社 通風(fēng)工程學(xué)(第2版)=第05章第5-5節(jié) 風(fēng)機

5.5風(fēng)機特性及選擇運行5.5.1風(fēng)機的分類5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)5.5.3礦用風(fēng)機5.5.4防爆風(fēng)機5.5.5風(fēng)機的選擇5.5.6通風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)9/18/202315.5.1通風(fēng)機的分類輸送氣體的機械按作用原理分類容積式：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式透平式：離心式、軸流式、混流式、橫流式噴射式9/18/20232根據(jù)排氣壓力（以絕對壓力計算）的高低通風(fēng)機：排氣壓力低于11.27×104N/m2(牛頓/米2)；鼓風(fēng)機：排氣壓力在（11.27～34.3）×104N/m2范圍內(nèi)；壓縮機：排氣壓力高于34.3×104N/m2以上。通風(fēng)機分類按其升壓的大小又可分為：高壓離心通風(fēng)機，升壓為2940～14700N/m2；中壓離心通風(fēng)機，升壓為980～2940N/m2；低壓離心通風(fēng)機，升壓在9800N/m2以下；高壓軸流通風(fēng)機，升壓為490～4900N/m2；低壓軸流通風(fēng)機，升壓為490N/m2以下。按其用途分類：鍋爐引風(fēng)機、礦井通風(fēng)機、耐磨風(fēng)機、高溫風(fēng)機等。5.5.1通風(fēng)機的分類9/18/202335.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)1.離心式通風(fēng)機工作原理已知氣體在離心通風(fēng)機中的流動先為軸向，后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谕L(fēng)機軸的徑向運動，當(dāng)氣體通過旋轉(zhuǎn)葉輪的葉道間，由于葉片的作用，氣體獲得能量，即氣體壓力提高和動能增加。當(dāng)氣體獲得的能量足以克服其阻力時，則可將氣體輸送到高處或遠處。

圖5-1離心通風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡圖１—葉輪；２—進氣口；３—進氣室；４—出口擴壓器；５—出氣口；６—主軸；７—蝸殼9/18/202342.軸流式通風(fēng)機的工作原理5.5.2通風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)圖5-2軸流通風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡圖1－集風(fēng)器2－葉輪3－導(dǎo)葉4－擴散器9/18/202353.風(fēng)機的主要性能參數(shù)流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機的氣體容積或質(zhì)量數(shù)。容積流量：單位時間流經(jīng)通風(fēng)機的氣體容積。常用單位為m3/s(立方米/秒)、m3/min(立方米/分)、m3/h(立方米/時)，分別用Qs、Qmin、Qh表示。質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機的氣體質(zhì)量。單位為kg/s（千克/秒）、kg/min（千克/分）、kg/h（千克/時），分別用Ms、Mmin、Mh表示。壓力：靜壓、動壓、全壓。性能參數(shù)是指風(fēng)機的全壓（它等于通風(fēng)機出口與進口全壓之差），其單位有N/m2、mmH2O、mmHg等。轉(zhuǎn)速：通風(fēng)機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的快慢直接影響風(fēng)機的流量、壓力、效率。單位為每分鐘轉(zhuǎn)速rpm,常用n表示。軸功率：驅(qū)動通風(fēng)機所需的功率N，或者單位時間內(nèi)傳遞給通風(fēng)機軸的能量，單位為kW（千瓦）、PS(馬力)、兩者關(guān)系為：1kW＝1.36PS效率：從不同角度出發(fā)有不同的效率，效率常用η表示。5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/202364.風(fēng)機特性曲線風(fēng)機的理論風(fēng)壓和風(fēng)量假設(shè)：風(fēng)機沒有內(nèi)能損失；流過風(fēng)機的風(fēng)流是穩(wěn)定流；動輪的葉片無限多而且其厚度可以忽略不計。5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)圖5-3

空氣質(zhì)點流入葉道速度圖9/18/20237入口處空氣的動量矩為出口處空氣的動量矩外力矩就是作用在動輪上的力矩5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/20238如果沒有前導(dǎo)器，風(fēng)流徑向入口對于軸流式風(fēng)機離心式風(fēng)機動輪葉道整個出口斷面積離心式風(fēng)機動輪葉道整個出口斷面積離心式風(fēng)機理論風(fēng)量為離心式風(fēng)機理論風(fēng)量為軸流式風(fēng)機的理論風(fēng)量為5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/20239葉片無限多時的理論風(fēng)壓特性曲線離心式風(fēng)機的理論風(fēng)壓特性曲線方程式：軸流式風(fēng)機（葉片出口角度>90o)的理論風(fēng)壓特性曲線方程式：圖12-4理論風(fēng)壓特性曲線5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/202310實際風(fēng)壓特性曲線和運轉(zhuǎn)特性曲線空氣流過風(fēng)機時的能量損失：動輪葉道等過風(fēng)部件產(chǎn)生的阻力沖擊損失環(huán)流損失圖12-5有損失的風(fēng)壓特性曲線圖

實際風(fēng)壓特性曲線5.5.2通風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/202311在一定轉(zhuǎn)速下風(fēng)壓、軸功率、效率分別對風(fēng)量關(guān)系曲線圖5-14風(fēng)機運行特性曲線5.5.2風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/2023125.風(fēng)機聯(lián)合作業(yè)風(fēng)機聯(lián)合作業(yè)工況分析方法：作圖求解法；計算方程組方法。1）風(fēng)機串聯(lián)作業(yè)5.5.2通風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/2023132）兩臺通風(fēng)機并聯(lián)作業(yè)5.5.2通風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/2023143）通風(fēng)機兩翼并聯(lián)作業(yè)

5.5.2通風(fēng)機的工作原理和性能參數(shù)9/18/2023155.5.3風(fēng)機的選擇1.風(fēng)機選擇首先知道通風(fēng)系統(tǒng)要求風(fēng)機提供的風(fēng)量和風(fēng)壓根據(jù)網(wǎng)路通風(fēng)容易時期和困難時期的兩組風(fēng)量與風(fēng)壓數(shù)據(jù)，在風(fēng)機個體特性曲線上找出相應(yīng)的工況點，并保證工況點在曲線上的位置滿足兩個條件：風(fēng)機工作時穩(wěn)定性好。為此，預(yù)計工況點的風(fēng)壓不不超過曲線駝峰點風(fēng)壓得90%，且不能落在曲線駝峰點以左——非穩(wěn)定工作區(qū)段。風(fēng)機效率高，最低不應(yīng)低于60%。根據(jù)風(fēng)機工況點的和，在風(fēng)機特性曲線上查出相應(yīng)的效率，計算風(fēng)機功率：9/18/2023162.驅(qū)動電動機選擇電動機的功率一般，當(dāng)風(fēng)機功率不大，可以選用異步電動機；若功率較大，為了調(diào)整電網(wǎng)功率因數(shù)，宜選用同步電動機。12.5風(fēng)機的選擇9/18/2023175.5.4風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)1.改變通風(fēng)網(wǎng)路改變通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線，是靠調(diào)節(jié)改變出氣管或進氣管中調(diào)節(jié)閥門，以減小或增大網(wǎng)路的阻力，采用此法調(diào)節(jié)時，通風(fēng)機的壓力特性曲線不改變，但網(wǎng)路特性改變，工況是由風(fēng)源特性和對之工作的網(wǎng)路特性在同一坐標(biāo)圖上的交點所決定的。因而改變了工況點的位置。9/18/2023185.5.4風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)2.改變通風(fēng)機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)圖5-18改變風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)9/18/2023193.前導(dǎo)器調(diào)節(jié)圖5-19改變導(dǎo)流器葉片角度的調(diào)節(jié)性能5.5.4通風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)9/18/2023204.葉片安裝角調(diào)節(jié)圖5-20同時轉(zhuǎn)動各葉片角度的機構(gòu)5.改變?nèi)~片數(shù)目調(diào)節(jié)5.5.4通風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)9/18/2023216.各種調(diào)節(jié)方法比較階段性便轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的機構(gòu)簡單，必須在停機時操作，可實現(xiàn)階段性調(diào)節(jié)，調(diào)解范圍較寬，在網(wǎng)路特性不便的情況下調(diào)節(jié)時，效率不變。若補充其它可以在不停機時完成操作的調(diào)解機構(gòu)，可以彌補階段之間的調(diào)節(jié)空檔，增加可調(diào)密度。均勻變速調(diào)節(jié)的當(dāng)前措施是采用串聯(lián)調(diào)速系統(tǒng)，可以不停機情況下完成調(diào)節(jié)工作，網(wǎng)路不便的情況下效率不變。調(diào)速范圍較寬，但是受調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速比限制。在可調(diào)范圍內(nèi)，可以得到覆蓋全范圍的特性曲線。是一種較好的調(diào)節(jié)方式，但由于調(diào)速系統(tǒng)的裝備價格昂貴，限制了它的使用。改變前導(dǎo)器葉片角度調(diào)節(jié)的機構(gòu)比較簡單，可以在不停風(fēng)機的情況下完成操作，通過只能達到階段調(diào)節(jié)的目的，在網(wǎng)路特性不變的情況下調(diào)節(jié)時，效率有所變化。由于調(diào)節(jié)范圍比較窄，作為其他階段的補充較為適宜。停機調(diào)節(jié)葉片安裝角的機構(gòu)簡單，理論上可以實現(xiàn)無級調(diào)速，但是必須停機操作，實際上只能做到階段體調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較寬，調(diào)節(jié)中效率有所變化。這種調(diào)節(jié)方法是礦井軸流式風(fēng)機普遍采用的方法。改變?nèi)~片數(shù)目調(diào)節(jié)時，不需要另外的附加機構(gòu)，需在停機情況下操作。只能是階段調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍窄，效率也有所變化，可以作為輔助的調(diào)節(jié)措施。5.5.4風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)9/18/2023225.5.5防爆風(fēng)機與礦用風(fēng)機5.5.5.1礦用風(fēng)機5.5.5.2防爆風(fēng)機9/18/2023235.5.5.1礦用風(fēng)機CK系列低壓大風(fēng)量抗沖擊波風(fēng)機

圖5－21CK40、CK45系列抗沖擊波型風(fēng)機9/18/2023242KL系列立式主輔扇5.5.5.1礦用風(fēng)機圖5－22K40L、K45L系列立式通風(fēng)機9/18/20232512.4防爆風(fēng)機防爆原理用外殼限制爆炸和隔離引燃源用外殼限制爆炸用外殼隔離引燃源用介質(zhì)隔離引燃源用氣體介質(zhì)隔離引燃源用液體介質(zhì)隔離引燃源用固體介質(zhì)隔離引燃源控制引燃源減少火花、電弧和高溫限制火花能量9/18/2023265.5.4.2防爆風(fēng)機1.防爆原理煤礦井下或穿越煤層的隧道工程中，電氣設(shè)備在可能存有具有爆炸性的氣體的