風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算

核心出品必屬精品免費(fèi)下載第四節(jié)通風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率和轉(zhuǎn)速n等。（一）風(fēng)機(jī)（實(shí)際）流量Q風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)入口空氣的體積，亦稱體積流量（無特殊說明時(shí)均指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），單位為滬/曲，蔚/min或”心。（二）風(fēng)機(jī)（實(shí)際）全壓H與靜壓Hfs通風(fēng)機(jī)的全壓H是通風(fēng)機(jī)對空氣作功，消耗于每1m3空氣的能量t（N?m/m3或Pa）,其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。在忽略自然風(fēng)壓時(shí)，H用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力h和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失h，即vtRH=h+h，tRV4—4—1克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓H,PaSH=h=RQ2SR4-4-2因此H=H+h4-4-3tSV

（三）通風(fēng)機(jī)的功率通風(fēng)機(jī)的輸出功率（又稱空氣功率）以全壓計(jì)算時(shí)稱全壓功率N，用下式計(jì)算：tN二HQX10-3 4—5—4tt用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率，稱為靜壓功率N，即SN=HQX10—3 4-4-5SSN=HtQ1000如因此，風(fēng)機(jī)的軸功率，即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N（kWN=HtQ1000如4—5—6或4-4-7式中n、n分別為風(fēng)機(jī)折全壓和靜壓效率。tS設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為n，傳動(dòng)效率為n時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸mtr入功率為N，則m4-4-4-8二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系和風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)（壓差計(jì)）示值含義掌握礦井主要通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)之間關(guān)系，對于礦井通風(fēng)的科學(xué)管理至關(guān)重要。為了指示主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以及通風(fēng)系統(tǒng)的狀況，在風(fēng)硐中靠近風(fēng)機(jī)入口、風(fēng)流穩(wěn)定斷面上安裝測靜壓探頭，通過膠管與風(fēng)機(jī)房中水柱計(jì)或壓差計(jì)（儀）相連接，測得所在斷面上風(fēng)流的相對靜壓h。在離心式通風(fēng)機(jī)測壓探頭應(yīng)安裝在立閘門的外側(cè)。水柱計(jì)或壓差計(jì)的示值與通風(fēng)機(jī)壓力和礦井阻力之間存在什么關(guān)系？它對于通風(fēng)管理有什么實(shí)際意義？下面就此進(jìn)行討論。1、抽出式通風(fēng)1）水柱（壓差）計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系如圖4-4-1，水柱計(jì)示值為4斷面相對靜壓h,h（負(fù)壓）=P-P（P4 4 4 04 4為4斷面絕對壓力，P為與4斷面同標(biāo)高的大氣壓力）。04圖4—4—1沿風(fēng)流方向，對1、4兩斷面列伯努力方程h=（P+h+pgZ）-（P+h+p gZ）R14 1v1m12 12 4v4m34 34式中h—1至4斷面通風(fēng)阻力，Pa;R14P、P—分別為1、4斷面壓力，Pa；14h、h—分別為1、4斷面動(dòng)壓，Pa；v1v4Z、Z—分別為12、34段高差，m；12 34p、p—分別為12、34段空氣柱空氣密度平均值，m12 m34kg/m3；因風(fēng)流入口斷面全壓P等于大氣壓力P，即t101P+h=P=P，1v1t101又因1與4斷面同標(biāo)高，故1斷面的同標(biāo)高大氣壓P01'與4斷面外大氣壓P相等。又pgZ—p gZ=H故上04 m1212' m3434N式可寫為h=P-P-h+HR14 04 4v4Nh=|h|-h+HR14 4v4N即|h|=h+h-H4R14v4N4-4-9根據(jù)通風(fēng)機(jī)靜壓與礦井阻力之間的關(guān)系可得H+H=|h|—SN4h=h4-4-10v4t4式4-4-9和式4—4—10,反映了風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)測值h與礦井通 4 風(fēng)系統(tǒng)阻力、通風(fēng)機(jī)靜壓及自然風(fēng)壓之間的關(guān)系。通常h數(shù)值不大， v4某一段時(shí)間內(nèi)變化較小，H隨季節(jié)變化，一般礦井，其值不大，因此，N|h|基本上反映了礦井通風(fēng)阻力大小和通風(fēng)機(jī)靜壓大小。如果礦井的4主要進(jìn)回風(fēng)道發(fā)生冒頂堵塞，則水柱計(jì)讀數(shù)增大；如果控制通風(fēng)系統(tǒng)的主要風(fēng)門開啟。風(fēng)流短路，則水柱計(jì)讀數(shù)減小，因此，它是通風(fēng)管理的重要監(jiān)測手段。2）風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與全壓H之間關(guān)系。 1 與上述類似地對4、5斷面（擴(kuò)散器出口）列伯努力方程，便可得水柱計(jì)示值與全壓之間關(guān)系H=|h|—h+h+ht 4 v4Rdv5即 |h|=H+h-h-h 4—4—114tv4Rdv5式中h——擴(kuò)散器阻力，Pa;Rdh——擴(kuò)散器出口動(dòng)壓，Pa；v5根據(jù)式4—4—11可得H=h+h+htR12Rdv4H+H=h+h+h 4—4—12tNR14 Rdv52、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)如圖4-4-2，對1、2兩斷面列伯努力方程得：

h=(P+h+p gZ)—(P+h+pgZ)R121v1m112v2m22因風(fēng)井出口風(fēng)流靜壓等于大氣壓，即P=P2021、2斷面同標(biāo)高，其同標(biāo)高的大氣壓相等，即P—P，故P—P=P—P=h0102121011又pm1gZ1—pm2gZ2=HN 故上式可寫為h=h+h—h+H所以風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)值h=h+h—h—H1R12v2V1N所以風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)值h=h+h—h—H1R12v2V1N又H=P—P=P—P=P+h—P=h+htt1t1't101v101v1H+H=h+h 4—4—13tNR12v2由式4—4—12和式4—4—13可見，無論何種通風(fēng)方式，通風(fēng)動(dòng)力都是克服風(fēng)道的阻力和出口動(dòng)能損失，不過抽出式通風(fēng)的動(dòng)能損失在擴(kuò)散器出口，而壓入式通風(fēng)時(shí)出口動(dòng)能損失在出風(fēng)井口，兩者數(shù)值上可能不等，但物理意義相同。圖4—4—2三、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻R的管網(wǎng)上工作時(shí)、可測算出一組工作參數(shù)風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、功率N、和效率n，這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為R時(shí)的工況點(diǎn)。改變管網(wǎng)的風(fēng)阻，便可得到另一組相應(yīng)的工作參

數(shù)，通過多次改變管網(wǎng)風(fēng)阻，可得到一系列工況參數(shù)。將這些參數(shù)對應(yīng)描繪在以Q為橫坐標(biāo)，以H、N和n為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系上，并用光滑曲線分別把同名參數(shù)點(diǎn)連結(jié)起來，即得H—Q、N—Q和n—Q曲線，這組曲線稱為通風(fēng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速條件下的個(gè)體特性曲線。有時(shí)為了使用方便，僅采用風(fēng)機(jī)靜壓特性曲線（H—Q）。S為了減少風(fēng)機(jī)的出口動(dòng)壓損失，抽出式通風(fēng)時(shí)主要通機(jī)的出口均外接擴(kuò)散器。通常把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分，總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。通風(fēng)機(jī)裝置的全壓H為擴(kuò) 1散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差，與風(fēng)機(jī)的全壓H之關(guān)系為t4-4-14式中 h——擴(kuò)散器阻力。d通風(fēng)機(jī)裝置靜壓H因擴(kuò)散器的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格不同而有變化，嚴(yán)格sd地說比總=-（忽+應(yīng)Q 4-4-15式中h——擴(kuò)散器出口動(dòng)壓。Vd比較式4—4—10與式4—4—15可見，只有當(dāng)h+h<h時(shí)，才dVdV有H〉H,即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出sds口動(dòng)能損失時(shí)，通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會(huì)因加擴(kuò)散器而有所提高，即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。圖4—4—3表示了、H和H之間的相互關(guān)系，由圖可ttdssd見，安裝了設(shè)計(jì)合理的擴(kuò)散器之后，雖然增加了擴(kuò)散器阻力，使Htd—Q曲線低于H—Q曲線，但由于h+h<h，故H—Q曲線高于Ht dVdV sd s—Q曲線（工況點(diǎn)由A變至A'）。若h+h>h，則說明了擴(kuò)散器設(shè)dVdV計(jì)不合理。圖4-4-3H、H、H和H之間的t td s~ sd相互關(guān)系圖安裝擴(kuò)散器后回收的動(dòng)壓相對于風(fēng)機(jī)全壓來說很小，所以通常并不把通風(fēng)機(jī)特性和通風(fēng)機(jī)裝置特性嚴(yán)加區(qū)別。通風(fēng)機(jī)廠提供的特性曲線往往是根據(jù)模型試驗(yàn)資料換算繪制的，一般是未考慮外接擴(kuò)散器。而且有的廠方提供全壓特性曲線，有的提供靜壓特性曲線，讀者應(yīng)能根據(jù)具體條件掌握它們的換算關(guān)系。圖4－4－4和圖4－4－5分別為軸流式和離心式通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線示例。軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。而且同一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的駝峰區(qū)隨葉片裝置角度的增大而增大。駝峰點(diǎn)D以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；點(diǎn)D以左是不穩(wěn)定工作段，風(fēng)機(jī)在該段工作，有時(shí)會(huì)引起風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓和電動(dòng)機(jī)功率的急劇波動(dòng)，甚至機(jī)體發(fā)生震動(dòng)，發(fā)出不正常噪音，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動(dòng)）現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞風(fēng)機(jī)。離心式通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線駝峰不明顯,且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線工作段較軸流式通風(fēng)機(jī)平緩；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時(shí)，其風(fēng)量變化比軸流式通風(fēng)機(jī)要大。離心式通風(fēng)機(jī)的軸功率N又隨Q增加而增大，只有在接近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降。因而，為了保證安全啟動(dòng)，避免因啟動(dòng)負(fù)荷過大而燒壞電機(jī)，離心式通風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時(shí)，常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。

軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí)，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率N隨Q增加而減小。所以軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最小時(shí)啟動(dòng),以減少啟動(dòng)負(fù)荷。圖5-4-4軸流式個(gè)體特性曲線圖5-4-5離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線在產(chǎn)品樣本中，大、中型礦井軸流式通風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線；而離心式通風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。對于葉片安裝角度可調(diào)的軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線，通常以圖4—7—2的形式給出，H—Q曲線只畫出最大風(fēng)壓點(diǎn)右邊單調(diào)下降部分，且把不同安裝角度的特性曲線畫在同一坐標(biāo)上，效率曲線是以等效率曲線的形式給出。

四、無因次系數(shù)與類型特性曲線目前風(fēng)機(jī)種類較多，同一系列的產(chǎn)品有許多不同的葉輪直徑，同一直徑的產(chǎn)品又有不同的轉(zhuǎn)速。如果僅僅用個(gè)體特性曲線表示各種通風(fēng)機(jī)性能，就顯得過于復(fù)雜。還有，在設(shè)計(jì)大型風(fēng)機(jī)時(shí)，首先必須進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)。那么模型和實(shí)物之間應(yīng)保持什么關(guān)系？如何把模型的性能參數(shù)換算成實(shí)物的性能參數(shù)？這些問題都要進(jìn)行討論。（一）無因次系數(shù)1?通風(fēng)機(jī)的相似條件兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過程相似，或者說它們之間在任一對應(yīng)點(diǎn)的同名物理量之比保持常數(shù)，這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。同一系列風(fēng)機(jī)在相應(yīng)工況點(diǎn)的流動(dòng)是彼此相似的，幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件，動(dòng)力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充要條件,滿足id動(dòng)力相似的條件是雷諾數(shù)Re（二v）和歐拉數(shù)E=（曲）分別相等。u同系列風(fēng)機(jī)在相似的工況點(diǎn)符合動(dòng)力相似的充要條件。2、無因次系數(shù)無因次系數(shù)主要有：（1）壓力系數(shù)歹同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù)?？捎孟率奖硎荆?-4-164-4-16=H二常數(shù)或 4-4T7式中瓦和瓦叫全壓系數(shù)和靜壓系數(shù)。為壓力系數(shù),u為圓周速度。

4-4-18式中D、u、一分別表示兩臺(tái)相似風(fēng)機(jī)的葉論外緣直徑、圓周速度，同系列風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)相等。(3)功率系數(shù)西風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式"二爲(wèi)中的h和Q分別用式4-4-17和式4-4-18代入得4-4-194-4-19同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等，功率系數(shù)"為常數(shù)?！?、再、“三個(gè)參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。二)類型特性曲線◎、月、齊和n可用相似風(fēng)機(jī)的模型試驗(yàn)獲得，根據(jù)風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得的工況參數(shù)Q、H、N和n。利用式4-4T7、4-4-18和4-4-19計(jì)算出該系列風(fēng)機(jī)的Q、H、和n。然后以◎?yàn)闄M坐標(biāo)，以歹、"和n為縱坐標(biāo)，繪出歹-◎、-Q和n-◎曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，亦叫通風(fēng)機(jī)的無因次特性曲線和抽象特性曲線。圖4-4-6和力圖4-4-7分別為4-72-11和G4-73-11型離心式通風(fēng)機(jī)的類型曲線，2K60型類型風(fēng)機(jī)的類型曲線如圖4-7-2(a)、(b)所示?？筛鶕?jù)類型曲線和風(fēng)機(jī)直徑、轉(zhuǎn)速換算得到個(gè)體特性曲線。需要指出的是，對于同一系列風(fēng)機(jī)，當(dāng)幾何尺寸(D)相差較大時(shí)，在加工和制造過程中很難保證流道表面相對粗

糙度、葉片厚度以及機(jī)殼間隙等參數(shù)完全相似，為了避免因尺寸相差較大而造成誤差，所以有些風(fēng)機(jī)（4-72-11系列）的類型曲線有多條，可按不同直徑尺寸而選用。圖4—4—6 圖4—4—7五、比例定律與通用特性曲線1、比例定律由式4-4-17、4-4-18和4-4-19可見，同類型風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的無因次系數(shù)◎、石、介和n是相等的。它們的壓力h、流量q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度P成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。將轉(zhuǎn)速u=nDn/60代入式4-4-17、4-4-18和4-4-19得=0.00274pD2?2^g=0.04108￡）3?eN=1.127對于1、2兩個(gè)相似風(fēng)機(jī)而言，、丹1=丹2、"1=恥，所以其壓力、風(fēng)量和功率之間關(guān)系為：4-4-2H\_0.00274^1)!^^_P\(瓦-o.oo茁dps血r耳-爲(wèi)I瓦4-4-24-21、'S4-4-M_1.1茁PQj”（朋_P\f刀1丫f?

瓦=n27^VW=、'S4-4-22各種情況下相似風(fēng)機(jī)的換算公式如表4—4—1所示由比例定律知，同類型同直徑風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，其相似工況點(diǎn)在等風(fēng)阻曲線上變化。表4-4—1兩臺(tái)相似風(fēng)機(jī)H、Q、和N的換算用1H旳2PlH戸2z?i=A耐二叫p\xDi=型刃1工g=P2D\壬型刃1=旳2壓力卻】-ApiVpi?且=匹鳳J訂局_(町換算芯Pi.l先丿巴匕丿風(fēng)量換算2IdJ先21=02站叫0-2 1.^2J功率碼.api?妬J町換算虬〔耳丿丿M〔旳丿輒Is丿效率換 n=n12例