通風(fēng)機性能參數(shù)及工作原理

關(guān)于通風(fēng)機性能參數(shù)及工作原理126．1通風(fēng)機的工作原理和分類通風(fēng)機與透平鼓風(fēng)機、透平壓縮機一樣，是葉片式氣體壓縮和輸送機械，它們統(tǒng)稱為風(fēng)機。通風(fēng)機與透平鼓風(fēng)機、透平壓縮機之間的界限，是以全壓P來區(qū)分的。在設(shè)計條件下(一般指標(biāo)準(zhǔn)工況)，通風(fēng)機：全壓P＜1.47×105Pa；透平鼓風(fēng)機：全壓P為1.47×105Pa≤P≤3.0×105Pa；透平壓縮機：全壓P＞3.0×105Pa。第2頁,共96頁，2024年2月25日，星期天3風(fēng)機是各工礦企業(yè)普遍使用的設(shè)備之一，特別是通風(fēng)機的應(yīng)用更為廣泛。鍋爐鼓風(fēng)、消煙除塵、通風(fēng)冷卻都離不開通風(fēng)機。在通風(fēng)除塵、電站、礦井、環(huán)境工程等來說，通風(fēng)機是一種不可缺少的動力設(shè)備。通風(fēng)除塵系統(tǒng)的阻力是靠通風(fēng)機所產(chǎn)生的風(fēng)壓來克服，并為系統(tǒng)提供所需風(fēng)量。通風(fēng)機根據(jù)其作用原理的不同，一般可分為離心式、軸流式兩類。離心式通風(fēng)機用在壓力較高的條件下輸送氣體，而軸流式通風(fēng)機則在壓力較小的條件下輸送比較大量的氣體。第3頁,共96頁，2024年2月25日，星期天46．1通風(fēng)機的工作原理和分類6．1．1離心式通風(fēng)機的工作原理離心式通風(fēng)機的主要結(jié)構(gòu)部件為葉輪、機殼、進(jìn)氣口、出氣口，如圖6-1所示。

葉輪安裝在蝸殼4內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，氣體經(jīng)過進(jìn)氣口2軸向吸入，然后氣體約轉(zhuǎn)90°流經(jīng)葉輪葉片構(gòu)成的流道間，而蝸殼將葉輪甩出的氣體集中、導(dǎo)流，從通風(fēng)機出口6或出口擴散器7排出。圖6-1離心通風(fēng)機簡圖1－進(jìn)氣室，2－進(jìn)氣口，3－葉輪，4－蝸殼

5－主軸，6出氣口，7－出口擴散器第4頁,共96頁，2024年2月25日，星期天5離心通風(fēng)機的工作原理氣體在離心通風(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(yuǎn)處。第5頁,共96頁，2024年2月25日，星期天6離心式通風(fēng)機按其葉片出口角(葉片出口速度方向與葉輪圓周速度反方向之夾角)不同，分為前向式(β2＞90°)、徑向式(β2=90°)、后向式（β2＜90°）三種，如圖6-2所示。第6頁,共96頁，2024年2月25日，星期天7幾種不同葉片型式的葉輪性能比較：①從氣體獲得壓力看，前向式葉輪最大，徑向式葉輪稍次，后向式葉輪最小。②從效率觀點看，后向式葉輪效率最大，徑向式葉輪居中，前向式葉輪效率最低。③從結(jié)構(gòu)尺寸看，當(dāng)風(fēng)量和轉(zhuǎn)速一定時，在達(dá)到相同的風(fēng)壓前提下，前向式葉輪直徑最小，徑向式葉輪直徑次之，后向式葉輪直徑最大。④從風(fēng)機噪聲方面看，前向式葉輪噪聲最大，徑向式葉輪適中，后向式葉輪的噪聲較小。第7頁,共96頁，2024年2月25日，星期天8在目前風(fēng)機生產(chǎn)中，大型的離心式通風(fēng)機，為了增加效率和降低噪聲，幾乎都采用后向式葉輪。而一些中小型風(fēng)機，特別對風(fēng)壓要求較高時，則采用前向式葉輪；從防磨損和減少積塵角度看，選用徑向式葉輪較為有利。第8頁,共96頁，2024年2月25日，星期天96．1．2軸流式通風(fēng)機的工作原理空氣沿軸向流動的通風(fēng)機稱為軸流式通風(fēng)機。一般通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示，主要由集風(fēng)器、葉輪、導(dǎo)葉和擴散器等組成。葉輪安裝在圓筒形機殼中，電動機與葉輪直接聯(lián)接。圖6-3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－擴散第9頁,共96頁，2024年2月25日，星期天10軸流式通風(fēng)機的工作原理：由于風(fēng)機葉輪的葉片具有一定的斜面形狀，當(dāng)葉輪在機殼中高速轉(zhuǎn)動時，使葉輪周圍氣體一面隨葉輪旋轉(zhuǎn)；一面沿軸向推進(jìn)，氣體在通過葉輪時獲得能量，壓力升高，進(jìn)入擴散管后一部分軸向氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以一定的壓力從擴散管流出。第10頁,共96頁，2024年2月25日，星期天11軸流式通風(fēng)機一般采用電動機直接傳動的傳動方式，有些大型的軸流式通風(fēng)機也可將電動機安裝在機殼的外面，采取皮帶輪或聯(lián)軸器傳動的方式，且其葉輪的排風(fēng)側(cè)有的設(shè)有固定導(dǎo)葉，可將一部分偏轉(zhuǎn)氣流轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，有助于氣流的擴散。第11頁,共96頁，2024年2月25日，星期天12軸流式通風(fēng)機的葉片有各種各樣型式，有板型、機翼型等等。葉片從根部到葉稍常采用扭曲形的。有些葉輪的葉片安裝角是可以調(diào)整的，通過調(diào)整葉片安裝角可以改變風(fēng)機的性能參數(shù)。第12頁,共96頁，2024年2月25日，星期天136．1．3通風(fēng)機的分類（1）按通風(fēng)機壓力高低分類分為低壓通風(fēng)機、中壓通風(fēng)機和高壓通風(fēng)機，其壓力范圍如下：①離心式通風(fēng)機低壓風(fēng)機：風(fēng)壓P≤1000Pa；中壓風(fēng)機：風(fēng)壓1000＜P≤3000Pa；高壓風(fēng)機：風(fēng)壓P＞3000Pa。②軸流式通風(fēng)機低壓風(fēng)機：風(fēng)壓P＜500Pa；高壓風(fēng)機：風(fēng)壓P≥500Pa。第13頁,共96頁，2024年2月25日，星期天14風(fēng)機的風(fēng)壓取決于葉輪的圓周速度。低壓風(fēng)機不超過35～40m/s，中壓風(fēng)機為45～65m/s，高壓風(fēng)機為75～80m/s。（2）按不同用途分類

①高溫風(fēng)機：鍋爐引風(fēng)機輸送的煙氣溫度一般在200～250℃，在該溫度下碳素鋼材的物理性能與常溫下相差不大。所以一般鍋爐引風(fēng)機的材料與一般用途風(fēng)機是相同的。輸送溫度在300℃以上時，應(yīng)用耐熱材料制作，滾動軸承采用空心軸水冷結(jié)構(gòu)。第14頁,共96頁，2024年2月25日，星期天15②防爆風(fēng)機：該風(fēng)機選用與砂粒、鐵屑等物料碰撞時不起火花的材料制作。防爆等級低的風(fēng)機，葉輪用鋁板制作，機殼用鋼板制作；防爆等級高的風(fēng)機，葉輪、機殼全用鋁板制作，并在機殼和軸之間增加密封裝置。第15頁,共96頁，2024年2月25日，星期天16③防腐風(fēng)機：防腐風(fēng)機輸送的氣體介質(zhì)較為復(fù)雜，所用材質(zhì)因氣體介質(zhì)而異。防腐風(fēng)機可采用不銹鋼制作。有些風(fēng)機在葉輪、機殼或其他與腐蝕性氣體接觸的零部件表面，噴鍍一層塑料，或涂一層橡膠，或刷多遍防腐漆，以達(dá)到防腐目的。另外，用過氯乙烯，酚醛樹脂、聚氯乙烯和聚乙烯等有機材料制作的風(fēng)機（即塑料風(fēng)機、玻璃鋼風(fēng)機）質(zhì)量輕、強度大，防腐能力強。但是，剛度差、易開裂。圓周速度應(yīng)低于鋼制風(fēng)機。第16頁,共96頁，2024年2月25日，星期天17④防塵風(fēng)機：它適用于輸送含塵氣體。為了防治磨損，可在葉片表面滲碳、噴渡三氧化鋁、硬質(zhì)合金鋼等，或焊上一層耐磨焊層如碳化鎢等。C4—73型防塵風(fēng)機的葉輪采用16#錳鋼制作⑤一般用途風(fēng)機：這種風(fēng)機只適宜輸送溫度低于80℃，含塵濃度低于150mg／m3的清潔空氣。不同用途風(fēng)機的簡要分類詳見表6-1。第17頁,共96頁，2024年2月25日，星期天18表6-1不同用途風(fēng)機的分類用途代號用途代號漢字漢語拼音簡寫漢字漢語拼音簡寫排塵風(fēng)機輸送煤粉防腐蝕工業(yè)爐吹風(fēng)耐高溫防爆炸排塵煤粉防腐工業(yè)爐耐溫防爆CHENMEIFULUWENBAOCMFLWB礦井通風(fēng)電站鍋爐引風(fēng)電站通風(fēng)冷卻塔通風(fēng)一般通風(fēng)換氣特殊風(fēng)機礦井引風(fēng)鍋爐冷卻通風(fēng)特殊KUANGYINGUOLENGTONGTEKYGLTE接風(fēng)面名稱第18頁,共96頁，2024年2月25日，星期天196．2通風(fēng)機的性能參數(shù)與曲線6．2．1通風(fēng)機的性能參數(shù)風(fēng)量Q、風(fēng)壓P、轉(zhuǎn)速n、功率N及效率η是表示通風(fēng)機性能的主要參數(shù)。（1）風(fēng)量通風(fēng)機在單位時間內(nèi)所輸送的氣體體積稱為風(fēng)量，又稱流量。通常指的是工作狀態(tài)下的氣體量(m3/h或m3/s)，而在風(fēng)機銘牌上有時標(biāo)出的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)量(Nm3/h或Nm3/s)。第19頁,共96頁，2024年2月25日，星期天20（2）風(fēng)壓通風(fēng)機出口氣體全壓與進(jìn)口氣體全壓之差(或進(jìn)、出口全壓絕對值之和)稱為風(fēng)機的風(fēng)壓，也就是氣體進(jìn)入風(fēng)機后所升高的壓力，其單位為Pa。（3）功率通風(fēng)機在單位時間內(nèi)傳遞給氣體的能量稱為風(fēng)機的有效功率Ne，可用下式表示第20頁,共96頁，2024年2月25日，星期天21有效功率實際上，由于通風(fēng)機運轉(zhuǎn)時軸承內(nèi)部有摩擦損失以及氣體在風(fēng)機內(nèi)流動時產(chǎn)生的渦流撞擊和流動損失，使通風(fēng)機消耗在風(fēng)機軸上的功率(軸功率)N要大于有效功率Ne。η——通風(fēng)機效率。當(dāng)選擇通風(fēng)機所配用電動機功率時，在軸功率的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮通風(fēng)機機械傳動的能量損失以及電動機工作的安全系數(shù)。配用電動機功率ND可按下式計算：ηj——通風(fēng)機機械傳動效率，

m——電動機容量安全系數(shù)第21頁,共96頁，2024年2月25日，星期天22表6-2通風(fēng)機的機械傳動效率傳動方式機械傳動效率ηj電動機直接傳動聯(lián)軸器直接傳動減速器傳動皮帶傳動1.00.980.950.92

表6-3電動機容量安全系數(shù)電動機功率(kW)電動機容量安全系數(shù)m<0.50.5～11～22～5>51.51.41.31.21.15第22頁,共96頁，2024年2月25日，星期天23（4）效率通風(fēng)機的效率η就是風(fēng)機的有效功率與消耗在風(fēng)機軸上的功率之比，即（5）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速指通風(fēng)機葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，其值通常由轉(zhuǎn)數(shù)表直接測得。轉(zhuǎn)速的快慢將直接影響通風(fēng)機的風(fēng)量、壓力、效率第23頁,共96頁，2024年2月25日，星期天246．2．2通風(fēng)機的特性曲線將通風(fēng)機的主要性能參數(shù)，如風(fēng)壓P、功率N和效率η與其風(fēng)量Q的相互關(guān)系繪制成曲線，稱為通風(fēng)機的特性曲線(或稱性能曲線、個體特性曲線等)。風(fēng)機特性曲線是較直觀反應(yīng)風(fēng)機各參數(shù)之間關(guān)系的一種表達(dá)方法，此方法在工程上應(yīng)用極其廣泛。第24頁,共96頁，2024年2月25日，星期天25通風(fēng)機的特性曲線一般有三條，即風(fēng)壓與風(fēng)量(P—Q)特性曲線功率與風(fēng)量(N—Q)特性曲線效率與風(fēng)量(η—Q)特性曲線。從理論上分析，風(fēng)機特性曲線是利用風(fēng)機的基本方程式計算而得到，但由于計算方法比較復(fù)雜和風(fēng)流在每臺通風(fēng)機內(nèi)部的能量損失無法計算，故不易得到切合實際的特性曲線.在實際應(yīng)用中，都采取實驗方法測得數(shù)據(jù)，經(jīng)整理后繪制特性曲線。第25頁,共96頁，2024年2月25日，星期天26

圖6-4通風(fēng)機的風(fēng)壓特性曲線從圖中可知：曲線a、b、c、d的形狀不同，各有特點，它們分別和速度特性曲線e、f、g、i之間的影線表示不同風(fēng)量下所損失的風(fēng)壓。第26頁,共96頁，2024年2月25日，星期天27a曲線比較穩(wěn)定，即風(fēng)量變化時風(fēng)壓變化比較均勻，可使效率提高，故離心式通風(fēng)機使用后傾式葉片；徑向式葉片容易制作，多用于離心式小型通風(fēng)機；c曲線表示風(fēng)量變化時風(fēng)壓變化不均勻，但在某一風(fēng)量下風(fēng)壓較高，故非礦用高壓鼓風(fēng)機多用前傾式葉片；d曲線為軸流式通風(fēng)機風(fēng)壓特性曲線的一般形式，具有一段馬鞍形(又叫駝峰)曲線的特點。第27頁,共96頁，2024年2月25日，星期天28通風(fēng)機的功率和效率特性曲線也要通過實驗求得。圖6-5離心式通風(fēng)機特性曲線圖6-6軸流式通風(fēng)機特性曲線為避免電流過大而燒毀電機：離心式通風(fēng)機啟動時，應(yīng)關(guān)閉閥門在風(fēng)量最小時啟動。軸流式通風(fēng)機啟動時，應(yīng)打開閥門在風(fēng)量最大時啟動第28頁,共96頁，2024年2月25日，星期天296．2．3通風(fēng)機特性曲線的合理工況范圍為使通風(fēng)機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，實際應(yīng)用的風(fēng)壓不能超過最大風(fēng)壓的0.9倍；對軸流式通風(fēng)機不允許工況點落在馬鞍形區(qū)域內(nèi)，為了運轉(zhuǎn)經(jīng)濟，通風(fēng)機的靜壓效率不應(yīng)低于0.6。由于受到動輪和葉片等部件的結(jié)構(gòu)強度所限，通風(fēng)機動輪的轉(zhuǎn)數(shù)不能超過它的額定轉(zhuǎn)數(shù)。軸流式通風(fēng)機除轉(zhuǎn)數(shù)有限制外，最大的葉片安裝角θ為45°。超過最大的θ°角，運轉(zhuǎn)就不穩(wěn)定。第29頁,共96頁，2024年2月25日，星期天306．3通風(fēng)機的相似理論對于通風(fēng)機，相似理論的應(yīng)用是非常重要的，特別是應(yīng)用于通風(fēng)機的相似設(shè)計和其性能參數(shù)的相似換算。所謂相似設(shè)計，即根據(jù)試驗研究出來的性能良好、運行可靠的模型風(fēng)機來設(shè)計與模型相似的新通風(fēng)機。性能相似換算是用于試驗條件不同于設(shè)計條件時，將試驗條件下的性能參數(shù)利用相似原理換算到設(shè)計和實際使用條件下的性能參數(shù)。第30頁,共96頁，2024年2月25日，星期天316．3．1通風(fēng)機的主要無因次參數(shù)將通風(fēng)機的主要性能參數(shù)：風(fēng)量Q(m3/s)、風(fēng)壓P(Pa)、功率N(kW)、轉(zhuǎn)速n(r/min)與通風(fēng)機的特性值：葉輪外徑D2(m)、葉輪外緣的圓周速度u2(m/s)以及氣體密度ρg(kg/m3)之間的關(guān)系用無因此參數(shù)來表示，它們分別是：第31頁,共96頁，2024年2月25日，星期天32壓力系數(shù)P風(fēng)量系數(shù)Q功率系數(shù)N第32頁,共96頁，2024年2月25日，星期天336．3．2通風(fēng)機的無因次特性曲線

(也稱類型特性曲線)由于同一類型的風(fēng)機，其相對應(yīng)的工況點的無因次參數(shù)Q、P、N和η都相同，所以一組無因此特性曲線代表了同一類型的通風(fēng)機在不同機號、不同轉(zhuǎn)速下的全部性能，其應(yīng)用范圍比有因次特性曲線要廣的多。圖6-7通風(fēng)機無因此特性曲線第33頁,共96頁，2024年2月25日，星期天34無因次特性曲線的主要用途之一就是選擇不同機號的通風(fēng)機。在選擇通風(fēng)機時先要根據(jù)通風(fēng)機所需風(fēng)壓的最大值P(Pa)，用下式計算動輪的圓周速度，即再根據(jù)通風(fēng)機所需風(fēng)量Q(m3/s)，用下式計算出動輪的直徑。即最后，根據(jù)D和n的數(shù)值選定合理的通風(fēng)機。第34頁,共96頁，2024年2月25日，星期天356．3．3通風(fēng)機性能的相似換算通風(fēng)機性能的相似換算，是利用相似原理(即幾何相似、運動相似和動力相似)來解決相似風(fēng)機的性能問題。兩臺相似風(fēng)機，在轉(zhuǎn)速(n)、尺寸(D)及氣體密度(ρ)發(fā)生變化時，壓力(P)、風(fēng)量(Q)和功率(N)等性能參數(shù)的性能相似換算。第35頁,共96頁，2024年2月25日，星期天36（1）風(fēng)壓相似換算（2）風(fēng)量相似換算（3）功率相似換算

第36頁,共96頁，2024年2月25日，星期天37表6-4通風(fēng)機性能換算公式綜合表換算條件D1

≠D2n1≠n2ρ1≠ρ2D1

=D2n1=n2ρ1≠ρ2D1

=D2n1≠n2ρ1=ρ2D1

≠D2n1=n2ρ1=ρ2風(fēng)壓換算風(fēng)量換算功率換算效率η1=η2

第37頁,共96頁，2024年2月25日，星期天38對于同一種氣體密度ρ，根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得出ρ1、ρ2——分別為實際狀態(tài)下和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度，kg/m3；B1、B2——分別為實際狀態(tài)下和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓力，Pa；

T1、T2——分別為實際狀態(tài)下和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的絕對溫度，K。第38頁,共96頁，2024年2月25日，星期天396．3．4比轉(zhuǎn)數(shù)前面所介紹的相似原理只說明同一系列相似風(fēng)機在相應(yīng)的工況點性能參數(shù)間的關(guān)系，它并沒有涉及到不同系列風(fēng)機之間的比較問題。為對不同系列風(fēng)機其主要的性能參數(shù)，如風(fēng)壓、風(fēng)量、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系進(jìn)行比較，提出一個綜合性能參數(shù)，這就是比轉(zhuǎn)數(shù)，用符號ns表示，其計算式為：第39頁,共96頁，2024年2月25日，星期天40在計算比轉(zhuǎn)數(shù)時，采用國際單位制。對于同一臺通風(fēng)機，在不同的工況點(P、Q)有不同的比轉(zhuǎn)數(shù)，為了表達(dá)各種類型的通風(fēng)機特性，便于進(jìn)行分析比較，一般是把通風(fēng)機全壓效率最高點的比轉(zhuǎn)數(shù)作為該通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)值。特別要指出的是，在相似條件下，兩臺通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)是相等的；但是，反過來，比轉(zhuǎn)數(shù)相等的兩臺通風(fēng)機不一定相似。比轉(zhuǎn)數(shù)在以下幾方面得到應(yīng)用：第40頁,共96頁，2024年2月25日，星期天41（1）用比轉(zhuǎn)數(shù)劃分通風(fēng)機的類型比轉(zhuǎn)數(shù)ns大，反映通風(fēng)機的風(fēng)量大、壓力低；反之，比轉(zhuǎn)數(shù)小，則風(fēng)量小、壓力高。顯然前者適合軸流式通風(fēng)機，后者適合離心式通風(fēng)機，故一般用比轉(zhuǎn)數(shù)的大小來劃分通風(fēng)機的類型。如：ns=2.7～12前向式葉片離心通風(fēng)機；

ns=3.6～16.6后向式葉片離心通風(fēng)機；

ns＞16.6～17.6單級雙進(jìn)氣或并聯(lián)離心通風(fēng)機；ns=18～36軸流式通風(fēng)機。若ns＜1.8～2.7可采用羅茨風(fēng)機可其它回轉(zhuǎn)式風(fēng)機。第41頁,共96頁，2024年2月25日，星期天42（2）比轉(zhuǎn)數(shù)的大小可以反映葉輪的幾何形狀比轉(zhuǎn)數(shù)也可以用無因次參數(shù)P、Q來表示。并取標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)口狀態(tài)ρg=1.2kg/m3，得比轉(zhuǎn)數(shù)ns為：從上式可知比轉(zhuǎn)數(shù)是壓力系數(shù)P和風(fēng)量系數(shù)Q的函數(shù)，一般說在同一類型的通風(fēng)機中比轉(zhuǎn)ns越大，風(fēng)量系數(shù)越大，葉輪的出口寬度b2與其直徑D2之比就越大；比轉(zhuǎn)數(shù)愈小，風(fēng)量系數(shù)愈小，則相應(yīng)葉輪的出口寬度b2與其直徑D2之比就愈小。第42頁,共96頁，2024年2月25日，星期天43（3）比轉(zhuǎn)數(shù)可用于通風(fēng)機的相似設(shè)計在設(shè)計通風(fēng)機參數(shù)時，可先計算比轉(zhuǎn)數(shù)，再根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小決定采用哪種類型的通風(fēng)機(離心式、軸流式或回轉(zhuǎn)式等)。第43頁,共96頁，2024年2月25日，星期天446．4通風(fēng)機在管網(wǎng)中的工作及調(diào)節(jié)通風(fēng)機在某一個特定的通風(fēng)除塵管網(wǎng)中工作時，其風(fēng)機的實際工作特性(即實際運行時的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率等參數(shù))不僅取決于風(fēng)機本身的特性，而且還與所在管網(wǎng)的特性有關(guān)。第44頁,共96頁，2024年2月25日，星期天456．4．1通風(fēng)除塵管網(wǎng)的特性通風(fēng)機在使用中，常與通風(fēng)管道、管道中的組合件(即管網(wǎng))聯(lián)在一起工作。而管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)又與通風(fēng)機的性能有密切關(guān)系，因此，首先應(yīng)了解管網(wǎng)的特性。1）管網(wǎng)的概念①吸入方式：②壓出方式：③即有吸氣管又有排氣管。第45頁,共96頁，2024年2月25日，星期天46（2）管網(wǎng)的阻力管網(wǎng)的阻力是指管網(wǎng)在一定的氣體流量下所消耗的壓力，它與管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、尺寸、氣流速度有關(guān)。管網(wǎng)的阻力是由摩擦阻力和局部阻力(包括除塵設(shè)備的阻力)之和組成，可用下式表示：

P=KQ2

K——系統(tǒng)總阻力系數(shù)，其值與氣體的性質(zhì)、風(fēng)管材料、長度、管徑、摩擦阻力系統(tǒng)和局部阻力系統(tǒng)等因素有關(guān)。第46頁,共96頁，2024年2月25日，星期天47（3）管網(wǎng)的特性曲線圖6-9管道特性曲線管網(wǎng)的特性是指氣體流過管網(wǎng)時，其風(fēng)量與管網(wǎng)阻力之間的關(guān)系式稱管網(wǎng)特性方程。根據(jù)此方程繪制的曲線稱為管網(wǎng)的特性曲線。第47頁,共96頁，2024年2月25日，星期天486．4．2通風(fēng)機與管網(wǎng)聯(lián)合工作風(fēng)機特性與管道特性之間的統(tǒng)一點，可將通風(fēng)機的P—Q特性曲線與該風(fēng)機所在系統(tǒng)的管道特性曲線同作在一張坐標(biāo)圖中，如圖6-10所示;這兩條曲線的交點A，就是該通風(fēng)機在該系統(tǒng)中運行的實際工況點。在A點，風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)量和流過系統(tǒng)的風(fēng)量相等，都是QA；風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)壓和系統(tǒng)阻力相等，都是PA。圖6-10通風(fēng)機在管網(wǎng)中運行的實際工況點第48頁,共96頁，2024年2月25日，星期天496．4．3通風(fēng)機的聯(lián)合運行所謂通風(fēng)機的聯(lián)合運行，就是把兩臺或兩臺以上的風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)在一起運行。在設(shè)計中由于某種原因，用單臺風(fēng)機其參數(shù)不能達(dá)到設(shè)計要求時，可以將兩臺或兩臺以上的風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)后運行以滿足用戶要求。實際上，雙進(jìn)氣的離心通風(fēng)機是并聯(lián)裝置的一種型式，多級通風(fēng)機則是串聯(lián)工作的一種型式。第49頁,共96頁，2024年2月25日，星期天50無論是并聯(lián)或串聯(lián)運行，都要十分注意分析在使用狀態(tài)下的管網(wǎng)性能曲線，否則聯(lián)合運行就沒有效果。并且在幾臺通風(fēng)機聯(lián)合運行時，不允許出現(xiàn)下列情況。①葉輪中有倒流；②聯(lián)合運行時的總流量比單臺通風(fēng)機運行的流量小；③流量波動時，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。第50頁,共96頁，2024年2月25日，星期天51（1）并聯(lián)運行1)并聯(lián)運行裝置及性能曲線圖6-11通風(fēng)機并聯(lián)裝置示意圖1－吸氣管；2－連接支管；3－排氣管；4－通風(fēng)機圖6-12通風(fēng)機并聯(lián)運行的總性能曲線其性能關(guān)系是P=PⅠ=PⅡ，Q=QⅠ+QⅡ。并聯(lián)運行時的功率即N=NⅠ+NⅡ，效率η可按求得的全壓、風(fēng)量及功率算出。第51頁,共96頁，2024年2月25日，星期天522）兩臺性能相同的風(fēng)機并聯(lián)運行兩臺性能相同的通風(fēng)機并聯(lián)工作時，根據(jù)其風(fēng)壓相同，風(fēng)量疊加的原則，合成后并聯(lián)風(fēng)機的性能曲線如圖6-13所示。圖6-13性能相同的風(fēng)機并聯(lián)運行工況點第52頁,共96頁，2024年2月25日，星期天53從圖中可以看出，風(fēng)機并聯(lián)運行后，在阻力較小的管網(wǎng)中工作時可獲得較大的風(fēng)量增值(Q3-Q4)；而在阻力較大的管網(wǎng)中工作時其風(fēng)量增加較少(Q2-Q1)，效果不明顯。兩臺風(fēng)機并聯(lián)運行后，其風(fēng)量總是增加，其增加量的大小與其所在管網(wǎng)特性曲線有關(guān)，但永遠(yuǎn)不可能提高到一臺風(fēng)機單獨工作時的兩倍。第53頁,共96頁，2024年2月25日，星期天543)兩臺性能不同的風(fēng)機并聯(lián)運行圖6-14為兩臺不同性能通風(fēng)機并聯(lián)運行的總性能曲線與管網(wǎng)的聯(lián)合工作情況。圖6-14性能不同的風(fēng)機并聯(lián)運行工況點A點，A點的風(fēng)量QA及壓力PA比單臺通風(fēng)機運行時的風(fēng)量QAⅠ、QAⅡ

及壓力PAⅠ、PAⅡ都大；B點，這時RB與通風(fēng)機Ⅱ壓力曲線也交于B點，即并聯(lián)運行與通風(fēng)機Ⅱ單獨使用的效果是一樣的，通風(fēng)機Ⅰ沒有起作用，還要額外消耗功率；第54頁,共96頁，2024年2月25日，星期天55C點為并聯(lián)運行的工況點，而CⅡ為RC與通風(fēng)機Ⅱ單獨使用的工況點，很明顯，QC＜QCⅡ，并聯(lián)運行不但沒有達(dá)到增大風(fēng)量的目的，反而比單獨使用通風(fēng)機Ⅱ的風(fēng)量還小，通風(fēng)機Ⅰ起了阻礙通風(fēng)機Ⅱ工作的效果。圖6-14性能不同的風(fēng)機并聯(lián)運行工況點第55頁,共96頁，2024年2月25日，星期天56B點為并聯(lián)運行總性能曲線與通風(fēng)機PⅡ性能曲線的交點，當(dāng)工況點在B點的右方，并聯(lián)運行可以達(dá)到增加風(fēng)量的目的，離B點越遠(yuǎn)，風(fēng)量增加的越多；相反，工況點在B點的左方時，并聯(lián)運行不但沒有起到增加風(fēng)量的效果，反而減小了風(fēng)量，故B點稱為總性能曲線的臨界點。圖6-14性能不同的風(fēng)機并聯(lián)運行工況點第56頁,共96頁，2024年2月25日，星期天57由上述分析可見，要在某一管網(wǎng)中采用幾臺通風(fēng)機并聯(lián)運行時，首先要將幾臺通風(fēng)機的性能曲線、并聯(lián)時的總性能曲線，管網(wǎng)性能曲線繪制在同一坐標(biāo)圖中，通過分析比較工況點的情況后來判斷采用并聯(lián)運行是否有利。第57頁,共96頁，2024年2月25日，星期天58（2）串聯(lián)運行1）串聯(lián)運行裝置及性能曲線圖6-15通風(fēng)機串聯(lián)裝置示意圖1－吸氣管；2－連接支管；3－排氣管；4－通風(fēng)機圖6-16通風(fēng)機串聯(lián)運行的總性能曲線兩臺通風(fēng)機串聯(lián)運行時，應(yīng)滿足下列條件Q=QⅠ=QⅡ，P=PⅠ+PⅡ風(fēng)機串聯(lián)運行的目的主要是為了提高風(fēng)機的風(fēng)壓。第58頁,共96頁，2024年2月25日，星期天592）兩臺性能相同的風(fēng)機串聯(lián)運行兩臺性能相同的風(fēng)機串聯(lián)工作時，根據(jù)其風(fēng)量相同，風(fēng)壓疊加的原則，合成后串聯(lián)風(fēng)機的特性曲線如圖6-17所示。圖6-17性能相同的風(fēng)機串聯(lián)運行工況點兩臺風(fēng)機串聯(lián)后，當(dāng)阻力較大的管網(wǎng)中工作(即管網(wǎng)特性曲線為RB)時，能獲得較大的風(fēng)壓增值(P2-P1)；第59頁,共96頁，2024年2月25日，星期天60當(dāng)在阻力較小的管網(wǎng)中工作(即管網(wǎng)特性曲線為RA)時，其風(fēng)壓增值(P4-P3)較小，效果不明顯。圖6-17性能相同的風(fēng)機串聯(lián)運行工況點兩臺性能相同的風(fēng)機串聯(lián)后，其風(fēng)壓均可增加，而風(fēng)壓增量的大小與風(fēng)機所在管網(wǎng)的特性有關(guān)，但串聯(lián)運行后的風(fēng)壓決不會提高到一臺風(fēng)機單獨運行時風(fēng)壓的兩倍。第60頁,共96頁，2024年2月25日，星期天613）兩臺性能不同的風(fēng)機串聯(lián)運行圖中曲線PⅠ、PⅡ分別為兩臺性能不同風(fēng)機的P—Q特性曲線，PⅠ+Ⅱ為串聯(lián)運行后的P—Q特性曲線。B點，此時正好與Ⅰ號風(fēng)機單獨運行時的工作點相同，B稱為臨界點。C點，在臨界點左邊，串聯(lián)后獲得的風(fēng)壓大于單臺風(fēng)機工作時的風(fēng)壓。圖6-18性能不同的風(fēng)機串聯(lián)運行工況點第61頁,共96頁，2024年2月25日，星期天62A點，在臨界點的右邊，這時串聯(lián)后風(fēng)機的風(fēng)壓還不如Ⅰ號風(fēng)機單獨運行時所產(chǎn)生的風(fēng)壓，這說明Ⅱ號風(fēng)機參與串聯(lián)運行后，不但沒有出力，還阻礙了Ⅰ號風(fēng)機性能的正常發(fā)揮，使總風(fēng)壓降低。應(yīng)盡量避免這種情況的出現(xiàn)。圖6-18性能不同的風(fēng)機串聯(lián)運行工況點第62頁,共96頁，2024年2月25日，星期天63（3）并聯(lián)與串聯(lián)運行的比較圖6-19為兩臺性能相同的通風(fēng)機串聯(lián)、并聯(lián)時的總性能曲線。N為單臺通風(fēng)機的功率曲線，R1、R2、R3是管網(wǎng)阻力曲線。圖6-19通風(fēng)機聯(lián)合運行比較第63頁,共96頁，2024年2月25日，星期天64當(dāng)阻力為R2時，無論哪種方式并聯(lián)或串聯(lián)都可以達(dá)到增加流量，提高壓力的目的，其工況點是B，B是申聯(lián)與并聯(lián)總性能曲線的交點，因此，在B點串聯(lián)與并聯(lián)的工作效果是相同的。第64頁,共96頁，2024年2月25日，星期天65并聯(lián)時每臺風(fēng)機的工作點在j，其功率為NK，總功率N＝2NK；串聯(lián)時，每臺通風(fēng)機的工作點在g，功率為NH，總功率N=2NH。由于NH＞NK，故采用并聯(lián)運行是合理的。從所消耗的功率來看，第65頁,共96頁，2024年2月25日，星期天66當(dāng)阻力曲線變?yōu)镽1時，串聯(lián)運行工況點F的壓力、流量均比并聯(lián)運行工況點A小，相應(yīng)串聯(lián)運行耗功反而大，這時，采用串聯(lián)運行顯然是極不合理的。當(dāng)阻力曲線為R3時，串聯(lián)運行的工況點為C，并聯(lián)運行工況點為E，很明顯，在這種情況下應(yīng)當(dāng)選擇串聯(lián)運行。第66頁,共96頁，2024年2月25日，星期天67

選擇聯(lián)合運行方案時不僅要分析管網(wǎng)性能曲線的變化，還要考慮運轉(zhuǎn)效率及軸功率的大小，進(jìn)行全面的分析比較后，再決定選擇串聯(lián)或并聯(lián)方式。必須指出的是：應(yīng)當(dāng)盡可能避免采用幾臺通風(fēng)機聯(lián)合運行，因為幾臺通風(fēng)機聯(lián)合運行不僅經(jīng)濟上不合算，而且可靠性差。第67頁,共96頁，2024年2月25日，星期天686．4．4通風(fēng)機的調(diào)節(jié)是為了改變通風(fēng)機的風(fēng)量，以滿足實際工作的需要，故通風(fēng)機的調(diào)節(jié)又稱風(fēng)量調(diào)節(jié)。改變通風(fēng)機的風(fēng)量，即要改變工況點，工況點是通風(fēng)機性能曲線與管網(wǎng)性能曲線的交點，那末，無論是改變通風(fēng)機的壓力曲線或是管網(wǎng)性能曲線都可以實現(xiàn)通風(fēng)機的調(diào)節(jié)。（1）調(diào)節(jié)方法1）改變管網(wǎng)性能曲線2）改變通風(fēng)機特性曲線的調(diào)節(jié)第68頁,共96頁，2024年2月25日，星期天691）改變管網(wǎng)性能曲線在通風(fēng)機的吸氣管或排氣管上設(shè)置節(jié)流閥或風(fēng)門來控制流量的方法就是改變管網(wǎng)性能曲線的調(diào)節(jié)法，如圖6-20所示。圖6-20改變管網(wǎng)性能曲線的調(diào)節(jié)第69頁,共96頁，2024年2月25日，星期天70從圖6-20中看出。排氣節(jié)流閥是人為增加管網(wǎng)的阻力，由R1變?yōu)镽2，通風(fēng)機的性能曲線不變，工況點沿通風(fēng)機的性能曲線變化，由A1到A2。這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但是由于人為增加管網(wǎng)阻力，多消耗了一部分功，故不經(jīng)濟。在調(diào)節(jié)范圍不大，尤其在小型通風(fēng)機常采用這種調(diào)節(jié)方法。第70頁,共96頁，2024年2月25日，星期天712）改變通風(fēng)機特性曲線的調(diào)節(jié)當(dāng)管網(wǎng)性能曲線不變時，可以改變通風(fēng)機的特性曲線，實際工況點會沿著管道特性曲線移動，以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。在工業(yè)生產(chǎn)中常用的風(fēng)機調(diào)節(jié)的方法①調(diào)節(jié)通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速②改變風(fēng)機的葉輪直徑③改變?nèi)~片安裝角

第71頁,共96頁，2024年2月25日，星期天72①調(diào)節(jié)通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速必須指出的是：轉(zhuǎn)速變化時，性能變化的規(guī)律雖是按上式計算，但是實際風(fēng)量不一定服從這個比例而變化第72頁,共96頁，2024年2月25日，星期天73改變轉(zhuǎn)速的方法很多改變電動機（直流電動機，多速交流電動機，汽輪機）的轉(zhuǎn)速；改變傳動機構(gòu)——更換皮帶輪或齒輪、液力聯(lián)軸節(jié)等以改變傳動比。但上述方法在通風(fēng)機中很少采用。如電動機直聯(lián)或聯(lián)軸器直聯(lián)的通風(fēng)機一般不能改變轉(zhuǎn)速；小功率的通風(fēng)機有時用改變皮帶輪的方法改變轉(zhuǎn)速。在改變通風(fēng)機轉(zhuǎn)速時，要注意葉輪強度和電動機的負(fù)荷，都不能超過允許值。第73頁,共96頁，2024年2月25日，星期天74②改變風(fēng)機的葉輪直徑根據(jù)比例定律(即通風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率分別與風(fēng)機葉輪直徑的三次、二次、五次方成正比)。當(dāng)風(fēng)機葉輪直徑改變時，通風(fēng)機的性能就發(fā)生變化，從而使工況點改變。改變風(fēng)機葉輪直徑的調(diào)節(jié)方法，也就是更換不同機號的風(fēng)機，使其風(fēng)機特性曲線改變，達(dá)到改變實際工況點、調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。第74頁,共96頁，2024年2月25日，星期天75③改變?nèi)~片安裝角根據(jù)軸流式通風(fēng)機動輪旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)流沿圓柱面流動規(guī)律，可分析通風(fēng)機的理論風(fēng)壓與葉片安裝角的關(guān)系，即當(dāng)通風(fēng)機風(fēng)量一定時，安裝角越大，風(fēng)壓值也越大；當(dāng)風(fēng)壓一定時，安裝角越大，風(fēng)量也越大。因此，可增大或減小通風(fēng)機葉片安裝角，改變通風(fēng)機的工況點，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓的目的。第75頁,共96頁，2024年2月25日，星期天76另外，對于通風(fēng)機的調(diào)節(jié)還可以對其本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，如在進(jìn)風(fēng)中加導(dǎo)流器或改變導(dǎo)流器葉片安裝角度、改變?nèi)~輪葉片寬度等，使風(fēng)機參數(shù)有所改變，以達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)的目的。第76頁,共96頁，2024年2月25日，星期天77（2）各種調(diào)節(jié)方法的比較

種類吸入氣體的影響設(shè)備費調(diào)節(jié)效率調(diào)節(jié)時性能穩(wěn)定性維修保養(yǎng)調(diào)節(jié)原理流量變化軸功率變化改變管網(wǎng)性能曲線與氣體直接接觸，有影響，但因結(jié)構(gòu)簡單，一般問題不大便宜最差愈調(diào)節(jié)性能愈惡化極容易增加管網(wǎng)阻力，改變管網(wǎng)性能曲線，使工況點移動與閥的角度不成比例，在全開時附近靈敏，從全開至半開，風(fēng)量幾乎不變沿全開時的功率曲線移動進(jìn)口導(dǎo)流器直接接觸氣體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適用于清潔的常溫氣體比上述閥門費用高，但比其他兩種費用低風(fēng)量在70～100%范圍內(nèi)最高，80%以下也較好愈調(diào)節(jié)性能愈好稍為麻煩改變進(jìn)入葉片的氣流方向，從而改變壓力曲線同上沿著比全開時功率更低的曲線移動改變轉(zhuǎn)速與吸入氣體無關(guān)高70～100%風(fēng)量范圍內(nèi)比進(jìn)口導(dǎo)葉稍低，80%以下很好調(diào)節(jié)時不影響性能的穩(wěn)定麻煩改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速，以改變通風(fēng)機壓力曲線與轉(zhuǎn)速成比例變化與轉(zhuǎn)速的三次方成比例變化動葉可調(diào)與無調(diào)節(jié)一樣高最佳調(diào)節(jié)性能好麻煩改變動葉安裝角，使壓力曲線變化風(fēng)量變化范圍廣最省功

第77頁,共96頁，2024年2月25日，星期天786．5通風(fēng)機的命名和選擇6．5．1通風(fēng)機的命名（1）離心式通風(fēng)機的命名目前在我國通風(fēng)機行業(yè)對于離心式通風(fēng)機的全稱包括名稱、型號、機號、傳動方式、旋轉(zhuǎn)方向和出口位置6個部分，其排列順序如圖6-22所示。第78頁,共96頁，2024年2月25日，星期天79圖6-22離心式通風(fēng)機命名的排列順序B

4—72—1

1№4.5

A

右

90

出風(fēng)口位置傳動方向傳動方式機號設(shè)計順序進(jìn)風(fēng)口形式比轉(zhuǎn)數(shù)壓力系數(shù)名稱

1）名稱指風(fēng)機的用途，以表示用途的漢語拼音的首字表示，如表6-1所示。一般用途的風(fēng)機省略不寫，示例中的B代表防爆風(fēng)機。第79頁,共96頁，2024年2月25日，星期天802）型號4—72—11代表風(fēng)機的型號。第一組數(shù)字表示風(fēng)機風(fēng)壓系數(shù)乘10后，再按四舍五入進(jìn)位，取一位數(shù)；第二組數(shù)字表示風(fēng)機比轉(zhuǎn)數(shù)化整后的正整數(shù)；

示風(fēng)機比轉(zhuǎn)數(shù)化整后的正整數(shù)；第三組數(shù)字表示風(fēng)機進(jìn)口吸入形式(如表6-5所示)及設(shè)計的順序號。表6-5通風(fēng)機進(jìn)口吸入形式代號012通風(fēng)機進(jìn)口吸入形式雙側(cè)吸入單側(cè)吸入二級串聯(lián)吸入

第80頁,共96頁，2024年2月25日，星期天813）機號用風(fēng)機葉輪直徑的分米數(shù)，尾數(shù)四舍五入，在前面以符號№表示。例如№4.5表示該風(fēng)機葉輪直徑為4.5×100=450mm。

4）傳動方式離心式通風(fēng)機的傳動方式共有6種，即A式、B式、C式、D式、E式和F式，如圖6-23所示。B4—72—11№4.5A右90第81頁,共96頁，2024年2月25日，星期天82圖6-23離心式通風(fēng)機傳動方式示意圖A式為直接傳動，即通風(fēng)機與電動機同軸，小型通風(fēng)機一般采用這種傳動方式；B式、C式、E式均為皮帶傳動，C式常用于中、小型風(fēng)機，而B式和E式常用于大型風(fēng)機傳動；D式和F式為聯(lián)軸器傳動，D式常用于中小型風(fēng)機，F(xiàn)式常用于大型風(fēng)機傳動。第82頁,共96頁，2024年2月25日，星期天835）傳動方向指葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，用“右”和“左”表示?！坝摇北硎緩闹鬏S槽輪或電動機位置看，葉輪旋轉(zhuǎn)方向為順時針；“左”表示從主軸槽輪或電動機位置看，葉輪旋轉(zhuǎn)方向為逆時針。

6.出口位置

按出口位置和葉輪旋轉(zhuǎn)方向，用右(或左)及角度表示，如圖6-24所示。第83頁,共96頁，2024年2月25日，星期天84（2）軸流式通風(fēng)機的命名與離心式風(fēng)機相似，軸流式通風(fēng)機的全稱包括名稱、型號、機號、傳動方式、氣流方向和風(fēng)口位置6個部分，其排列順序如圖6-25所示。K

70

B

2——1

1№18

D

傳動方式機號設(shè)計更改次數(shù)葉輪級數(shù)設(shè)計順序號機翼號輪轂比×100風(fēng)機名稱第84頁,共96頁，2024年2月25日，星期天851）名稱一般都稱為軸流式通風(fēng)機，在名稱前可加通風(fēng)機用途的漢字或漢語拼音的縮寫，如表6-1所示。一般用途的風(fēng)機省略不寫。圖中K表示礦井通風(fēng)。

2）型號(70B2——11)由基本型號和變型號兩部分組成，中間用橫線隔開?；拘吞柊L(fēng)機輪轂比(葉輪輪轂直徑與葉輪直徑之比)取其百分?jǐn)?shù)和機翼式代號(如表6-6)以及設(shè)計順序號。變型型號包括葉輪級數(shù)和設(shè)計次序號(指結(jié)構(gòu)上的更改次數(shù))。第85頁,共96頁，2024年2月25日，星期天86表6-6軸流式通風(fēng)機機翼型式代號代號機翼型式代號機翼型式ACEGKM機翼型扭曲葉片對稱機翼型扭曲葉片半機翼型扭曲葉片對稱半機翼型扭曲葉片等厚板型扭曲葉片對稱等厚板型扭曲葉片BDFHLN機翼型非扭曲葉片對稱機翼型非扭曲葉片半機翼型非扭曲葉片對稱半機翼型非扭曲葉片等厚板型非扭曲葉片對稱等厚板型非扭曲葉片3）機號用風(fēng)機葉輪直徑的分米數(shù)，尾數(shù)四舍五入，在前面以符號№表示。例如№18表示該風(fēng)機葉輪直徑為18×100=1800mm。第86頁,共96頁，2024年2月25日，星期天87圖6-26軸流式通風(fēng)機的傳動方式A式－直接傳動；B式、C式－引出式皮帶傳動；D式－引出式聯(lián)軸器傳動；E式、F式－長軸式聯(lián)軸器傳動

4）傳