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風機基礎知識及選型方法!

作者:制冷社群

風機是用于輸送氣體的機械,從能量觀點看,它是把原動機的機械能轉變為氣體能量的一種機械。而風機是對氣體壓縮和氣體輸送機械的習慣性簡稱。

1.風機的定義

簡單來說,風機是依靠輸入的機械能,提高氣體壓力并排送氣體的機械。

2.風機的原理

把氣體作為不可壓縮流體處理,利用高低壓來控制氣體流量、流向。

3.風機分類

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按壓力分類

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4.風機主要參數

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壓力

離心通風機的壓力指壓升(相對于大氣的壓力),即氣體在風機内壓力的升高值或者該風機進出口處氣體壓力之差。它有靜壓、動壓、全壓之分。性能參數指全壓(等于風機出口與進口總壓之差),其機關常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。

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流量

機關時間内流過風機的氣體容積的量,又稱風量。常用Q來表示,常用機關是;m3/s、m3/min、m3/h(秒、分、小時)。(有時候也用到“品質流量”即機關時間内流過風機的氣體品質,這個時候需要考慮風機進口的氣體密度,與氣體成份,當地大氣壓,氣體溫度,進口壓力有密切影響,需經換算才能得到習慣的“氣體流量”)。

一般風機流量的計算用風機出風口面積A與風機出風口處的風速來計算表示為:

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轉速

風機轉子旋轉速度。常以n來表示、其機關用r/min(r表示轉速,min表示分鐘)。

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功率

驅動風機所需要的功率。常以N來表示、其機關用KW。一般我們常用的風機由于壓力溫度變化較小,是以可不考慮氣體由于溫度、壓力變化所産生的密度變化,可以按照标準狀态下空氣密度:1.2kg/m3來做計算。

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壓力

靜壓Pst:在平直流道中運動的氣體于某一截面垂直作用于壁面的壓力。通常為測得值。在某些離心風機樣本裡也被稱為真空度。

動壓Pd:該截面上氣體流動速度所産生的平均壓力Pd=ρv2/2。

全壓Pt:同一截面上氣體靜壓、動壓之和稱為氣體全壓,風機進出口氣體全壓之差稱為風機全壓,即:Pt=Pst+Pt。

靜壓比:在管道設計的水力計算中,要考慮管道的阻力損失,管道中風速越大,阻力損失就越大,能量衰減越快,是以對于風機來講,靜壓比是個非常重要的量值,表示為η=Pst/Pt。

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功率

有效功率Pe:風機所輸送氣體在機關時間内從風機獲得的有效能量:Pe=Pt×Q/1000[kW]

式中:Pt[Pa],Q[m3/s]

軸功率Psh:機關時間内原動機傳遞給風機軸上的能量,一般電機直連的風機軸功率即為電機功率,如果用皮帶或者其他傳動方式的,要考慮到功率傳遞系數的影響。

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風機效率

風機全壓效率ηt:風機全壓有效功率與風機軸功率之比:ηt=Pet/Psh=Pt×Q/1000/Psh

風機靜壓效率ηs:風機靜壓有效功率與風機軸功率之比:ηt=Pes/Psh=Pst×Q/1000/Psh

風機轉速n:機關:r/min或rpm

作用:風機所有性能參數均将随轉速的變化而變化

常用的電機轉速計算公式:n=120f/p

n為轉速,f為電源頻率,P為電機極數(常見2、4、6、8、10)

電機直連風機的轉速為電機轉速,可通過改變電源頻率改變風機轉速。若是皮帶傳送可根據調節原、被動皮帶輪直徑比例改變風機轉速。

下圖中就是主要的測試風壓的參數:

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如上圖所示,Pt1測試值為進風口全壓,Pt2為出風口全壓,則風機全壓Pt=Pt2-Pt1。

Ps1為進風口靜壓,Ps2為出風口靜壓,則風機靜壓為Ps=Ps2-Ps1。

風機動壓一般為Pd=0.5ρv2,是以一般測量出風速v,則動壓可得。

風量的得出也是通過計算得出Q=A*v,A為風機出風口面積。

風機的噪音也是測試得出,一般在距離出風口1米,下方45°角放置測試儀,然後得出頻譜圖,最後得出風機的實際噪音。當然風機噪音也可以通過風機流量、壓力估算得出,這個會在後面詳細講到。

相似風機性能參數換算:

假設某型風機參數分别為:

流量Q,壓力P,功率N,轉速n,效率η。

需換算風機參數:

流量Qm,壓力Pm,功率Nm,轉速nm,效率ηm,則二者之間的換算關系如下:

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5.結構簡介

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風機命名規則

風機轉子旋轉速度。常以n來表示、其機關用r/min(r表示轉速,min表示分鐘)。

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風機旋向介紹:風機可制成順轉或逆轉兩種型式:從電機一端正視,如葉輪按順時針方向旋轉稱順旋風機,以“順”表示;按逆時針方向旋轉稱逆風機,以“逆”表示。

風機的出口位置以機殼的出口角度表示:“順”、“逆”均可制成0°、45°、90°、135°、180°、225°共六種角度,也可按使用者的要求制成其他。

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風機出風口:規定了“左”或“右”的回轉方向,各有8種不同的基本出風口位置。

風機的組成:主要由風葉、集流器、百葉窗、開窗機構、電機、皮帶輪、進風罩、内架構、蝸殼等部件組成。開機時電機驅動風葉旋轉,并使開窗機構打開百葉窗排風。停機時百葉窗自動關閉。

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葉輪

葉輪的組成:葉輪是風機的主要部件,葉輪由葉片、連接配接和固定葉片的前盤和後盤、輪毂組成。

離心風機的葉片型式根據其出口方向和葉輪旋轉方向之間的關系可分為後向式、徑向式、前向式三種。

後向式葉片的彎曲方向與氣體的自然運動軌迹完全一緻,是以氣體與葉片之間的撞擊少,能量損失和噪音都小,效率也就高。前向式葉片的彎曲方向與氣體的運動軌迹相反,氣體被強行改變方向是以它的噪音和能量損失都較大,效率較低。徑向式葉片的特點介于後向式和前向式之間。

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集風器

集風器的組成:集流器裝置在葉輪前,它使氣流能均勻地充滿葉輪的入口截面,并且氣流通過它時的阻力損失是最小的。

圓筒形:葉輪進口處會形成渦流區,直接從大氣進氣時效果更差。

圓錐形:好于圓筒形,但它太短,效果不佳。

弧形:好于前兩種。

錐弧形:最佳,高效風機基本上都采用此種集流器。

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集流器與葉輪的配合,以套口間隙形式為好。而對口間隙形式一般較少采用。

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為了減弱渦流,控制倒流,在風機内部進氣口部位加裝了一個擋風圈。

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機殼

風機性能的好壞,效率的高低主要決定于葉輪,但蝸殼的形狀和大小,吸氣口的形狀等,也會對其有影響。

蝸殼的作用是收集從葉輪中甩出的氣體,使它流向排氣口,并在這個流動的過程中使氣體,從葉輪處獲得的動壓能一部分轉化為靜壓能,形成一定的風壓。

蝸殼的外形:對數螺旋線。

蝸殼出口擴壓器:因為氣流從蝸殼流出時向葉輪旋轉方向偏斜,是以擴壓器一般做成向葉輪一邊擴大,其擴散角θ通常為6°~8°

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蝸舌:離心風機的蝸殼出口處有舌狀結構,一般稱作蝸舌。蝸舌可以防止氣體在機殼内循環流動。

蝸舌的組成:

1、尖舌:用于高效率的風機,風機噪音較大。

2、深舌:大多用于低轉速的風機。

3、短舌:大多用于高轉速的風機。

4、平舌:用于低效率的風機,風機噪音小。

蝸舌頂端與葉輪外徑的間隙s,對噪聲的影響較大。間隙s小,噪聲大;間隙s大,噪聲減小。

一般取s=(0.05~0.10)D2。

蝸舌頂端的圓弧r,對風機氣動力性能無明顯影響,但對噪聲影響較大。

圓弧半徑r小,噪聲會增大,一般取r=(0.03~0.06)D2。

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軸承座

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軸流風機原理及特點:氣體沿軸向經過集流器,在葉輪處受到葉輪沖擊而獲得到一定的動壓和靜壓,然後流入後導葉,導葉将一部分偏轉的氣流動能變為靜壓能,最後,氣體經過擴壓器将一部分軸向氣體動能轉變為靜壓能,然後從擴壓器流出,進入管道。相比于離心風機軸流風機體積小,壓力小,風量較大,易于安裝。

離心風機原理:工作媒體軸向流入葉輪,進入葉片流道,轉變為垂直與風機軸的徑向運動;

在葉片的作用下,媒體獲得能量提升:靜壓提高、動能增加;待所升高的能量足以克服阻力,則可輸送媒體。

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根據動能轉換為勢能的原理,利用高速旋轉的葉輪将氣體加速,然後減速、改變流向,使動能轉換成勢能(壓力)。離心風機中,氣體從(集流器)軸向進入葉輪,氣體流經葉輪時改變成徑向,然後進入擴壓器(蝸殼)。在蝸殼中,氣體改變了流動方向造成減速,這種減速作用将動能轉換成壓力能。壓力增高主要發生在葉輪中,其次發生在擴壓過程。

離心風機的出風口方向示意圖:

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離心風機三種主要的葉輪形式:離心風機的葉輪相比軸流風機的葉輪複雜的多,工藝上要求較高,根據葉輪出風口端的葉片角度可将風機葉輪分為前向型、徑向型、後向型。

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通風機噪音特性預算方法:風機比A聲級LSA是指風機在機關流量機關壓力時輻射的A聲級;

其與A聲級之間的換算公式如下:

LA=LSA+10lgQVPtf2-19.8 機關:dBA

Las是比A聲級(dBA),La是風機A聲級(dBA),Ptf是風機全壓(Pa),QV是風機體積流量(m3/min)。

一般對于同一結構樣式或同一系列的風機,其比A聲級是一定的,可以通過上面的公式計算A聲級噪音,在多數時候可以預算出這種風機是否适合某項工程,但這隻是預算,實際風機噪音還需以實際測量為準。

通風機噪音A聲級預算公式,由《通風機噪音限值》可知五種結構的風機的比A聲級LSA,可将上述公式列成下表所示各式:

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基于風機安裝運作注意事項

集風器、葉輪安裝間隙:嚴格按照總圖尺寸進行安裝,為了保證風機的性能,特别應保證風機進風口與葉輪的含口間隙符合總圖。對于一些氣體溫度較高且機号較大的風機,為了保證風機在高溫度狀态下運作時,機殼熱膨脹後進風圈與葉輪不發生摩擦,進風圈與葉輪進口的含口間隙并非完全均勻,一般上大下小,左右均勻,調校進風圈與葉輪進口的含口間隙,保證該間隙值滿足總圖的要求。

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風機振動值參數:風機啟動後,達到正常轉數時,應作如下檢查;風機軸承溫升不得大于40℃,表溫不大于70℃。

軸承部位的振動速度有效值≤4.6mm/s。

電機軸承溫度照《電機使用說明書》。

風機軸承振動的最大允許值為:

用軸承震動速度有效顯示時為:11mm/s。

用軸承振幅顯示時為以下值:

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風機長期停車存放不用時的保養工作

(1)将軸承及其它主要的零部件的表面塗上防鏽油以免鏽蝕。

(2)風機轉子每隔半月左右,應人工手動搬動轉子旋轉半圈(即180°),搬動前應在軸端做好标記,使原來最上方的點,搬動轉子後位于最下方。

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理機開孔位置:

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