風(fēng)機(jī)基本知識(shí)

1、第四章 風(fēng)機(jī)本章風(fēng)機(jī)是指通風(fēng)機(jī)而言。由于通風(fēng)機(jī)的工作壓力較低，其全壓不大于1500mmH 2O,因此可以忽略氣體的壓縮性。 這樣， 在通風(fēng)機(jī)的理論分析和特性研究中， 氣體運(yùn)動(dòng)可以按不 可壓縮流動(dòng)處理。這一近似使得通風(fēng)機(jī)與水泵在基本原理、部件結(jié)構(gòu)、參數(shù)描述、性能變化 和工況調(diào)節(jié)等方面有很多的相同之處， 在水泵的各相關(guān)內(nèi)容中已作了論述。 但是， 由于流體 物性的差異，使通風(fēng)機(jī)和水泵在實(shí)際應(yīng)用的某些方面有所不同，形成了通風(fēng)機(jī)的一些特點(diǎn)。第一節(jié) 風(fēng)機(jī)的分類(lèi)與構(gòu)造一、風(fēng)機(jī)分類(lèi)1、按風(fēng)機(jī)工作原理分類(lèi) 按風(fēng)機(jī)作用原理的不同， 有葉片式風(fēng)機(jī)與容機(jī)式風(fēng)機(jī)兩種類(lèi)型。 葉片式是通過(guò)葉輪旋轉(zhuǎn) 將能量傳遞給氣體；容積式

2、是通過(guò)工作室容積周期性改變將能量傳遞給氣體 。兩種類(lèi)型風(fēng) 機(jī)又分別具有不同型式。離心式風(fēng)機(jī)葉片式風(fēng)機(jī) 軸流式風(fēng)機(jī)混流式風(fēng)機(jī)往復(fù)式風(fēng)機(jī)容積式風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)2、按風(fēng)機(jī)工作壓力(全壓)大小分類(lèi)( 1)風(fēng)扇標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為 p 98Pa(10 mmH2O)。此風(fēng)機(jī)無(wú)機(jī)殼，又稱(chēng)自由風(fēng)扇，常用于建筑物的通風(fēng)換氣。(2)通風(fēng)機(jī) 設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為 98Pa p 14710Pa(1500 mmH 2O)。 一般風(fēng)機(jī)均指通風(fēng)機(jī)而言，也是本章所論述的風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機(jī)。 空氣污染治理、通風(fēng)、空調(diào)等工程大多采用此類(lèi)風(fēng)機(jī)。( 3)鼓風(fēng)機(jī) 工作壓力范圍為 14710Pa p 19

3、6120Pa。壓力較高， 是污水處理曝 氣工藝中常用的設(shè)備。( 4)壓縮機(jī) 工作壓力范圍為 p 196120Pa，或氣體壓縮比大于的風(fēng)機(jī)，如常用的 空氣壓縮機(jī)。二、通風(fēng)機(jī)分類(lèi)通風(fēng)機(jī)通常也按工作壓力進(jìn)行分類(lèi)。低壓風(fēng)機(jī) p 980Pa(100 mmH2O)離心式風(fēng)機(jī)中壓風(fēng)機(jī) 980Pa p 2942Pa(300 mmH2O)通風(fēng)機(jī)高壓風(fēng)機(jī) 2942Pa p 14710Pa(1500 mmH 2O)軸流式風(fēng)機(jī)低壓風(fēng)機(jī) p 490Pa(50 mmH2O)高壓風(fēng)機(jī) 490Pa p 4900Pa(500 mmH2O)三、離心式風(fēng)機(jī)主要部件離心風(fēng)機(jī)的主要部件與離心泵類(lèi)似。下面僅結(jié)合風(fēng)機(jī)本身的特點(diǎn)進(jìn)行論述。1

4、.葉輪葉輪是離心泵風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件，它由前盤(pán)、后盤(pán)、葉片及輪轂等組成。葉片有后彎2 16)，后彎式葉片形狀又分為機(jī)翼型、直4 1 所示。a)平直前盤(pán) (b)錐形前盤(pán) (c)弧形前盤(pán)圖 4-1 前盤(pán)形式2.集流器 將氣體引入葉輪的方式有兩種， 風(fēng)管或進(jìn)氣箱進(jìn)氣。 不管哪一種進(jìn)氣方式， 是保證氣流能均勻地分布在葉輪入口斷面， 情況下進(jìn)入葉輪。 集流器形式有圓柱形，弧形， 錐弧形性能好， 被大型風(fēng)機(jī)所采用以提高風(fēng)機(jī)效率， 流器。一種是從大氣直接吸氣， 稱(chēng)為自由進(jìn)氣； 都需要在葉輪前裝置進(jìn)口集流器。 達(dá)到進(jìn)口所要求的速度值， 并在氣流損失最小的 圓錐形， 弧形，錐柱形和錐弧形等， 如圖 4-2

5、所示。 高效風(fēng)機(jī)基本上都采用錐弧形集另一種是用吸集流器的作用(a)圓柱形(b)圓錐形圖 4-2(c)弧形 集流器形式(d)錐柱形(e)錐弧形式、徑向式和前彎式(見(jiàn)離心泵葉片形狀，圖板型和彎板型。葉輪前盤(pán)的形式有平直前盤(pán)、錐形前盤(pán)和弧形前盤(pán)三種，如圖3. 渦殼渦殼作用是匯集葉輪出口氣流并引向風(fēng)機(jī)出口， 與此同時(shí)將氣流的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓 能。渦殼外形以對(duì)數(shù)螺旋線或阿基米德螺旋線最佳，具有最高效率。渦殼軸面為矩形，并且 寬度不變。渦殼出口處氣流速度仍然很大， 為了有效利用氣流的能量， 在渦殼出口裝擴(kuò)壓器， 由于 渦殼出口氣流受慣性作用向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜， 因此擴(kuò)壓器一般作成沿偏斜方向擴(kuò)大， 其擴(kuò)

6、散角通常為 6。 8。，如圖 4-3 所示。離心風(fēng)機(jī)渦殼出口部位有舌狀結(jié)構(gòu)， 一般稱(chēng)為渦舌 (圖 4-3 )。渦舌可以防止氣體在機(jī)殼 內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般有渦舌的風(fēng)機(jī)效率，壓力均高于無(wú)舌的風(fēng)機(jī)。4. 進(jìn)氣箱 氣流進(jìn)入集流器有三種方式。 一種是自由進(jìn)氣； 另一種是吸風(fēng)管進(jìn)氣， 該方式要求保證 足夠長(zhǎng)的軸向吸風(fēng)管長(zhǎng)度； 再一種是進(jìn)氣箱進(jìn)氣， 當(dāng)吸風(fēng)管在進(jìn)口前需設(shè)彎管變向時(shí)， 要求 在集流器前裝設(shè)進(jìn)氣箱進(jìn)氣，以取代彎管進(jìn)氣，可以改善進(jìn)風(fēng)的氣流狀況。進(jìn)風(fēng)箱見(jiàn)圖 4-4 所示。進(jìn)氣箱的形狀和尺寸將影響風(fēng)機(jī)的性能， 為了使進(jìn)氣箱給風(fēng)機(jī)提供良好的進(jìn)氣條件， 對(duì) 其形狀和尺寸有一定要求。（1）進(jìn)氣箱的過(guò)流斷面應(yīng)是

7、逐漸收縮的， 進(jìn)風(fēng)口齊平，防止出現(xiàn)臺(tái)階而產(chǎn)生渦流（見(jiàn)圖使氣流被加速后進(jìn)入集流器。 進(jìn)氣箱底部應(yīng)與4-4）。2）進(jìn)氣箱進(jìn)口斷面面積 Ain 與葉輪進(jìn)口斷面面積 Ao 之比不能太小，太小會(huì)使風(fēng)機(jī)壓 力和效率顯著下降，一般 Ain/ Ao ；最好應(yīng)為 Ain/ Ao =（見(jiàn)圖 4-4）。（ 3）進(jìn)風(fēng)箱與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的相對(duì)位置以90。為最佳， 即進(jìn)氣箱與出風(fēng)口呈正交， 而當(dāng)兩者平行呈 180。 時(shí)，氣流狀況最差。5. 入口導(dǎo)葉 在離心式風(fēng)機(jī)葉輪前的進(jìn)口附近，設(shè)置一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉（靜導(dǎo)葉） ，以進(jìn)行風(fēng) 機(jī)運(yùn)行的流量調(diào)節(jié)。 這種導(dǎo)葉稱(chēng)為入口導(dǎo)葉或入口導(dǎo)流器， 或前導(dǎo)葉。 常見(jiàn)的入口導(dǎo)葉有軸 向?qū)Я髌骱秃?jiǎn)

8、易導(dǎo)流器兩種， 如圖 4-5 所示。入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式在離心風(fēng)機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。圖 4-5 離心式風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)流器（ a）軸向?qū)Я髌鹘Y(jié)構(gòu)示意圖（b） 簡(jiǎn)易導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)示意圖1 入口導(dǎo)葉 2 葉輪進(jìn)口風(fēng)筒 3 入口導(dǎo)葉轉(zhuǎn)軸 4 導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)四、離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式離心風(fēng)機(jī)一般采用單級(jí)單吸或單級(jí)雙吸葉輪，且機(jī)組呈臥式布置。圖 4-6 所示為（工程 單位制為 4-73） 11 16D型高效風(fēng)機(jī)。 該風(fēng)機(jī)為后彎式機(jī)翼型葉片， 其最高效率可達(dá) 93%，風(fēng)量為 1700068000m3/h ，風(fēng)壓為 6007000Pa，葉輪前盤(pán)采用弧形。風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前裝有 導(dǎo)流器，可進(jìn)行入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)。根據(jù)風(fēng)機(jī)使用條件的要求不同，

9、離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口方向，規(guī)定了“左”或“右”的回 轉(zhuǎn)方向， 每一回轉(zhuǎn)方向分別有 8 種不同出風(fēng)口位置， 如圖 4-7 所示。 另可補(bǔ)充 15。、30。、60。、 75。、105。、120。角度。圖 4-61 機(jī)殼 2 進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門(mén) 3 葉輪 4 軸9 、10 地腳螺釘 11 墊圈4-73） 11 16D 型風(fēng)機(jī)5 進(jìn)風(fēng)口 6 軸承箱 7 地腳螺栓 8 聯(lián)軸器12 螺栓及螺母 13 銘牌 14 電動(dòng)機(jī)圖 4-7 出風(fēng)口位置五、軸流式風(fēng)機(jī) 軸流式風(fēng)機(jī)與軸流式水泵結(jié)構(gòu)基本相同。有主 軸、葉輪、集流器、導(dǎo)葉、機(jī)殼、動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置、 進(jìn)氣箱和擴(kuò)壓器等主要部件。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式見(jiàn) 圖 4-8 所示。圖 4-8

10、軸流式（通）風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（兩級(jí)葉輪）1 進(jìn)氣箱 2 葉輪 3 主軸承 4 動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置 5 擴(kuò)壓器 6 軸 7 電動(dòng)機(jī)由于軸流式風(fēng)機(jī) （包括軸流式泵） 具有較大的輪彀， 故可以在輪彀內(nèi)裝設(shè)動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有液壓式調(diào)節(jié)和機(jī)械式調(diào)節(jié)兩種類(lèi)型。 該機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)葉輪葉片的安裝角， 進(jìn) 行風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)外大型軸流風(fēng)機(jī)與軸流泵都已實(shí)現(xiàn)了動(dòng)葉可調(diào)。導(dǎo)葉是軸流式風(fēng)機(jī)的重要部件， 它可調(diào)整氣流通過(guò)葉輪前或葉輪后的流動(dòng)方向， 使氣流圖 4-9 軸流泵與風(fēng)機(jī)的基本型式( a)單個(gè)葉輪機(jī) (b) 單個(gè)葉輪后設(shè)置導(dǎo)葉 (c) 單個(gè)葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉(d) 單個(gè)葉輪前、后均設(shè)置導(dǎo)葉 以最小的損失獲

11、得最大的能量； 對(duì)于葉輪后的導(dǎo)葉， 還有將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能的作 用。導(dǎo)葉設(shè)置如圖 4-9 所示。葉輪后設(shè)置導(dǎo)葉稱(chēng)后導(dǎo)葉。后導(dǎo)葉設(shè)置在軸流風(fēng)機(jī)和軸流泵中 普遍采用。葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉稱(chēng)為前導(dǎo)葉。目前，中、小型軸流風(fēng)機(jī)常采用前導(dǎo)葉裝置。在葉 輪前后均設(shè)置導(dǎo)葉是以上兩種型式的綜合， 可轉(zhuǎn)動(dòng)的前導(dǎo)葉還可進(jìn)行工況調(diào)節(jié)。 這種型式雖 然工作效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅適用于軸流風(fēng)機(jī)。第二節(jié) 離心風(fēng)機(jī)性能曲線離心風(fēng)機(jī)性能曲線，即壓力 p 、效率 、功率 N 與流量 Q 的關(guān)系曲線，與離心泵性能曲線的理論定性分析和實(shí)測(cè)性能曲線的討論是完全類(lèi)似的。但是， 由于流體的物理性質(zhì)的差異，使得在實(shí)際應(yīng)用中，離心風(fēng)機(jī)的性能

12、曲線與水泵有所不同。如離心風(fēng)機(jī)的靜壓、靜壓效 率曲線，離心風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能曲線，都在風(fēng)機(jī)中有重要的應(yīng)用。一、風(fēng)機(jī)的全壓與靜壓性能曲線1、風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓和動(dòng)壓水泵揚(yáng)程計(jì)算式是根據(jù)水泵進(jìn)出口的能量關(guān)系，對(duì)單位重量液體所獲得的能量建立的 關(guān)系式，即22H =（Z2 -Z1 ）m)22對(duì)于水泵，（ Z2 -Z1）+v2 v12 1 2g+ p2 p1 +v2 v1 g 2gp2 p1 。故在應(yīng)用中，水泵的揚(yáng)程即全壓等于靜壓， g也就是水泵單位重量液體獲得的總能量可用壓能表示。建立風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的能量關(guān)系式， 同氣體的位能 g (Z2 -Z1 )可以忽略， 得到單位容積氣體 所獲能量的表達(dá)式，即p p2

13、p122pst22v2 )-( pst12v1 ) (N/ )(41)即風(fēng)機(jī)全壓 p 等于風(fēng)機(jī)出口全壓p2 與進(jìn)口全壓 p1之差。風(fēng)機(jī)進(jìn)出口全壓分別等于各自的靜壓 p st2 pst2 與動(dòng)壓 2v1 、v22 之和。式（ 1）適用于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口不直接通大氣（即配置22有吸風(fēng)管和壓風(fēng)管） 的情況下， 風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的全壓計(jì)算公式。 該系統(tǒng)稱(chēng)為風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口聯(lián)合實(shí)驗(yàn)裝置，是風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)所采用的三種不同實(shí)驗(yàn)裝置之一。風(fēng)機(jī)的全壓 p是由靜壓 pst和動(dòng)壓 pd 兩部分組成。離心風(fēng)機(jī)全壓值上限僅為1500mm14710Pa），而出口流速可達(dá) 30m/s 左右；且流量 Q （即出口流速 v 2 ）越大，全壓

14、p 就越小。因此， 風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓不能忽略， 即全壓不等于靜壓。 例如， 當(dāng)送風(fēng)管路動(dòng)壓全部損失 （即 出口損失）的情況下，管路只能依靠靜壓工作。為此，離心風(fēng)機(jī)引入了全壓、靜壓和動(dòng)壓的 概念。風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓定義為風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓，即12pd pd2 2 v2 （N/ ） 風(fēng)機(jī)的靜壓定義為風(fēng)壓的全壓減去出口動(dòng)壓，即1 2 1 2pstppd2p 2v2pst2Pst12v1（N/ ）風(fēng)機(jī)的全壓等于風(fēng)機(jī)的靜壓與動(dòng)壓之和，即（42）43）p pst pd2(N/ )44)以上定義的風(fēng)機(jī)全壓 p，靜壓 pst 和動(dòng)壓 pd2 ，不但都有明確的物理意義；而且也是進(jìn)行 風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，表示風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的依據(jù)。2、風(fēng)機(jī)

15、的性能曲線從上述各風(fēng)壓的概念出發(fā)， 按照性能曲線的一般表示方法， 風(fēng)機(jī)應(yīng)具有 5 條性能曲線。（1）全壓與流量關(guān)系曲線（ p Q 曲線）；（2）靜壓與流量關(guān)系曲線（ pst Q 曲線）；（ 3） 軸功率與流量關(guān)系曲線 （ N Q 曲線）；（4）全壓效率與流量關(guān)系曲線 （ Q 曲線）；（ 5） 靜壓效率與流量關(guān)系曲線 （ st Q曲線）。5 條性能曲線中， pst Q 曲線與 st Q 曲線 是有別于水泵的兩條性能曲線。全壓效率計(jì)算方法同水泵，即PQ=Nu /N（45）u 1000N式中： p全壓（ N/）； Q 流量（ m3/s）； N 軸功率（ KW）。靜壓效率 st 定義為風(fēng)機(jī)的靜壓有效功

16、率與風(fēng)機(jī)的軸功率之比，即stNust /NpstQ1000N46)離心風(fēng)機(jī)性能曲線如圖 410 所示。4圖 410 典型后向葉輪離心通風(fēng)機(jī)的性能曲線圖411 5-48 型離心通風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能曲線二、風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲線1. 風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能系數(shù) 根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)的相似定律，與某一風(fēng)機(jī)保持工況相似的任一風(fēng)機(jī)（其性能參數(shù)均以下標(biāo)“ m”表示），在效率相等（m ）的條件下，相似三定律可分別表示為注意到，以葉輪外徑表示的幾何比尺D2D2m葉輪出口牽連速度u2D2n60，引入葉輪圓盤(pán)面積 A2D22。分別對(duì)上面3 個(gè)定律的表達(dá)式進(jìn)行無(wú)量綱化，并考慮到、 u2 、和QQm3nnm（4-7）2p2npmnmm(

17、4-8)3N5nNmnmm(4-9)A2 的關(guān)系，得到風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能系數(shù)。1）流量系數(shù) QQ3D2 n由流量相似定律表達(dá)式（ 4-7 ）有Qm3D 2m nm兩端同除 后寫(xiě)為4 60322mD2m nmQ2 D 2D2n4 60Qm4 60最后可得流量系數(shù)，這是一個(gè)與流量有關(guān)的無(wú)量綱數(shù)，即Qu 2 A2Qm常量u2m A2m4-10)式（ 4-10）表明，工況相似的風(fēng)機(jī)，其流量系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。流量系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)流量也大。2）壓力系數(shù) p由壓力相似定律表達(dá)式（ 4-8）有pm2D2m2nm2兩端同除 后寫(xiě)為60p2 D2n 60pm2D 2 m nm60最后可得壓力系數(shù)，這是一個(gè)

18、與壓力有關(guān)的無(wú)量綱數(shù)，即p p 2pm 2 常量（ 4-11 ）u 2mu 2m式（ 4-11）表明，工況相似的風(fēng)機(jī)，其壓力系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。壓力系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)的壓力也高。壓力系數(shù)也是風(fēng)機(jī)型號(hào)編制的依據(jù)之一。3）功率系數(shù) N 由功率相似定律表達(dá)式（ 4-9 ）有N Nm5 3 5 3D 2 n3mD2m nm兩端同除4 60后寫(xiě)為ND22D2n4 602D2mNm3D2mnm60最后可得功率系數(shù)，這是一個(gè)與功率有關(guān)的無(wú)量綱數(shù)，即Nu2 A2Nm3 mu2m常量A2m4-12)式（ 4-12）表明，工況相似的風(fēng)機(jī)，其功率系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。功率系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)的功率也大。（4

19、）效率 效率本身就是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，根據(jù)上述關(guān)系有pQ4-13)2 pQu2 u2 A2 pQNNNu2 A2 即效率就是無(wú)量綱的效率系數(shù)。因此凡是相似的風(fēng)機(jī)，不論其尺寸 K，它們的無(wú)量綱參數(shù)都相等。對(duì) 當(dāng)采用無(wú)量綱系數(shù)表示時(shí)， 該系列2風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能曲線無(wú)量綱性能參數(shù) Q、 p、 N也是相似特征數(shù)， 的大小，轉(zhuǎn)速的高低和流體密度的大小，在對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn) 于一系列的相似風(fēng)機(jī)， 每臺(tái)風(fēng)機(jī)都具有各自的性能曲線。所有對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)將重合為一個(gè)無(wú)量綱工況點(diǎn)， 該系列所有對(duì)應(yīng)性能曲線將重合為一條無(wú)量綱 性能曲線。因此，對(duì)于系列相似風(fēng)機(jī)的性能，可用一組無(wú)量綱性能曲線表示。圖 4-11 是 5-48 型風(fēng)機(jī)的無(wú)量

20、綱性能曲線。該曲線表示該型號(hào)中，幾何相似，但大小與 轉(zhuǎn)速都不相同的一系列風(fēng)機(jī)（即不同的機(jī)號(hào)）的無(wú)量綱性能曲線。目前，國(guó)產(chǎn)離心風(fēng)機(jī)的產(chǎn)品樣本， 都采用了無(wú)量綱性能曲線表示某一型號(hào)系列相似風(fēng)機(jī) （不同機(jī)號(hào)） 的共性。 無(wú)量綱性能曲線不僅是為了減少風(fēng)機(jī)性能圖的數(shù)量以簡(jiǎn)化表示， 而且 還便于對(duì)不同特性的各種系列風(fēng)機(jī)進(jìn)行比較和選型。無(wú)量綱性能參數(shù)與無(wú)量綱性能曲線， 在理論上也適用與水泵， 但是由于水泵的種類(lèi)繁多， 水泵本身還存在汽蝕問(wèn)題，因此水泵不采用無(wú)量綱性能曲線。三、風(fēng)機(jī)性能參數(shù)計(jì)算 1風(fēng)機(jī)性能參數(shù)與無(wú)量綱性能參數(shù) 無(wú)量綱參數(shù)都是幾個(gè)性能參數(shù)的無(wú)量綱組合， 同一無(wú)量綱參數(shù)可以由這些性能參數(shù)的不 同組

21、合而成。因此，相似系列風(fēng)機(jī)的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)雖然具有同一無(wú)量綱參數(shù)，但是，這些點(diǎn)的 性能參數(shù)并不相同。 利用無(wú)量綱性能曲線選擇風(fēng)機(jī)和對(duì)風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的校核， 都需根據(jù)無(wú)量 綱參數(shù)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n ，葉輪直徑 D 2 ，計(jì)算風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，全壓和功率。仍然采用無(wú)量綱參數(shù)Q、p、N 的表達(dá)式，并考慮葉輪圓盤(pán)面積 A2和葉輪出口牽連速度 u2的關(guān)系，可得風(fēng)量、全壓和功率的計(jì)算式。u2 A2 Q3nD23Q24.3(m3/s)4-14)2u2 pn2D22365(N/ )4-15)u23 A22 2 N100035n D22N8870000kw)4-16)p20 101.3 KPa，溫度1 即 D2 D2m 、n

22、nm 、m此時(shí)相似三定律為Q1 ； p ； N；Qm pm m N m m若標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)的風(fēng)機(jī)全壓為4-17)p20 ，空氣密度為 20 ；非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度為2非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的性能參數(shù)變換風(fēng)機(jī)性能參數(shù)風(fēng)壓是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的全壓。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是壓力t 20，相對(duì)濕度50% 的大氣狀態(tài)。一般風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是任一非標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)， 兩種狀態(tài)下的空氣物性參數(shù)不同。 空氣密度的變化將使標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)全壓也隨 之變化，在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下應(yīng)用風(fēng)機(jī)性能曲線時(shí)，必須進(jìn)行參數(shù)變換。相似定律表明，當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣狀態(tài)變化時(shí)，其相似條件滿足風(fēng)機(jī)全壓為 p ，則全壓關(guān)系有p2020 p(N/ )4-18）一

23、般風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)就是當(dāng)?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 p RT 有20 p20 T pa T20（4-19）式中 pa， ，T 是風(fēng)機(jī)在使用條件 （即當(dāng)?shù)卮髿鉅顟B(tài)） 下的當(dāng)?shù)卮髿鈮海?空氣密度和濕度。利用此式， 可將使用條件將式（ 4-19）代入式（ 4-18）可得p20T101325273 tp20 pp(N/)（4-20）paT20pa293pa ,T 下的風(fēng)機(jī)全壓p ，變換為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)p20,T20 下的風(fēng)機(jī)全壓 p20 。第三節(jié) 風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)在風(fēng)機(jī)的選型中有重要作用， 特別是對(duì)于種類(lèi)繁多的離心風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲 線的選型更為方便。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的概念同水泵比轉(zhuǎn)數(shù)，比轉(zhuǎn)數(shù)在應(yīng)用中

24、的意義也相同。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算公式為nsnQ34p204-21)(mmH 2o)。式中： n 轉(zhuǎn)速（ rpm）；Q流量（ /s）； p20 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)全壓目前，風(fēng)機(jī)型號(hào)編制中的比轉(zhuǎn)數(shù)，就是按式（4-21）和規(guī)定單位計(jì)算的結(jié)果。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù) ns 是對(duì)單個(gè)葉輪而言的，對(duì)于多級(jí)（級(jí)數(shù)為i ）風(fēng)機(jī)和雙吸風(fēng)機(jī)，其比轉(zhuǎn)數(shù)分別為i級(jí)風(fēng)機(jī)4-22)雙吸風(fēng)機(jī)nsnQ34p20ins（4-23）比轉(zhuǎn)數(shù)也是風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)之一。 前面對(duì)于性能參數(shù)的有關(guān)討論也同樣適用于比轉(zhuǎn) 數(shù)。另外，比轉(zhuǎn)數(shù) ns 的大小還與計(jì)算采用的單位有關(guān)，以下就這些問(wèn)題分別進(jìn)行討論。1）非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)工作的比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)的風(fēng)壓 p20 是標(biāo)準(zhǔn)

25、狀態(tài)進(jìn)氣時(shí)的全壓。當(dāng)為非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)氣時(shí)，應(yīng)按式（ 4-18）計(jì)算風(fēng)機(jī)在實(shí)際工作狀態(tài)下的比轉(zhuǎn)數(shù)，即nsnQ340.872nQ344-24)1.2式中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣密度 0 1.2 Kg/m 3。4-21）計(jì)算的風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的值與各物理量（ 2）風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)與單位制比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)有量綱的性能參數(shù)，所以按式（ 的單位有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n 的單位（ rpm ）和流量的單位 （Q3/s）保持不變時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù) ns的值僅與全壓 p20 的單位有關(guān)。我國(guó)風(fēng)機(jī)型號(hào)編制中的ns值，就是 p20采用工程單位制的結(jié)果，其單位是 kgf/m 2或 mmH2o。當(dāng) p20 采用國(guó)際單位制時(shí)， ns值也隨之改變。風(fēng)機(jī)全壓 p20 采

26、用國(guó)際單位制時(shí)應(yīng)為nsnQ34p209.8075.54 pn Q3 4p204-25)N/ 注意到 1 kgf/m 2= N/ =，則比轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)?-73 型普通通風(fēng)機(jī)，仍采用式 （4-14）和式（ 4-15）中的基本關(guān)系， 并注意到葉輪 u2D22n60A2D22 ，4即采用工程單位制的比轉(zhuǎn)數(shù)比采用國(guó)際單位制的比轉(zhuǎn)數(shù)大倍。如比轉(zhuǎn)數(shù) 73 是采用工程單位制計(jì)算的取值結(jié)果，當(dāng)p20 采用國(guó)際單位制時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)?，?風(fēng)機(jī)型號(hào)編制方法應(yīng)為 4-13 型風(fēng)機(jī)。（3）無(wú)量綱性能參數(shù)與比轉(zhuǎn)數(shù) 利用風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能曲線時(shí)，若能直接采用無(wú)量綱性能參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)將是很方便 的。為此，應(yīng)將比轉(zhuǎn)數(shù)公式，即式（4-2

27、1）中的參數(shù)用無(wú)量綱性能參數(shù)表示。則有以上關(guān)系代入式標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，60u2D2；Qu2 A2QD2 u2Q4； p202 20u2 p20 。4-21）中，ns np3Q4p2060u2 D22 u2QD2 4 2u2 p 3 420u2 p2030342034p200 1.2 Kg/m 3，則上式可寫(xiě)為ns當(dāng)風(fēng)機(jī)全壓采用國(guó)際單位制nsQ14.8 3 4 p20（N/ ）時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)還應(yīng)滿足式（ 4-25）的關(guān)系，則有Q82 3 4 p204-26)4-27)即利用風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)， 采用工程單位制的 ns值比國(guó)際單位制大 82 倍。如 4-73 型風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況 max 93%

28、下的無(wú)量綱性能參數(shù) Q=、 p =，則按式（ 4-27）計(jì)算的比轉(zhuǎn)數(shù) ns=。第四節(jié) 風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)及運(yùn)行一. 風(fēng)機(jī)裝置工況與求解水泵裝置工況的方法相同， 圖解風(fēng)機(jī)裝置工況仍然是目前普遍采用的方法。 風(fēng)機(jī) P Q 性能曲線表示風(fēng)機(jī)給單位容積氣體提供的能量與流量的關(guān)系；管路PQ 性能曲線表示管道系統(tǒng)單位容積氣體流動(dòng)所需要的能量與流量的關(guān)系， 這是兩條曲線的不同概念。 但是， 對(duì)風(fēng)機(jī)裝置來(lái)說(shuō)， 兩條曲線又相互聯(lián)系、 相互制約， 裝置工況即是風(fēng)機(jī)與管路的質(zhì)量平衡結(jié) 果；也是風(fēng)機(jī)與管路的能量平衡結(jié)果。1、風(fēng)機(jī)裝置的管路性能曲線 風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)是指風(fēng)機(jī)裝置中除風(fēng)機(jī)以外的全部管路及附件、 吸入裝置、 排出裝置

29、的總 和。風(fēng)機(jī)管路性能曲線是指單位容積氣體從吸入空間經(jīng)管路及附件送至壓出空間所需要的總 能量 pc（即全壓） 與管路系統(tǒng)輸送流量 Q 的關(guān)系曲線。 一般吸入空間及壓出空間均為大氣， 且氣體位能通常忽略，則管路性能曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為2(4-28)pc SpQ2 (N/ )式子中 SP 是管路系統(tǒng)的綜合阻力系數(shù) / ）。 SP 決定于管路系統(tǒng)的阻力特性，據(jù)管路系統(tǒng)的設(shè)置情況和阻力計(jì)算確定。式子（4-28）表示的管路性能曲線在 pc Q 坐標(biāo)2pc2u22u2 A2系中是一條通過(guò)原點(diǎn)的二次拋物線。全壓 p 表示風(fēng)機(jī)提供的總能量，但是用于克服 管路系統(tǒng)阻力的損失能量只能是全壓中靜壓能量。 因此，風(fēng)機(jī)裝

30、置工況的確定，有時(shí)需要用風(fēng)機(jī)的靜 壓與流量關(guān)系（ pST Q ）曲線來(lái)確定相應(yīng)的裝置 工況。此時(shí)，風(fēng)機(jī)裝置將出現(xiàn)全壓工況點(diǎn) N 和靜 壓工況點(diǎn) M ，如圖 4-12 所示，這是意義不同的 兩個(gè)工況點(diǎn)。2、無(wú)量綱管路性能曲線 離心風(fēng)機(jī)的性能曲線通常采用無(wú)量綱性能曲線表示（見(jiàn)圖 4-11），所以求解裝置工況需要采用與之圖 4-12相應(yīng)的無(wú)量綱管路性能曲線。為此，需對(duì)管路性能 曲線的方程式無(wú)量綱化，利用無(wú)量綱性能曲線同樣可圖解風(fēng)機(jī)裝置工況。對(duì)式（ 4-28）進(jìn)行無(wú)量綱化，有2 2 2 Sp u2uA22 (uQA )2 Sp A2 ( Q ) u2 u2A2pcSpA22M7 L3 L4 1L7 M

31、式中 u2 為葉輪出口牽連速度， A2 為葉輪圓盤(pán)面積， 為氣體密度。顯而易見(jiàn)， 2 u2同風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù) p ， pc2 同風(fēng)機(jī)的流量系數(shù) Q ，若 Sp A2 項(xiàng)用 表示，則上 u2式可寫(xiě)為2pcQ（4-29）式中 也是一個(gè)無(wú)量綱系數(shù)，若采用基本量綱進(jìn)行量綱分析，其量綱為圖 4-13式（4-29）就是管路無(wú)量綱性能曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其有與風(fēng)機(jī)相同的無(wú)量綱系數(shù) pc 、Q 和管路無(wú)量綱系數(shù) ?？梢钥闯?，式（ 4-29 ）表示的管路無(wú)量綱性能曲線，在pc Q 坐 標(biāo)系中仍然是一條通過(guò)原點(diǎn)的二次拋物線。利用無(wú)量綱性能曲線同樣可以圖解風(fēng)機(jī)裝置工 況，圖解所得無(wú)量綱性能參數(shù)同樣可以轉(zhuǎn)換為實(shí)際性能參數(shù)

32、。二、風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)與水泵工況調(diào)節(jié)相類(lèi)似， 風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)也可分為非變速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)兩種方式。 在非 變速調(diào)節(jié)中，又分為節(jié)流調(diào)節(jié)、分流調(diào)節(jié)、離心風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉輪調(diào)節(jié)，軸流風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉調(diào)節(jié) 等不同方法。1. 風(fēng)機(jī)入口節(jié)流調(diào)節(jié) 利用風(fēng)機(jī)進(jìn)口前設(shè)置的節(jié)流裝置來(lái)調(diào)節(jié)流量的方法，稱(chēng)為入口節(jié)流調(diào)節(jié)。因?yàn)楣?jié)流增加 了管路阻力， 所以也改變了管路性能曲線。 同時(shí)， 由于入口節(jié)流裝置一般安裝在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前 部位， 節(jié)流時(shí)其斷面速度非均勻分布， 直接影響到葉輪進(jìn)口的正常速度分布， 因此也改變了 風(fēng)機(jī)的性能曲線。節(jié)流調(diào)節(jié)后的裝置工況， 則由變化后的兩條性能曲線決定，如圖 4-13 所示。風(fēng)機(jī)裝置原工況點(diǎn)為 M ，流量 Qm

33、 ；采用 節(jié)流調(diào)節(jié)后流量減小為 QA ，其工況點(diǎn)為 A，調(diào)節(jié) 損失能量 H 1 。若采用出口節(jié)流調(diào)節(jié)，則工況點(diǎn)應(yīng)為 A , ，能量損失為 H2 。由于 H1< H2 ，所以入口節(jié)流調(diào)節(jié)適用于小型風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)。入口節(jié)流調(diào)節(jié)除了改變?nèi)~輪進(jìn)的速度分布之外，同時(shí)還降低了葉輪進(jìn)口部位的壓力，對(duì)于水泵增加 了汽蝕的危險(xiǎn)性，因此水泵不采用這種調(diào)節(jié)方法。2 . 風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)是離心風(fēng)機(jī)采用的一種主要調(diào)節(jié)方法，入口導(dǎo)流器及設(shè)置仍見(jiàn)圖 （4-5） 所示。 通常把導(dǎo)流器及進(jìn)氣箱都作為離心風(fēng)機(jī)的一個(gè)組成部分，利用改變?nèi)肟谌~輪的安裝角，來(lái)改變風(fēng)機(jī)的性能曲線并改變風(fēng)機(jī)裝置工況，達(dá)到風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)的目的

34、。入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的工作原理表明， 當(dāng)入口導(dǎo)葉的安裝角=0°時(shí)，入口導(dǎo)葉對(duì)葉輪進(jìn)口氣流基本上無(wú)作用，仍保持徑向流入狀態(tài)（即C1u 0 ）。當(dāng) >0°時(shí)，入口導(dǎo)葉將使氣流的進(jìn)口絕對(duì)速度產(chǎn)生圓周切向分量（即C1u 0 ），不再保持徑向流入狀態(tài)。入口導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流的這種作用稱(chēng)為“預(yù)旋” 。由葉片式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式 p （u2C2u u1C1u ） 可知，當(dāng) =0°時(shí)， pu2C2u ；當(dāng) >0°時(shí)， p（u2C2u u1C1u ），即預(yù)旋將使全壓減小，導(dǎo)致風(fēng)機(jī) P Q 曲線變陡。 由裝置工況分析可知， 入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性要好于出口 節(jié)流調(diào)節(jié)。

35、當(dāng)離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)流量較小時(shí)， 采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性與變速調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)。 同時(shí)，入口導(dǎo)流器構(gòu)造簡(jiǎn)單尺寸小，投資低；調(diào)節(jié)運(yùn)行可靠、方便，維修簡(jiǎn)單。因此入口導(dǎo) 流器調(diào)節(jié)方法在離心風(fēng)機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。與入口節(jié)流調(diào)節(jié)的分析相同，水泵很少采用入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)這種方式。只有在泵裝置具有 足夠的有效汽蝕余量， 以致采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)不會(huì)產(chǎn)生汽蝕時(shí)， 離心水泵和軸流泵還是可 以考慮采用這種調(diào)節(jié)方式的，因其經(jīng)濟(jì)性仍然是高于節(jié)流調(diào)節(jié)的。3、風(fēng)機(jī)（泵）的分流調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的分流調(diào)節(jié)就是把風(fēng)機(jī)輸出的部分流量通過(guò)分流管回流到吸入容器或引入管路， 并 且在分流管裝有閥門(mén)以調(diào)節(jié)分流流量的大小來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)裝置的流量， 這就是分流

36、調(diào)節(jié)， 如圖 4-14（ a）所示。風(fēng)機(jī)裝置分流調(diào)節(jié)的圖解工況如圖 4-14（ b）所示。與水泵不對(duì)稱(chēng)并聯(lián)圖解工況相同， 采用折引方法求解分流調(diào)節(jié)工況是可行的。首先，將公共管段 AB 視為風(fēng)機(jī)的組成部分，在 風(fēng)機(jī)的 PQ 曲線上每一點(diǎn)的壓力 P 減去對(duì)應(yīng)流量下的 AB段損失壓力 Sp Q 2 ，可得到折 pAB 引風(fēng)機(jī)性能曲線 p Q 。然后，作折引到管路性能曲線，即無(wú)公共管段AB，而由 BC與 BD管段直接并聯(lián)的管路曲線。風(fēng)機(jī)輸出段BC 的 pc1 Q 曲線是指分流管閥門(mén)全關(guān)時(shí)的管路性能曲線；分流段 BD的 pc2 Q曲線是指分流管閥門(mén)全開(kāi)的管路性能曲線。根據(jù)并聯(lián)管路工 作原理，對(duì) pc1

37、Q 曲線與 pc2 Q 曲線進(jìn)行等壓力下的流量疊加，得到折引管路性能曲線 pc Q 。曲線 p Q 與曲線 pc Q 的交點(diǎn) M即為裝置分流調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)。根據(jù)折引原理， 風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)為 M。從 M 點(diǎn)作水平線分別交 pc1 Q 曲線和 pc2 Q 曲線于 C1點(diǎn)和 C2點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的流量 QC1 就是風(fēng)機(jī)輸出的實(shí)際流量， QC2就是調(diào)節(jié)的分流流量。根據(jù)并聯(lián)工作原理，風(fēng)機(jī)流量 Q Qc1 Qc2 。當(dāng)分流管閥門(mén)全關(guān)時(shí)，其裝置工況點(diǎn)為 N，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為 N。顯然，從 N點(diǎn)到 M 點(diǎn)的各工況點(diǎn)，代表了分流管閥門(mén)從全關(guān)到全 開(kāi)時(shí)的全部分流調(diào)節(jié)工況。軸流式風(fēng)機(jī)采用分流調(diào)節(jié)方式要優(yōu)于節(jié)流調(diào)節(jié)， 其經(jīng)濟(jì)性要好

38、些。 離心式風(fēng)機(jī)采用分流 調(diào)節(jié)方式其經(jīng)濟(jì)性要低于節(jié)流調(diào)節(jié)方式。風(fēng)機(jī)分流調(diào)節(jié)原理也適用于并聯(lián)管路送風(fēng)裝置的工況確定。由圖4-14（ a）可見(jiàn)，分流管 BD 實(shí)際就是與管段 BC并聯(lián)的另一條管路。分流調(diào)節(jié)也適用于泵裝置的工況調(diào)節(jié)。因?yàn)楸貌荒懿捎萌肟诠?jié)流調(diào)節(jié)或入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)， 所以采用節(jié)流調(diào)節(jié)比風(fēng)機(jī)更為適宜。三、風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定工況運(yùn)行風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)呈現(xiàn)的是穩(wěn)定工況； 當(dāng)風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)或風(fēng)機(jī)使用欠妥時(shí)， 某些風(fēng)機(jī)就會(huì) 產(chǎn)生非穩(wěn)定工況， 風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定運(yùn)行將影響甚至破壞其正常工作。 與軸流泵相同， 軸流風(fēng)機(jī) 也具有駝峰形性能曲線， 其最大特點(diǎn)就是存在著運(yùn)行的不穩(wěn)定工作區(qū)， 風(fēng)機(jī)一旦進(jìn)入該區(qū)工 作，就會(huì)產(chǎn)生不同形

39、式的非穩(wěn)定工況，并表現(xiàn)出明顯的非正常工作的征兆。1、葉柵的旋轉(zhuǎn)脫流 軸流風(fēng)機(jī)葉輪均采用了翼型葉片， 氣體與翼型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是翼型繞流。 在翼型繞 流特性分析中， 定義相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與翼弦線 （即翼型前后緣曲率中心之連線） 的夾角為沖角 （或攻角），如圖 4-15 所示，沖角大小是影響機(jī)翼型繞流特性的最重要的因素。當(dāng)沖角為零 時(shí)，葉片產(chǎn)生較大的升力和較小的摩擦阻力。 當(dāng)沖角增大時(shí)， 葉片背水面尾部流動(dòng)產(chǎn)生分離， 外力有所增加而阻力（主要是形體阻力）的增加更大，葉片升阻比減小。當(dāng)沖角增大到某一 臨界值后，流動(dòng)分離點(diǎn)前移，分離區(qū)擴(kuò)大，致使升力明顯下降而阻力急劇增大。這種繞流現(xiàn) 象稱(chēng)為脫流（或失速）

40、 。對(duì)于依靠外力工作的軸流風(fēng)機(jī)，脫流是產(chǎn)生非穩(wěn)定工況的一個(gè)重要 原因。圖 4-15 圖 4-16 軸流風(fēng)機(jī)葉輪是由繞輪轂的若干個(gè)翼型組成的葉柵， 圖 4-16 所示為展開(kāi)后的平面葉柵， 葉片之間為氣流通道，如圖中標(biāo)示的1、 2、3。氣流在通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉柵時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脫流現(xiàn)象， 但這種脫流總是在某一個(gè)葉片首先發(fā)生， 并在該葉片背水面流道， 如圖中的流道 2 的后 部因渦流發(fā)生流動(dòng)阻塞。 2 流道因阻塞減小的流量將向相鄰的1、 3 流道分流，并與原有的流動(dòng)匯合使 1、 3 流道的流量增大。由于匯流改變了 1、3 流道的流動(dòng)狀況，也改變了 1、 3 流道的進(jìn)口流動(dòng)方向。 流道 2 向流道 1 的分流方向與

41、葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同， 將使葉片沖角減 小而抑止了脫流的發(fā)生； 與此相反流道 2 向流道 3 的分流方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反， 將使葉 片沖角增大而誘發(fā)了脫流的產(chǎn)生。 這樣，流道 1 就保持了正常的流動(dòng)狀況， 而流道 3 因脫流 而是非正常的流動(dòng)狀況。 與前面的分析完全相同， 當(dāng)流道 3 因脫流而發(fā)生流動(dòng)阻塞時(shí)， 也將 影響到 2、4流道的流動(dòng)， 抑止了 2 流道的脫流卻誘發(fā)了 4流道的脫流。 因?yàn)槿~輪是旋轉(zhuǎn)的，所以此過(guò)程是順序反復(fù)進(jìn)行的。 因此在旋轉(zhuǎn)葉輪中， 葉片脫流將沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向， 周 期性而持續(xù)地依次傳遞；這種脫流現(xiàn)象稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)脫流。旋轉(zhuǎn)脫流逆葉輪旋轉(zhuǎn)方向的角速度小于葉輪旋轉(zhuǎn)角速度（約

42、為轉(zhuǎn)速的30%-80%），脫流對(duì)葉片仍有很高的作用頻率。同時(shí)，脫流前后作用于葉片的壓力大小也有一定的變化幅度。 因此，旋轉(zhuǎn)脫流除了影響風(fēng)機(jī)正常工作，使其性能下降之外；還由于葉片受到一種 高 頻率， 有一定變幅的交變力作用， 而使葉片產(chǎn)生疲勞損壞； 當(dāng)這一交變力頻率等于或接近葉片的固 有頻率時(shí)，葉片將產(chǎn)生共振甚至使葉片斷裂。為防止軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫流， 應(yīng)在風(fēng)機(jī)選型和運(yùn)行中確保風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)不進(jìn)入風(fēng)機(jī)的不 穩(wěn)定工作區(qū)。2風(fēng)機(jī)的喘振風(fēng)機(jī)駝峰形性能曲線如圖 4-17 所示。根據(jù)圖解離 心泵裝置工況的能量平衡關(guān)系可知，圖中 K 點(diǎn)為臨界 點(diǎn)， K 點(diǎn)右側(cè)為風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)。 現(xiàn)對(duì)具有大容

43、量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)裝置，并且風(fēng)機(jī)在不穩(wěn) 定運(yùn)行的工作狀況進(jìn)行討論。駝峰形曲線和大容量管路是風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的必要件。 仍見(jiàn)圖 4-17，裝置原工況點(diǎn) A 為穩(wěn)定工況?，F(xiàn)在需要 流量減小至 Q Q K ，則工況點(diǎn)沿上升曲線 AK達(dá)到 K 點(diǎn)，該段變化保持穩(wěn)定工況。至 K 點(diǎn)后沿下降曲線 KD 變化，該段為不穩(wěn)定工作區(qū)，使風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)即刻降至 D 點(diǎn)， Q 0， p pD 。與此同時(shí)，管路性能也沿曲線 AK 變化，壓力上升至 p k ，由于管路容量大，其壓力圖 4-17不變。在風(fēng)機(jī)無(wú)流量輸出，并且管路壓力pk 大于風(fēng)機(jī)壓力pD 的條件下，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)正轉(zhuǎn)倒變化滯后于風(fēng)機(jī)工作不穩(wěn)定變化，所以管路壓力保持p kp

44、D 相等，倒流流量也等于零，流現(xiàn)象， 風(fēng)機(jī)跳至 C點(diǎn)工作。 由于管路流量輸出使其壓力下降， 倒流流量也隨之減小，風(fēng)機(jī)D 點(diǎn)跳Q P性能變化沿 CD線進(jìn)行。在 D 點(diǎn)，管路壓力與風(fēng)機(jī)壓力 風(fēng)機(jī)即無(wú)流量的輸出也無(wú)流量的輸入，但風(fēng)機(jī)仍然在持續(xù)運(yùn)行，故風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)又由 到 E 點(diǎn)。但是，由于外界所需風(fēng)量仍保持 Q QK ，所以上述過(guò)程將按 EKCD E的順 序周期性地反復(fù)進(jìn)行。以上討論也是對(duì)喘振機(jī)理的分析。當(dāng)具有大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)， 可能會(huì)出現(xiàn)流量壓力的大幅度 波動(dòng)，引起裝置的劇烈振動(dòng)，并伴隨有強(qiáng)烈的噪音，這種現(xiàn)象稱(chēng)為喘振。喘振將使風(fēng)機(jī)性能 惡化， 裝置不能保持正常的運(yùn)行工況，

45、當(dāng)喘振頻率與設(shè)備自振頻率相重合時(shí)， 產(chǎn)生的共振會(huì) 使裝置破壞。為了防止喘振的發(fā)生， 大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量避免采用駝峰形性能曲線； 在任何 條件下，裝置輸出的流量應(yīng)充分地大于臨界流量 QK ，決不允許出現(xiàn) Q Q K ；采用適當(dāng)?shù)?調(diào)節(jié)方法擴(kuò)大風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)；控制管路容積等措施都是有效的。3、風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的“搶風(fēng)”現(xiàn)象當(dāng)風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作也存在不穩(wěn)定區(qū)時(shí)， 將會(huì)影響風(fēng)機(jī)并聯(lián)的正常工況， 產(chǎn)生流量分配的偏 離，即“搶風(fēng)”現(xiàn)象。兩臺(tái)具有駝峰形曲線的風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作。 假定為同型號(hào)風(fēng)機(jī)， 性能曲線為 ( p Q) , ，用并聯(lián)性能曲線的方法作出并聯(lián)性能曲線(p Q) ，由于存在不同段曲線并聯(lián)的可能，因此

46、在 (p Q) 中出現(xiàn)了一個(gè)形狀的不穩(wěn)定工作區(qū)。風(fēng)機(jī)性能曲線及并聯(lián)性能曲線如圖 4-18 所示。當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)為 A 時(shí)，相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī) 均在 A1 點(diǎn)工作，風(fēng)機(jī)為穩(wěn)定運(yùn)行。若并聯(lián)風(fēng)機(jī) 在不穩(wěn)定的 區(qū)內(nèi)運(yùn)行，管路性能曲線與風(fēng)機(jī) 并聯(lián)性能曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，即 B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)。當(dāng)在 B 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)均在 B1 點(diǎn) 工作，風(fēng)機(jī)仍為穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)因各種因素不能維持在 這時(shí)相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)分別在 而流量小的風(fēng)機(jī)的工作在不穩(wěn)定區(qū)的 聯(lián)工況僅為暫時(shí)的平衡狀態(tài)，圖 4-18B 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，工況點(diǎn)將下移到的流量偏離， 一臺(tái)風(fēng)機(jī)流量很小甚至出現(xiàn)倒流； 風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的相互倒換， 即兩風(fēng)機(jī)大小流量互變。 聯(lián)運(yùn)

47、行，這是風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”現(xiàn)象機(jī)理的分析?！皳岋L(fēng)” 現(xiàn)象不僅影響了并聯(lián)裝置的正常工作，C 點(diǎn)，C1點(diǎn)工作， ，因此 C 點(diǎn)并 不僅產(chǎn)生較大 還客觀導(dǎo)致C1 點(diǎn)和 C2點(diǎn)。C2 點(diǎn)，由于一臺(tái)風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定區(qū)工作 隨時(shí)有被破壞的可能。 這種不穩(wěn)定的并聯(lián)工況， 同型號(hào)風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定并聯(lián)工況， 以上過(guò)程的反復(fù)進(jìn)行， 使風(fēng)機(jī)不能正常并流量大的這臺(tái)風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)的載或過(guò)載等不良后果。 因此， 應(yīng)盡量避免并聯(lián)風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行。而且還可能引起裝置的振動(dòng)， 電機(jī)的空如低負(fù)荷工作時(shí)應(yīng)采用單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行；也可采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方法等措施來(lái)防止“搶風(fēng)”現(xiàn)象的發(fā)生 。 水泵并聯(lián)運(yùn)行也存在著類(lèi)似的 “搶水” 現(xiàn)象， 除了上述的危害之外，

48、還可能引起泵的汽 蝕，具有更大的危害性。第五節(jié) 風(fēng)機(jī)選型方法及步驟一、離心通風(fēng)機(jī)型號(hào)表示方法 離心通風(fēng)機(jī)的全稱(chēng)包括名稱(chēng)、 型號(hào)、 機(jī)號(hào)、 傳動(dòng)方式、 旋轉(zhuǎn)方向和出風(fēng)口位置等六部分， 一般包括用途代號(hào)、壓力系數(shù)表示、比轉(zhuǎn)數(shù)表示、機(jī)號(hào)等基本內(nèi)容。用途代號(hào)以用途名稱(chēng)漢 語(yǔ)拼音字母首字表示，如“ G”和“ Y”分別代表鍋爐送風(fēng)和鍋爐引風(fēng)機(jī)；如“T”代表通用離心通風(fēng)機(jī)，一般可省略不寫(xiě)。壓力系數(shù)表示是風(fēng)機(jī)全壓系數(shù) p 乘以 10 并四舍五入取整得到的數(shù)字。比轉(zhuǎn)數(shù)表示是風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)ns 四舍五入取整得到的數(shù)字。機(jī)號(hào)為葉輪外徑的分米（dm ）數(shù)。如 Y42-2 73 N o 28 12 F型風(fēng)機(jī)，Y表示是一臺(tái)鍋

49、爐引風(fēng)機(jī)； 4-2 73為風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn) （即 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的壓力系數(shù)為，比轉(zhuǎn)數(shù)為73，葉輪為雙吸式； N o28 21 表示葉輪外徑D2 =（2850mm） ；F為雙支承聯(lián)軸器傳動(dòng)。 又如 N o型風(fēng)機(jī)， 無(wú)拼音頭表示是一臺(tái)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)； 4-68為風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)的壓力系數(shù)為。比轉(zhuǎn)數(shù)為68； N o表示葉輪外徑 D2=；D 為懸臂支承聯(lián)軸器傳動(dòng)。國(guó)家推廣的一般非專(zhuān)用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，其主要產(chǎn)品如表 4-1 所示。二、風(fēng)機(jī)選型方法在風(fēng)機(jī)應(yīng)用中， 除了滿足對(duì)其流量、 風(fēng)壓的要求之外， 還應(yīng)考慮對(duì)風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行的要求， 這是合理選擇風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要因素。 風(fēng)機(jī)性能是風(fēng)機(jī)合理選型的依據(jù)， 風(fēng)機(jī)性能的表示

50、方法 不同，風(fēng)機(jī)選型的方法也不同。（ 1）利用風(fēng)機(jī)性能表選擇風(fēng)機(jī) 這種方法與利用水泵性能表選擇水泵相同， 雖然簡(jiǎn)單方便， 但是不能準(zhǔn)確地確定風(fēng)機(jī)裝 置工況。 此方法也只適用于單一工況風(fēng)機(jī)的選擇， 難以對(duì)選擇進(jìn)行比較分析， 不能解決工況 調(diào)節(jié)問(wèn)題。（ 2）利用風(fēng)機(jī)性能曲線選擇風(fēng)機(jī) 這一方法與利用水泵性能曲線選擇水泵一樣，是一種最基本也比較簡(jiǎn)單的方法。此方 法便于工況調(diào)節(jié)的分析和調(diào)節(jié)參數(shù)的確定。利用性能曲線的比選性較差。（ 3）利用風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲線選擇風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)無(wú)量綱性能曲線是表示各種型式， 不同機(jī)號(hào)的系列風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱性能參數(shù)。 為了縮 小選擇的范圍，先選定風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n （在可能條件下盡量選擇

51、較高的轉(zhuǎn)速，但鍋爐引風(fēng)機(jī)， 排塵風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮高轉(zhuǎn)速的磨損問(wèn)題） 。由風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)和式（ ）或式（ ）計(jì)算風(fēng)機(jī) 的比轉(zhuǎn)數(shù) ns 。再由 ns 值查找離心風(fēng)機(jī)的無(wú)量綱曲線，找出與計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)最為接近并且本身 效率又較高的風(fēng)機(jī)作為選定的風(fēng)機(jī)型式。選定風(fēng)機(jī)型式后， 由相應(yīng)的無(wú)量綱性能曲線上查出最高效率點(diǎn) （即風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)） 的流量系數(shù) Q 和壓力系數(shù) p 。然后根據(jù)這兩個(gè)無(wú)量綱參數(shù)的定義式（4-10）和式（ 4-11），可以確定風(fēng)機(jī)葉輪外徑，也可根據(jù)式（4-14）和式（ 4-15）分別寫(xiě)出 D2 的計(jì)算式，即D2,Q24.32Q3nQ19.1pD2,pn20 p4-30)由以上兩式求出的葉輪外徑應(yīng)相等或

52、近似相等（查（4-31） p Q 圖的誤差所致） 。最后按照計(jì)算的葉輪外徑 D2 ，選擇最接近的風(fēng)機(jī)機(jī)號(hào)（即風(fēng)機(jī)葉輪外徑）。并根據(jù)所選擇的風(fēng)機(jī)型號(hào)，進(jìn)行風(fēng)機(jī)工作參數(shù)（即風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)）的校核。圖 4-19（4）利用風(fēng)機(jī)的性能選擇曲線選擇風(fēng)機(jī)這是風(fēng)機(jī)選擇中最常用的一種方法。選擇曲線是把同一相似系列，不同葉輪外徑D 2的每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的全壓 p，功率 N，轉(zhuǎn)速 n與流量的關(guān)系，在 p Q對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上所標(biāo)繪的 一系列線族，如圖 418 所示為 413 型風(fēng)機(jī)性能選擇曲線。選擇曲線圖中包含有D2 ，n和 N 的三組等值線族和一系列高效工作區(qū)的 p Q 線族。由于采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，三組等值線 族均為各自平行的直線，并規(guī)定高效區(qū)是效率達(dá)最高效率90%以上的工作區(qū)范圍。等 D2 線通過(guò)的性能曲線族，表示同一機(jī)號(hào)，不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)性能曲線。對(duì)任意一條 性能曲線來(lái)說(shuō)，其上各點(diǎn)的葉輪直徑D2 ，轉(zhuǎn)速 n 都是相同的，且等于最高效率點(diǎn)（設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的 D2 值和 n值。等 D2 線與等 n線在性能曲線上的交點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。等 N 線一般并不通過(guò)性能曲線的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，且性能曲線上各點(diǎn)的功率都不相等。根據(jù)風(fēng)機(jī)的選擇參數(shù)（ p, Q ），在選擇曲線圖上可找出相應(yīng)的工況點(diǎn)，若該點(diǎn)位