流體力學(xué)基礎(chǔ)3--離心式風(fēng)機(jī)

1、 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院第四節(jié)第四節(jié) 離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)44 風(fēng)機(jī)的選型風(fēng)機(jī)的選型 41 風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理42 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與曲線風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與曲線43 風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)與工況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)與工況調(diào)節(jié) 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院 風(fēng)機(jī)是給被輸送的流體提供能量的設(shè)備。目前風(fēng)機(jī)是給被輸送的流體提供能量的設(shè)備。目前已系列化。已系列化。4.1 風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 1. 風(fēng)機(jī)的

2、種類風(fēng)機(jī)的種類 按用途分按用途分 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空機(jī)等通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空機(jī)等 按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分 葉片式：葉片式：離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)，軸流式風(fēng)機(jī)，軸流式風(fēng)機(jī) 容積式：羅茨風(fēng)機(jī)；容積式：羅茨風(fēng)機(jī)； 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī) 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院軸流式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī) 工作工作 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)

3、院洛陽理工學(xué)院羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī) 工作工作 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院2. 離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1吸入口；吸入口； 2前盤；前盤；3葉片；葉片； 4機(jī)殼；機(jī)殼；5后盤；后盤； 6出口；出口；7截流板，風(fēng)舌；截流板，風(fēng)舌；8支架；支架； 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院吸入口：吸入口：使氣體以最小的阻力進(jìn)入風(fēng)機(jī)使氣體以最小的阻力進(jìn)入風(fēng)機(jī)圓筒式圓筒式錐筒式錐筒式曲線式曲線式 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系

4、院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院葉輪葉輪: 帶動流體做離心運(yùn)動帶動流體做離心運(yùn)動 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院機(jī)殼機(jī)殼 : 蝸殼狀，在最小的阻力下使流體動壓轉(zhuǎn)化為靜壓蝸殼狀，在最小的阻力下使流體動壓轉(zhuǎn)化為靜壓 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院3. 離心式風(fēng)機(jī)的工作原理離心式風(fēng)機(jī)的工作原理 葉輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉葉輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而片間的氣體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)而獲得慣性離心力，并

5、使氣體獲得慣性離心力，并使氣體從葉片間的出口甩出。被甩從葉片間的出口甩出。被甩出的氣體擠入機(jī)殼，于是機(jī)出的氣體擠入機(jī)殼，于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，最后殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出口排出。氣體被甩被導(dǎo)向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)降低。外界氣體就能從風(fēng)機(jī)降低。外界氣體就能從風(fēng)機(jī)的吸入口通過葉輪前盤中央的吸入口通過葉輪前盤中央的孔口吸入，源源不斷地輸?shù)目卓谖?，源源不斷地輸送氣體。送氣體。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院4.2 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)及曲線風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)及曲線1 流

6、量流量Q：單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)所輸送的流體量，常用體積：單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)所輸送的流體量，常用體積流量表示，流量表示， 單位單位m3/s或或m3/ h 。2 風(fēng)風(fēng)壓壓pf：風(fēng)機(jī)對單位體積流量所提供的有效能量，：風(fēng)機(jī)對單位體積流量所提供的有效能量， 單位為單位為pa。3 效率效率：風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于存在各種能量損失，：風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于存在各種能量損失，致使其實(shí)際致使其實(shí)際(有效有效)壓頭和流量均低于理論值，而輸壓頭和流量均低于理論值，而輸入的功率比理論值為高。反映能量損失大小的參數(shù)入的功率比理論值為高。反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。效率與風(fēng)機(jī)的類型、尺寸、加工精度、稱為效率。效率與風(fēng)機(jī)的類型、

7、尺寸、加工精度、氣體流量和性質(zhì)等因素有關(guān)。通常，小風(fēng)機(jī)效率為氣體流量和性質(zhì)等因素有關(guān)。通常，小風(fēng)機(jī)效率為5070，而大型風(fēng)機(jī)可達(dá)，而大型風(fēng)機(jī)可達(dá)90%。 一、離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)一、離心風(fēng)機(jī)的性能參數(shù) 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院4 軸功率軸功率N與有效功率與有效功率Ne：由電動機(jī)輸入風(fēng)機(jī)軸的功由電動機(jī)輸入風(fēng)機(jī)軸的功率。單位為率。單位為W或或kW。離心風(fēng)機(jī)的有效功率是指氣體在。離心風(fēng)機(jī)的有效功率是指氣體在單位時(shí)間內(nèi)從葉輪獲得的能量，則有單位時(shí)間內(nèi)從葉輪獲得的能量，則有eNQpQpNNe5 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n:風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)

8、葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即“r/min”。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院二、離心風(fēng)機(jī)的工作性能曲線二、離心風(fēng)機(jī)的工作性能曲線 流量流量Q，風(fēng)壓，風(fēng)壓pf，功率，功率N，和效率，和效率是風(fēng)機(jī)的是風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)，在額定轉(zhuǎn)數(shù)主要性能參數(shù)，在額定轉(zhuǎn)數(shù)n下，其下，其QH，QN，Q之間的關(guān)系曲線統(tǒng)稱特性曲線。之間的關(guān)系曲線統(tǒng)稱特性曲線。Qpf 工況曲線；工況曲線；QN 功率性能曲線；功率性能曲線；Q 效率曲線：效率曲線： 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：

9、羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院離心風(fēng)機(jī)的軸功率隨流量的增大而上升。在離心風(fēng)機(jī)的軸功率隨流量的增大而上升。在啟動啟動離心風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)的出口閥門關(guān)閉風(fēng)機(jī)的出口閥門，以減少啟，以減少啟動電流，保護(hù)電機(jī)；動電流，保護(hù)電機(jī)； 離心風(fēng)機(jī)銘牌性能參數(shù)離心風(fēng)機(jī)銘牌性能參數(shù)最佳工況參數(shù)。最佳工況參數(shù)。離心風(fēng)機(jī)應(yīng)盡可能在高效區(qū)（在最高效率的離心風(fēng)機(jī)應(yīng)盡可能在高效區(qū)（在最高效率的92范圍內(nèi)）工作。范圍內(nèi)）工作。 注意注意：測定標(biāo)準(zhǔn)條件大氣壓強(qiáng)為：測定標(biāo)準(zhǔn)條件大氣壓強(qiáng)為101.325kpa、空、空氣溫度為氣溫度為20C。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系

10、 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院三、離心風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的換算（風(fēng)機(jī)相似率）三、離心風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的換算（風(fēng)機(jī)相似率） 當(dāng)氣體性質(zhì)（溫度、壓強(qiáng)）、風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)當(dāng)氣體性質(zhì)（溫度、壓強(qiáng)）、風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化時(shí)，都會改變風(fēng)機(jī)的性機(jī)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)任一個(gè)發(fā)生變化時(shí)，都會改變風(fēng)機(jī)的性能，此時(shí)需要對風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)或性能曲線進(jìn)行換算。能，此時(shí)需要對風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)或性能曲線進(jìn)行換算。1 氣體密度的影響當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度和壓強(qiáng)改變時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的改變。當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度和壓強(qiáng)改變時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的改變。00273101.325273tpBpt，且00Q

11、Q00273101.325273tNBNtB：當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)，單位為kPa； t：被輸送氣體的溫度，。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院2 離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的影響1122QnQn22121nnpp32121nnNN3 離心風(fēng)機(jī)葉輪直徑的影響322DQQD222DDpp522DDNN離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大于化不大于20。葉輪直徑的車削葉輪直徑的車削不大于不大于20。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院4.3 風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)與工

12、況調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)與工況調(diào)節(jié)1、管路特性曲線、管路特性曲線2pppS Q 管路特性方程式一般情況下，維持流體在管路中流動消耗的能量，用于補(bǔ)償管路兩端的高壓容器與低壓容器的壓強(qiáng)差 和克服氣體在管路中的流動阻力及由管道排出時(shí)的動壓頭。 管路兩端的壓差， ；pap管路中流體的體積流量， ；Q3/ms 管路在流量時(shí)需要提供的總壓頭， ； pap阻抗，與管路系統(tǒng)的沿程阻力與局部阻力以及幾何形狀有關(guān)， 。7/kg mpSp 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院2、風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)、風(fēng)機(jī)工作點(diǎn) 安裝于管路中的離心風(fēng)機(jī)必須同時(shí)滿足管路特安

13、裝于管路中的離心風(fēng)機(jī)必須同時(shí)滿足管路特性方程與風(fēng)機(jī)的特性方程，所以風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)為管性方程與風(fēng)機(jī)的特性方程，所以風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)為管路特性曲線和風(fēng)機(jī)性能曲線的交點(diǎn)。路特性曲線和風(fēng)機(jī)性能曲線的交點(diǎn)。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院3、穩(wěn)定工作點(diǎn)、穩(wěn)定工作點(diǎn)ABABOR根據(jù)定義，根據(jù)定義，A和和B都可以看都可以看做工作點(diǎn)，那個(gè)更做工作點(diǎn)，那個(gè)更穩(wěn)定穩(wěn)定？Why？ 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院4、工況調(diào)節(jié)、工況調(diào)節(jié)(1) 改變管路特性曲線

14、改變風(fēng)機(jī)出口閥開度改變閥門開度時(shí)工作點(diǎn)變化 開大閥門，使值變小，管路特性曲線變平坦，使流量增大，如圖中曲線2所示；反之，關(guān)小閥門，流量變小，如圖中曲線1所示。 優(yōu)點(diǎn)：采用閥門調(diào)節(jié)流量快速簡便，流量可連續(xù)變化，因而應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)：閥門關(guān)小時(shí)，不僅增大了管路系統(tǒng)流動阻力，而且使風(fēng)機(jī)的效率下降，經(jīng)濟(jì)上不太合理。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院21(2) 改變風(fēng)機(jī)的性能曲線 改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，車削葉輪直徑均可改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量(同時(shí)改變壓頭)的目的。 改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)的工作點(diǎn)變化 說明：12nnn優(yōu)點(diǎn)：

15、在一定范圍內(nèi)能保持風(fēng)機(jī)在高效區(qū)工作，能量利用較合適； 缺點(diǎn)：改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速需配置變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電機(jī)，車削葉輪又不太方便，生產(chǎn)上很少采用。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院(3) 風(fēng)機(jī)的串并聯(lián)并聯(lián)風(fēng)機(jī)的性能曲線可以這樣得到：依據(jù)圖上單臺風(fēng)機(jī)特性曲線1上一系列坐標(biāo)點(diǎn)，保持壓頭不變，而將流量加倍，連接一系列加倍橫標(biāo)值的點(diǎn)便可得到兩臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)操作的合成特性曲線2。并聯(lián)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)由并聯(lián)性能曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)決定。由圖可見，由于流量加大使管路流動阻力加大。因此，并聯(lián)后的總流量必低于單臺風(fēng)機(jī)流量的兩倍，而并聯(lián)

16、壓頭略高于單臺風(fēng)機(jī)的壓頭。并聯(lián)風(fēng)機(jī)的總效率與單臺的效率相同。a. 離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián)離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián)離心風(fēng)機(jī)的并聯(lián) PP并PPe - Qe 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院b. 離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián)離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián) 串聯(lián)風(fēng)機(jī)的合成性能曲線可用圖上單臺風(fēng)機(jī)特性曲線保持流量不變，壓頭加倍的方法合成曲線2。 同樣，串聯(lián)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)由合成特性曲線與管路特性曲線交點(diǎn)來決定。由圖可見，兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺風(fēng)機(jī)壓頭的兩倍，流量大于單臺風(fēng)機(jī)的，串聯(lián)風(fēng)機(jī)效率為Q串下單臺風(fēng)機(jī)的效率。離心風(fēng)機(jī)的串聯(lián) 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料

17、科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院4.4 風(fēng)機(jī)的選型風(fēng)機(jī)的選型(1)根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件，確定根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件，確定風(fēng)機(jī)的類型；風(fēng)機(jī)的類型；(2)根據(jù)工程計(jì)算獲得管路系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)提出的根據(jù)工程計(jì)算獲得管路系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)提出的流流量量Q和壓頭和壓頭p的要求，從風(fēng)機(jī)的樣本、產(chǎn)品目錄的要求，從風(fēng)機(jī)的樣本、產(chǎn)品目錄或系列特性曲線選出合適的型號；或系列特性曲線選出合適的型號； (3)核定風(fēng)機(jī)的軸功率。若輸送介質(zhì)的密度與空核定風(fēng)機(jī)的軸功率。若輸送介質(zhì)的密度與空氣的密度相差較大，則要核算風(fēng)機(jī)的軸功率。氣的密度相差較大，則要核算風(fēng)機(jī)的軸功率。 材料工程基礎(chǔ)材料工程基礎(chǔ)院系：材料科學(xué)與工程系院系：材料科學(xué)與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學(xué)院洛陽理工學(xué)院25已知：某地大氣壓為98.07kPa，輸送溫度為70C的空氣，風(fēng)量為11500m3/h，管道阻力為200mmH2O，試選用風(fēng)機(jī)、應(yīng)配套的電機(jī)。解解：將輸送風(fēng)量增加10作為選用時(shí)的依據(jù)。由于