流體力學基礎3--離心式風機

1、 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院第四節(jié)第四節(jié) 離心式風機離心式風機44 風機的選型風機的選型 41 風機的結構與工作原理風機的結構與工作原理42 風機的性能參數(shù)與曲線風機的性能參數(shù)與曲線43 風機的工作點與工況調節(jié)風機的工作點與工況調節(jié) 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院 風機是給被輸送的流體提供能量的設備。目前風機是給被輸送的流體提供能量的設備。目前已系列化。已系列化。4.1 風機的結構與工作原理風機的結構與工作原理 1. 風機的

2、種類風機的種類 按用途分按用途分 通風機、鼓風機、壓縮機、真空機等通風機、鼓風機、壓縮機、真空機等 按結構分按結構分 葉片式：葉片式：離心式風機離心式風機，軸流式風機，軸流式風機 容積式：羅茨風機；容積式：羅茨風機； 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院離心式風機離心式風機 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院軸流式風機軸流式風機 工作工作 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學

3、院洛陽理工學院羅茨風機羅茨風機 工作工作 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院2. 離心式風機的結構離心式風機的結構1吸入口；吸入口； 2前盤；前盤；3葉片；葉片； 4機殼；機殼；5后盤；后盤； 6出口；出口；7截流板，風舌；截流板，風舌；8支架；支架； 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院吸入口：吸入口：使氣體以最小的阻力進入風機使氣體以最小的阻力進入風機圓筒式圓筒式錐筒式錐筒式曲線式曲線式 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系

4、院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院葉輪葉輪: 帶動流體做離心運動帶動流體做離心運動 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院機殼機殼 : 蝸殼狀，在最小的阻力下使流體動壓轉化為靜壓蝸殼狀，在最小的阻力下使流體動壓轉化為靜壓 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院3. 離心式風機的工作原理離心式風機的工作原理 葉輪隨轉軸旋轉時，葉葉輪隨轉軸旋轉時，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉而片間的氣體也隨葉輪旋轉而獲得慣性離心力，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殼，于是機出的氣體擠入機殼，于是機殼內的氣體壓強增高，最后殼內的氣體壓強增高，最后被導向出口排出。氣體被甩被導向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強出后，葉輪中心部分的壓強降低。外界氣體就能從風機降低。外界氣體就能從風機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。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院4.2 風機的性能參數(shù)及曲線風機的性能參數(shù)及曲線1 流

6、量流量Q：單位時間內風機所輸送的流體量，常用體積：單位時間內風機所輸送的流體量，常用體積流量表示，流量表示， 單位單位m3/s或或m3/ h 。2 風風壓壓pf：風機對單位體積流量所提供的有效能量，：風機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：風機在實際運轉中，由于存在各種能量損失，：風機在實際運轉中，由于存在各種能量損失，致使其實際致使其實際(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。效率與風機的類型、尺寸、加工精度、稱為效率。效率與風機的類型、

7、尺寸、加工精度、氣體流量和性質等因素有關。通常，小風機效率為氣體流量和性質等因素有關。通常，小風機效率為5070，而大型風機可達，而大型風機可達90%。 一、離心風機的性能參數(shù)一、離心風機的性能參數(shù) 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院4 軸功率軸功率N與有效功率與有效功率Ne：由電動機輸入風機軸的功由電動機輸入風機軸的功率。單位為率。單位為W或或kW。離心風機的有效功率是指氣體在。離心風機的有效功率是指氣體在單位時間內從葉輪獲得的能量，則有單位時間內從葉輪獲得的能量，則有eNQpQpNNe5 轉速轉速n:風機與風機

8、葉輪每分鐘的轉數(shù)即風機與風機葉輪每分鐘的轉數(shù)即“r/min”。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院二、離心風機的工作性能曲線二、離心風機的工作性能曲線 流量流量Q，風壓，風壓pf，功率，功率N，和效率，和效率是風機的是風機的主要性能參數(shù)，在額定轉數(shù)主要性能參數(shù)，在額定轉數(shù)n下，其下，其QH，QN，Q之間的關系曲線統(tǒng)稱特性曲線。之間的關系曲線統(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： 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：

9、羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院離心風機的軸功率隨流量的增大而上升。在離心風機的軸功率隨流量的增大而上升。在啟動啟動離心風機時，應離心風機時，應關閉風機的出口閥門關閉風機的出口閥門，以減少啟，以減少啟動電流，保護電機；動電流，保護電機； 離心風機銘牌性能參數(shù)離心風機銘牌性能參數(shù)最佳工況參數(shù)。最佳工況參數(shù)。離心風機應盡可能在高效區(qū)（在最高效率的離心風機應盡可能在高效區(qū)（在最高效率的92范圍內）工作。范圍內）工作。 注意注意：測定標準條件大氣壓強為：測定標準條件大氣壓強為101.325kpa、空、空氣溫度為氣溫度為20C。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系

10、 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院三、離心風機性能參數(shù)的換算（風機相似率）三、離心風機性能參數(shù)的換算（風機相似率） 當氣體性質（溫度、壓強）、風機的結構尺寸、風當氣體性質（溫度、壓強）、風機的結構尺寸、風機的轉速等參數(shù)任一個發(fā)生變化時，都會改變風機的性機的轉速等參數(shù)任一個發(fā)生變化時，都會改變風機的性能，此時需要對風機的性能參數(shù)或性能曲線進行換算。能，此時需要對風機的性能參數(shù)或性能曲線進行換算。1 氣體密度的影響當輸送介質的溫度和壓強改變時，風機的性能參數(shù)也發(fā)生相應的改變。當輸送介質的溫度和壓強改變時，風機的性能參數(shù)也發(fā)生相應的改變。00273101.325273tpBpt，且00Q

11、Q00273101.325273tNBNtB：當?shù)卮髿鈮簭?，單位為kPa； t：被輸送氣體的溫度，。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院2 離心風機轉速n的影響1122QnQn22121nnpp32121nnNN3 離心風機葉輪直徑的影響322DQQD222DDpp522DDNN離心風機的轉速變離心風機的轉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。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院4.3 風機的工作點與工

12、況調節(jié)風機的工作點與工況調節(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，用于補償管路兩端的高壓容器與低壓容器的壓強差 和克服氣體在管路中的流動阻力及由管道排出時的動壓頭。 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， 。7/kg mpSp 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院2、風機工作點、風機工作點 安裝于管路中的離心風機必須同時滿足管路特安

13、裝于管路中的離心風機必須同時滿足管路特性方程與風機的特性方程，所以風機的工作點為管性方程與風機的特性方程，所以風機的工作點為管路特性曲線和風機性能曲線的交點。路特性曲線和風機性能曲線的交點。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院3、穩(wěn)定工作點、穩(wěn)定工作點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，那個更做工作點，那個更穩(wěn)定穩(wěn)定？Why？ 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院4、工況調節(jié)、工況調節(jié)(1) 改變管路特性曲線

14、改變風機出口閥開度改變閥門開度時工作點變化 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，關小閥門，流量變小，如圖中曲線1所示。 優(yōu)點：采用閥門調節(jié)流量快速簡便，流量可連續(xù)變化，因而應用廣泛。 缺點：閥門關小時，不僅增大了管路系統(tǒng)流動阻力，而且使風機的效率下降，經濟上不太合理。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院21(2) 改變風機的性能曲線 改變風機的轉速，車削葉輪直徑均可改變風機的性能曲線，從而達到調節(jié)流量(同時改變壓頭)的目的。 改變風機轉速時的工作點變化 說明：12nnn優(yōu)點：

15、在一定范圍內能保持風機在高效區(qū)工作，能量利用較合適； 缺點：改變風機的轉速需配置變速裝置或價格昂貴的變速電機，車削葉輪又不太方便，生產上很少采用。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院(3) 風機的串并聯(lián)并聯(lián)風機的性能曲線可以這樣得到：依據(jù)圖上單臺風機特性曲線1上一系列坐標點，保持壓頭不變，而將流量加倍，連接一系列加倍橫標值的點便可得到兩臺風機并聯(lián)操作的合成特性曲線2。并聯(lián)風機的工作點由并聯(lián)性能曲線與管路特性曲線的交點決定。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機流量的兩倍，而并聯(lián)

16、壓頭略高于單臺風機的壓頭。并聯(lián)風機的總效率與單臺的效率相同。a. 離心風機的并聯(lián)離心風機的并聯(lián)離心風機的并聯(lián) PP并PPe - Qe 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院b. 離心風機的串聯(lián)離心風機的串聯(lián) 串聯(lián)風機的合成性能曲線可用圖上單臺風機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)風機的工作點由合成特性曲線與管路特性曲線交點來決定。由圖可見，兩臺風機串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺風機壓頭的兩倍，流量大于單臺風機的，串聯(lián)風機效率為Q串下單臺風機的效率。離心風機的串聯(lián) 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料

17、科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院4.4 風機的選型風機的選型(1)根據(jù)被輸送氣體的性質和操作條件，確定根據(jù)被輸送氣體的性質和操作條件，確定風機的類型；風機的類型；(2)根據(jù)工程計算獲得管路系統(tǒng)對風機提出的根據(jù)工程計算獲得管路系統(tǒng)對風機提出的流流量量Q和壓頭和壓頭p的要求，從風機的樣本、產品目錄的要求，從風機的樣本、產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)核定風機的軸功率。若輸送介質的密度與空核定風機的軸功率。若輸送介質的密度與空氣的密度相差較大，則要核算風機的軸功率。氣的密度相差較大，則要核算風機的軸功率。 材料工程基礎材料工程基礎院系：材料科學與工程系院系：材料科學與工程系 教師：羅偉教師：羅偉洛陽理工學院洛陽理工學院25已知：某地大氣壓為98.07kPa，輸送溫度為70C的空氣，風量為11500m3/h，管道阻力為200mmH2O，試選用風機、應配套的電機。解解：將輸送風量增加10作為選用時的依據(jù)。由于