風機基礎知識

關于風機基礎知識風機定義風機是一種品種繁多、應用廣泛的輸送氣體的通用機械。從能量觀點來分析，它是把原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機械。第2頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機分類按原理分類：1、容積式：往復式、回轉(zhuǎn)式

日常我們所說的羅茨風機就屬于回轉(zhuǎn)式的一種2、透平式：離心、軸流、混流、橫流透平式的共同特點是通過旋轉(zhuǎn)葉片把機械能轉(zhuǎn)變成氣體能量，因此又稱為葉片式機械。（此為我們常見的一種形式，也是我們要重點講解的）3、噴射式第3頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機分類按絕對排氣壓力分類：1、通風機：＜11.27×104Pa2、鼓風機：（11.27-34.2)×104Pa3、壓縮機：＞34.2×104Pa（僅供參考）第4頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機分類按用途分類工業(yè)鍋爐用風機地鐵隧道用風機一般通風排風用風機消防風機工業(yè)風機礦井風機第5頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機主要性能參數(shù)進口標準狀態(tài):進口壓力：1個標準大氣壓，即101325Pa，或760mmHg溫度：20℃相對濕度：50%一般我們常用的風機由于壓力溫度變化較小，所以可不考慮氣體由于溫度、壓力變化所產(chǎn)生的密度變化，可以按照標準狀態(tài)下空氣密度：1.2kg/m3來做計算。第6頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)流量Q定義：單位時間內(nèi)通過風機流道某一截面的氣體容積，故又稱容積流量單位：m3/s，m3/min，m3/h，CFM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第7頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)壓力1，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里也被稱為真空度。動壓Pd：該截面上氣體流動速度所產(chǎn)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第8頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)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，能量衰減的越快，所以對于風機來講，靜壓比是個非常重要的量值，表示為η=Pst/Pt。第9頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)功率1、有效功率Pe：風機所輸送氣體在單位時間內(nèi)從風機獲得的有效能量

Pe=Pt×Q/1000［kW］式中：Pt［Pa］，Q［m3/s］2、軸功率Psh：單位時間內(nèi)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(shù)的影響。第10頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)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第11頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)風機轉(zhuǎn)速n單位：r/min或rpm作用：風機所有性能參數(shù)均將隨轉(zhuǎn)速的變化而變化常用的電機轉(zhuǎn)速計算公式為，n=120f/p，n為轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，P為電機極數(shù)(常見2、4、6、8、10）電機直連風機的轉(zhuǎn)速為電機轉(zhuǎn)速，可通過改變電源頻率改變風機轉(zhuǎn)速。若是皮帶傳送可根據(jù)調(diào)節(jié)原、被動皮帶輪直徑比例改變風機轉(zhuǎn)速。第12頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)下圖中就是主要的測試風壓的參數(shù)第13頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機性能參數(shù)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，所以一般測量出風速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，然后得出頻譜圖，最后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，這個會在后面詳細講到。第14頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機相似理論相似條件1、幾何相似模型與實物幾何形狀相同，對應的線形長度成比例，對應角度相等2、運動相似模型與實物各對應點速度方向相同、大小成比例，對應各氣流角度相等，即對應點速度三角形相似3、動力相似模型與實物之間相對應的各種力方向相同、大小成比例一般對于一個特定類型的風機，都可以認定為相似風機，可以通過相似計算得出不同機號、不同轉(zhuǎn)速下的風機參數(shù)。第15頁,共46頁，2024年2月25日，星期天風機相似理論相似風機性能參數(shù)換算

假設某型風機參數(shù)分別為流量Q壓力P功率N轉(zhuǎn)速n效率η

需換算風機參數(shù)流量Qm壓力Pm功率Nm轉(zhuǎn)速nm效率ηm則二者之間的換算關系如下：第16頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共46頁，2024年2月25日，星期天軸流風機結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成及其作用：1、集流器---改善進口流場2、導流器---改善進口流場3、整流罩---改善進口流場4、機殼---約束流場5、葉輪：葉片、輪轂及其緊固件---能量轉(zhuǎn)換6、導葉---改善出口流場、回收扭速7、擴散筒---轉(zhuǎn)換動壓為靜壓第18頁,共46頁，2024年2月25日，星期天軸流風機結(jié)構(gòu)第19頁,共46頁，2024年2月25日，星期天軸流風機基本安裝方式1、立式安裝2、臥式安裝3、傾斜式安裝第20頁,共46頁，2024年2月25日，星期天軸流風機基本調(diào)節(jié)方式1、變轉(zhuǎn)速2、動葉靜態(tài)調(diào)節(jié)3、動葉動態(tài)調(diào)節(jié)第21頁,共46頁，2024年2月25日，星期天軸流風機原理及特點氣體沿軸向經(jīng)過集流器，在葉輪處收到葉輪沖擊而獲得到一定的動壓和靜壓，然后流入后導葉，導葉將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動能變?yōu)殪o壓能，最后，氣體經(jīng)過擴壓器將一部分軸向氣體動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，然后從擴壓器流出，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。第22頁,共46頁，2024年2月25日，星期天離心風機原理工作介質(zhì)軸向流入葉輪，進入葉片流道，轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪迸c風機軸的徑向運動；在葉片的作用下，介質(zhì)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，則可輸送介質(zhì)第23頁,共46頁，2024年2月25日，星期天離心風機結(jié)構(gòu)第24頁,共46頁，2024年2月25日，星期天離心風機的結(jié)構(gòu)根據(jù)動能轉(zhuǎn)換為勢能的原理,利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速,然后減速、改變流向，使動能轉(zhuǎn)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(jīng)葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器（蝸殼）。在蝸殼中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉(zhuǎn)換成壓力能。壓力增高主要發(fā)生在葉輪中，其次發(fā)生在擴壓過程。第25頁,共46頁，2024年2月25日，星期天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復雜的多，工藝上要求較高，根據(jù)葉輪出風口端的葉片角度可將風機葉輪分為前向型、徑向型、后向型。第26頁,共46頁，2024年2月25日，星期天管網(wǎng)的性能曲線管網(wǎng)：通風機所工作的系統(tǒng)，包括通風管道及其附件，如過濾器、換熱器、調(diào)節(jié)閥等。管網(wǎng)阻力：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。第27頁,共46頁，2024年2月25日，星期天管網(wǎng)阻力表達式管網(wǎng)阻力P=KQ2

式中：

P----管網(wǎng)阻力

K----管網(wǎng)總阻力系數(shù)，對于確定的管網(wǎng)，其阻力系數(shù)K也是確定的第28頁,共46頁，2024年2月25日，星期天通風機與管網(wǎng)的聯(lián)合工作1、氣體從通風機獲得能量，其壓力、流量之間的關系按通風機性能曲線變化。2、氣體通過管網(wǎng)，其壓力、流量關系又須遵循管網(wǎng)性能曲線。3、聯(lián)合工作的通風機、管網(wǎng)的性能關系：（1）通過通風機與不漏氣管網(wǎng)的氣體流量完全相等（2）通風機的全壓等于管網(wǎng)總阻力與出口動壓損失之和4、通風機在管網(wǎng)調(diào)試過程中通過調(diào)節(jié)管道阻力達到調(diào)節(jié)通風機性能的目的。第29頁,共46頁，2024年2月25日，星期天

聲學基礎

第30頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲學物理量周期T：完成一次振動的時間，s波長λ：相鄰密部之間的長度，m頻率f：每秒鐘的振動次數(shù)，Hz

一般人耳的聽覺范圍20Hz—20kHz聲速C：聲波在媒質(zhì)中的傳播速度，m/s

空氣中的聲速C=20.05*(273+t)1/2

其中t為空氣溫度，℃第31頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲學物理量的相互關系f=1/TC=λf第32頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲壓與聲功率聲壓p：聲波以疏密波的形式在大氣中傳播，使大氣壓強發(fā)生周期性的波動，在大氣壓上下的波動值稱為聲壓，Pa聲功率w：單位時間內(nèi)聲源輻射的總聲能量，W第33頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲級聲壓級LpLp=10lg(p/p0)2

其中p---有效聲壓

p0---聲壓基準值，2×10-5Pa聲功率級LwLw=10lg(w/w0)

其中w---聲功率

w0---聲功率基準值，10-12W第34頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲壓級與聲功率級的關系

Lw=Lp+10lgS聲功率是間接測量值聲壓級可以直接測量通過面積S和聲壓級可計算聲功率級第35頁,共46頁，2024年2月25日，星期天聲級分貝值簡便計算---加法

加入兩個不同的生源，其聲壓級分別為L1、L2，那么兩者疊加后的聲壓級L的計算公式可按照下表做簡單計算如L1≥L2，則L1、L2的疊加值L=L1+ΔLL1-L201234567891011ΔL32.52.11.81.51.210.80.60.50.40.3第36頁,共46頁，2024年2月25日，星期天噪音的測試與計算一般人耳能感受到的聲音頻率范圍在20~20000Hz之間，而風機的噪音頻率在50~10000Hz之間，所以在做風機噪音測試時，沒必要考慮以外的頻率段，所以為方便測試，該頻率范圍被分成24個獨立波段，稱為1/3倍頻帶。每3個1/3倍頻帶可以按照對數(shù)形式合成一個倍頻帶，所以在一般測試風機噪音時常常能看到8個不同的倍頻帶。第37頁,共46頁，2024年2月25日，星期天噪音的測試與計算測試風機過程中需要測試出8個不同倍頻帶上所有的聲能級，以下圖為例：第38頁,共46頁，2024年2月25日，星期天噪音的測試與計算在我們的選型文件中我們常?？吹竭@樣的表格

左邊8列數(shù)字從63~8000即為頻譜分析的八段音頻，均為測試值。下行數(shù)字即為不同音頻段下的聲能級，Lwa為聲功率級，dBA為聲壓級，Sones為響度，均為計算值，我們平時常說的風機噪音指的就是聲壓級dBA。第39頁,共46頁，2024年2月25日，星期天通風機噪音特性預算方法風機比A聲級LSA是指風機在單位流量單位壓力時輻射的A聲級，其與A聲級之間的換算公式如下

LA=LSA+10lgQVPtf2-19.8單位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(jié)構(gòu)樣式或同一系列的風