风机基础知识
一、风机的分类(按出口压力)
1、通风机通常指大气压为101325Pa,气温为20°C时,出口全压为15000Pa。
2、鼓风机指出口压力为116000~350000Pa。
(绝压)
3、压缩机指出口压力大于350000Pa。
(绝压)
用于供暖、通风、空调的风机,全压通常不超过3000Pa,我们所提供的风机属于通风机范畴,即通常所说的空调风机及工程风机。
二、基本术语:
标准状态空气——空气在20℃和压力101325Pa,湿度50%,质量密度1.2Kg/m
3的空气。
静压Ps——气流中某一点或充满气体的空间某点的绝对压力与大气压力的压差,没有方向性,与速度无关,是气流中潜能的量度。
为正值~负值。
单位Pa(N/
m 2
).
动压Pd——动压是将气体从零速度加速到某一速度所需的压力,与气流的动
能成正比。
动压只作用于气流方向,是正值。
动压Pd=ρV2/2其中V是气流速度,单位m/s。
单位Pa.
全压Pt——静压与动压的代数和。
是气流中存在的全部能量的量度。
单位Pa。
Pt=Ps+Pd
三、风机术语及参数:
气体体积流量Qv(立方米/秒)——通常指标准状态下的风机进口流量。
风机全压升Pt(Pa)——风机出口平均全压和风机进口平均全压的代数差。
是风机对气体施加的总机械能的量度。
风机静压升Ps——风机全压减去风机出口平均气流速度相当的动压,是气体克服管道阻力所需要的能量。
通风机效率——ηr是风机输出能量与输入能量之比。
ηr= Q×Pt×k/(1000×N r)
通风机整机效率——ηe是风机输出能量与整机输入能量之比。
ηe= Q×Pt×k/(1000×N e)
式中:Q为流量(立方米/秒); Pt为全压(Pa);k为压缩性系数;N r为内
功率;N e为轴功率;k为压缩性系数,通常情况下空调风机及工程风机不考虑,即k取1。
1
风机的噪声:,一般用声功率级及倍频程声功率级,单位dB(分贝)常用A计权噪声级表示,dB(A)(分贝),A计权噪声压级比较符合人耳感知的噪声。
8倍频程——噪声含有不同的频率成分,大多数感兴趣的频率在50Hz~ 20000Hz,将噪声频率范围划分成多个范围——称为频带,频带的频率范围——称为
带宽。
相临的两个频带的中心频率之比为2,称为倍频。
常用的是8倍频程,即将噪声频率划分为8个倍频带,中心频率和带宽如下表:
中心频率Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
带宽Hz 45~90 90~
180 180~
355
355~
710
710~
1400
1400~
2800
2800~
5600
5600~
11200
四、风机分类:
通常按叶轮不同分为离心风机和轴流风机以及混流风机。
1、离心风机:
前向叶轮:出口角大于90°,压力系数较高,比转速较小,风机的特性曲线较陡,整条特性曲线上功率变化较大。
空调前向风机也称为多翼风机,叶片数量较多(几十片),叶片厚度薄。
容易过载,与后倾风机相比,同样压力和流量时,转速和噪音低。
适合大流量,中等压力应用场合。
图1为前向风机的叶轮。
图2为前向风机。
图1 图2
后向叶轮:出口角小于90°,同等转速下压力比前向风机要低,比转速较大,特性曲线较平坦,整条特性曲线上功率变化比前向风机小,效率教高。
叶片数量少(通常不超过16片)。
转速高,不容易过载。
图3为后倾叶轮,图4为后倾风机。
图3 图4
按叶片横截面形状,后向叶轮又可分为:
平板;园弧板;机翼型叶片;
径向叶轮:出口角等于90°,通常用于气体含尘量较大的场合。
离心风机基本结构:(见附图)
主要零部件:叶轮、机壳、进风口、进气箱、调节门、出口扩压器、主轴、轴承座、联轴器(皮带轮)等组成。
叶轮---通过旋转对气体做功,使气体获得动能和静压能,气体离开叶轮后仍具有一定的速度进入机壳。
机壳---气体离开叶轮进入机壳,在机壳中速度降低,将部分动压能转换为静压能而离开通风机,进入系统。
进风口(集流器)--- 作用是保证气流能均匀地充满叶轮进口截面,降低流动损失。
进气箱---当通风机进风口之前需接弯管,将使叶轮进口截面上的气流更不均匀,因此在进风口之前增设进气箱,以改善气流的流动状况。
调节门---调节性能,扩大通风机的使用范围,一般有导叶调节和挡板调节。
出口扩压器---为了更有效增加静压,降低出口速度,在蜗壳出口处增设扩压角θ,θ一般取6~10°,长度不超过1.5D。
主轴---传递动力,通常取中碳调质钢。
一般要计算刚度和强度。
联轴器---传递动力,弹性联轴器、刚性联轴器、刚挠性联轴器。
皮带轮---传递动力。
2、轴流风机,气流轴向进轴向出,与离心相比,噪声高,风量大,压力低。
轴流风机叶型
机翼型叶片叶轮,风量大,压力较高,高效率。
镰刀型叶片叶轮,特点是噪声较低。
增弧型对称叶片,适用于射流风机。
减弧型对称叶片,适用于可逆风机。
机翼型叶片镰刀型叶片轴流风机
轴流风机基本结构:(见附图)
主要零部件:叶轮、机壳、集流器、导叶、进气箱、调节门、出口扩压器、主轴、轴承座、联轴器等组成
3、混流风机,是为了提高轴流风机的压力,将叶片变异(子午加速),轮毂为圆锥型,气流沿倾斜方向流出叶轮,压力比轴流风机高,流量比离心风机大。
混流风机结构:(见附图)
五、风机性能曲线:下图为轴流和离心风机性能曲线
轴流风机性能曲线离心风机性能曲线
性能曲线表示风机在一定转速时,流量与压力、效率、功率的关系。
横坐标表示流量,纵坐标表示压力。
五、通风机无因次参数
1、压力系数:
P-=Pt/(ρ×U22 )
Pt为全压升(Pa);ρ为空气密度(kg/立方米),标态时取1.2;U2叶轮出口速度(米/秒),一般取叶片处切向速度。
U2=(π×D×n)/60 n为通风机转速(转/分)。
2、流量系数:
Q-=4Qv/(π×D22
×U2)
Qv为体积流量(立方米/秒);D2叶片外经(米)。
3、功率系数:
N-=(Q-×P-)/ η
η为全压效率
4、比转速:
n s=5.54×n×Qv (1/2)
/ Pt
(3/4)
单进风风机
n s=5.54×n×(Qv/2)(1/2)
/ Pt
(3/4)
双进风风机
Qv为体积流量(立方米/秒);Pt为标准状态下(最高效率点)的通风机升压(Pa);n为通风机转速(转/分);
相似风机它的压力系数、流量系数、功率系数、比转速是相同的,反之不一定成立。
六、通风机的相似换算(两台相似的通风机可以通过以下换算)
1、流量换算:
Qv=Qv′×(n/n′)×(D/D′)
3
2、全压换算:
Pt=Pt′×(ρ/ρ′)×(n/n′)2
×(D/D′)
2
3、内功换算:
Nr=Nr′×(ρ/ρ′)×(n/n′)3
×(D/D′)
5
式中:Qv为体积流量(立方米/秒);n为转速(转/分);D为叶轮外经(米); Pt为全压(Pa);ρ为空气密度(kg/立方米);N r为风机内功率(kw)。
一、风机故障及原因
1、轴承箱或风机剧烈振动
a、叶轮变形或转子不平衡;
b、风机皮带轮倾斜,风机轴与电机轴不同心,联轴器歪斜;
c、基础刚性不够;
d、轴承箱螺栓松动;
e、轴承损坏;
f、风机进出口管道安装不良;
g、风机出口弯道离风机太近。
h、系统阻力太大或进、出口阀门没有打开。
2、轴承温度过高
a、轴承箱剧烈振动
b、轴承箱内孔变形及内孔尺寸太大或太小
c、轴承缺油、润滑油含水或变质
d、前后轴承不同心
e、轴承损坏
3、电机电流过大或电机温升过高
a、风机偏离性能点
b、介质密度过大
c、电机输入电压过低或电源单相断电
e、受轴承箱剧烈振动的影响
4、轴承箱漏油
a、轴承箱油位过高
b、轴承箱密封损坏
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