第六章 通风风机

1、主要内容主要内容 风机的分类风机的分类 离心风机和轴流风机原理；离心风机和轴流风机原理； 风机的性能及特性曲线；风机的性能及特性曲线；风机在通风系统中的运行规律；风机在通风系统中的运行规律；风机的选择计算。风机的选择计算。 1.1.按风压分按风压分 根据风机的压力根据风机的压力, , 可将风机分为可将风机分为 低低压风机、中压风机和高压风机。压风机、中压风机和高压风机。其其压力范围如下压力范围如下: : 低压低压: : 风机全压风机全压 H 1000PaH 1000Pa 中压中压: 1000: 1000Pa H 3000PaPa H 3000Pa 高压高压: 3000: 3000Pa H 15

2、000 PaPa 90 90(90(90 160160) )叶片出口沿径向安装叶片出口沿径向安装, ,= 90= 90叶片弯叶片弯曲方向曲方向与旋转与旋转方向相方向相反反, , 9090(2(20 0 7070) )离心风机的传动形式离心风机的传动形式风机结构及原理风机结构及原理- -轴流风机轴流风机轴流风机的轴流风机的基本组成基本组成: :1-1-集风器集风器2-2-叶轮叶轮3-3-导叶导叶4-4-扩散筒扩散筒轴流风机结构简图轴流风机结构简图风机结构及原理风机结构及原理- -轴流风机轴流风机 集集风器的作用风器的作用是减少入口风流的阻力；是减少入口风流的阻力； 叶叶轮的作用轮的作用是是, ,

3、 叶轮旋转时叶片冲击空叶轮旋转时叶片冲击空气气, , 使空气获得一定的速度和风压；使空气获得一定的速度和风压； 导导叶的作用叶的作用扭转从叶轮流出的旋转气流扭转从叶轮流出的旋转气流, , 使一部分偏转气流动能变为静压能使一部分偏转气流动能变为静压能, , 同同时可减少因气流旋转而引起的阻力损失时可减少因气流旋转而引起的阻力损失 扩散筒的作用扩散筒的作用是将一部分轴向气流动能是将一部分轴向气流动能转变为静压能。转变为静压能。轴流风机的原理轴流风机的原理叶片的旋转使空气受到冲击叶片的旋转使空气受到冲击力力, , 从而使空气获得一定的从而使空气获得一定的速度和风压速度和风压, , 并由导叶和扩并由导

4、叶和扩散筒将部分动能转变为静压散筒将部分动能转变为静压, , 从而使风机出口具有一定的从而使风机出口具有一定的风速和风压。风速和风压。轴流风机的主要结构参数轴流风机的主要结构参数 叶轮外径叶轮外径D D 叶轮轮毂直叶轮轮毂直径径d d 叶片的安装叶片的安装角角, , 安装安装角角一般为一般为1010、1515、2020、2525、3030、3535叶片安装角叶片安装角1-1-叶片叶片2-2-导叶导叶3-3-轮毂轮毂dD轴轴流风机结构型式及传动方式流风机结构型式及传动方式传动方式传动方式结构结构型式型式对旋式轴流风机对旋式轴流风机 对旋式轴流风机与普通型轴流风机的不同对旋式轴流风机与普通型轴流风

5、机的不同之处是没有静叶，仅由动叶构成。两级动之处是没有静叶，仅由动叶构成。两级动轮分别由两个不同旋转方向的电动机驱动。轮分别由两个不同旋转方向的电动机驱动。对旋式轴流风机具有以下特点：对旋式轴流风机具有以下特点： 可以省略导叶，结构比较简单；可以省略导叶，结构比较简单； 效率高，效率可提高效率高，效率可提高5 5 8 8； 反风性能好，普通型风机，其反风量约为反风性能好，普通型风机，其反风量约为4040，而对旋式轴流风机的反风量可达，而对旋式轴流风机的反风量可达60607070。该种风机广泛用于地下工程、。该种风机广泛用于地下工程、船舶、冷却塔和锅炉上。船舶、冷却塔和锅炉上。风机性能风机性能-

6、工作性能参数工作性能参数 风机的工作性能参数风机的工作性能参数( (或称为有因次或称为有因次性能参数性能参数) )包括风压、风量、功率、包括风压、风量、功率、效率与转速等。效率与转速等。 （1 1）风压）风压: : 风机风压系指全压风机风压系指全压H, H, 单位为单位为Pa, Pa, 它是单位体积的气体流它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。过风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压它等于风机的静压HsHs与动压与动压HvHv之和。之和。一般通风机在较高效率范围内工作一般通风机在较高效率范围内工作时时, , 其动压约占全压的其动压约占全压的101020% 20% 左左右。右。

7、风机性能风机性能-工作性能参数工作性能参数（2 2）风量）风量Q: Q: 指通风机在单位时指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压明书中的风量与风压, , 一般均指一般均指标准气态下标准气态下( (即大气压为即大气压为760760mmHgmmHg, , 温度为温度为20, 20, 湿度为湿度为50%, 50%, 密度密度为为1.21.2kg/mkg/m3 3 ) )的数值。风量单位的数值。风量单位常用有常用有m m3 3 /s , m/s , m3 3 / min , m/ min , m3 3 / / h h 。风机性能风机性能-工作性能参数

8、工作性能参数 （3 3）功率功率: : 单位时间内所做的功单位时间内所做的功, , 单位单位 kwkw（千（千瓦瓦）。风机的功率可分为）。风机的功率可分为: : 全压全压有效功率有效功率NaNa指单位时间内通过风机的空气指单位时间内通过风机的空气所所获得获得的实际能量的实际能量, , 它是风机的输出功率它是风机的输出功率, , 也称也称为为空气空气功率。功率。 Na=HQ/1000 Na=HQ/1000 （kwkw） 静压静压有效功率有效功率指单位时间内通过风机的空气所指单位时间内通过风机的空气所获得获得的静压能量。是全压有效功率的一部分。的静压能量。是全压有效功率的一部分。 轴功率轴功率N

9、Nz z电动机传递给风机转轴上的功率。也电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。就是风机的输入功率。 电机功率电机功率考虑了传动机械效率和电机容量安全考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后系数后, , 电动机的功率。电动机的功率。风机性能风机性能-工作性能参数工作性能参数（4 4）效率）效率: : 表明风机将输入功率表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全转化为输出功率的程度。分为全压效率压效率( (也称为空气效率或总效率也称为空气效率或总效率) )和静压效率。和静压效率。zsszaNQHNHQ1000 1000风机性能风机性能-工作性能参数工作性能参数（5 5）转速）转速:

10、 : 系指风机叶系指风机叶轮每分钟的转数轮每分钟的转数, , 单位为单位为转转/ / 分。风机转速改变时分。风机转速改变时, , 风机的流量、风压和轴功风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。率都将随之改变。同类型风机性能的关系同类型风机性能的关系风机性能也可用无因次的流量系风机性能也可用无因次的流量系数数, , 压力系数和功率系数来表示。压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数这些无因次性能参数( (也称无因也称无因次系数次系数) )的换算公式是由相似理的换算公式是由相似理论推导出来的。同类型风机相似论推导出来的。同类型风机相似( (包括几何相似包括几何相似, , 运动相似和动运动相似和动

11、力相似力相似), ), 因此因此, , 同一类型风机同一类型风机的无因次性能参数相等。即的无因次性能参数相等。即同类型风机性能的关系同类型风机性能的关系UDQ242UH324UDQH流量系数流量系数压力系数压力系数功率系数功率系数空气密度，空气密度，kg/mkg/m3 3； D D风机的叶轮外径，风机的叶轮外径，m m；U U叶轮周边切线速度，叶轮周边切线速度，m/sm/s； H H风机的风压，风机的风压，PaPa；Q Q风机的风量，风机的风量，m m3 3/s/s。 由上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算由上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为关系式为: : Q/Q = (

12、 D/D)Q/Q = ( D/D)3 3(n/n)(n/n) H/H = (/)( D/D) H/H = (/)( D/D)2 2(n/n)(n/n)2 2 N/N = (/)( D N/N = (/)( D /D/D )5 5(n/n)(n/n)3 3 Q Q、Q Q 分别为所要换算的两台风机的风量，分别为所要换算的两台风机的风量，m m3 3/s/s；H H、H H 分别为所要换算的两台风机的风压，分别为所要换算的两台风机的风压，PaPa；N N、N N 分别为所要换算的两台风机的功率，分别为所要换算的两台风机的功率，kwkw；D D、D D 分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，分别为所要

13、换算的两台风机的叶轮直经，m m；n n、n n 分别为所要换算的两台风机的转速，转分别为所要换算的两台风机的转速，转/ /分；分；、 分别为所要换算的两台风机工作的空气分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，密度，kg/mkg/m3 3。风机性能风机性能-风机个体特性曲线风机个体特性曲线 通风机在一定的转速下通风机在一定的转速下, , 其风压、功率、其风压、功率、效率与流量之间是个函数关系效率与流量之间是个函数关系, , 由于风机由于风机工作过程的复杂性工作过程的复杂性, , 很难从理论上得出这很难从理论上得出这个函数关系的精确数学表示式。因此个函数关系的精确数学表示式。因此, , 实实际应

14、用中通常通过实测并用曲线来描述风际应用中通常通过实测并用曲线来描述风压、功率、效率与流量之间的关系，这种压、功率、效率与流量之间的关系，这种曲线就称为风机的个体特性曲线。它由全曲线就称为风机的个体特性曲线。它由全压压H H流量流量Q Q、静压、静压H Hs s 流量流量Q Q、功率、功率N N流流量量Q Q 、全压效率、全压效率流量流量Q Q和静压效率和静压效率s s 流量流量Q Q五条曲线组成。每一台通风机五条曲线组成。每一台通风机都有一组个体特性曲线。都有一组个体特性曲线。轴流风机轴流风机离心风机离心风机离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较：离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较：风压曲风压

15、曲线：离心的较平缓线：离心的较平缓, , 风压随风量的变化不大；轴流的风压随风量的变化不大；轴流的较陡较陡, , 有有“马鞍形马鞍形”驼峰区驼峰区, , 风压随风量的变化较大；风压随风量的变化较大；功率曲线：在工作区内功率曲线：在工作区内, , 离心的功率随风量的增加离心的功率随风量的增加而增加而增加, , 因此应闭闸启动；轴流的功率随风量的增加因此应闭闸启动；轴流的功率随风量的增加而减少，应开闸启动。而减少，应开闸启动。风机性能风机性能-风机风机类型特性曲线特性曲线 每每台风机都有一组个体特性曲线台风机都有一组个体特性曲线, , 使用起使用起来来不方便不方便, , 且不能比较不同类型且不能比

16、较不同类型( (即不相即不相似似) )风机的性能。为了减少个体特性曲线风机的性能。为了减少个体特性曲线的的图表数量图表数量, , 根据相似理论得出的无因次根据相似理论得出的无因次系系数数、，对于同一类型的风机都，对于同一类型的风机都相等。因此相等。因此, , Q Q 、Q Q、Q Q曲线曲线代表同一类型风机在各种转速下的性能。代表同一类型风机在各种转速下的性能。这样一组曲线就称为风机的类型特性曲线。这样一组曲线就称为风机的类型特性曲线。同一类型的风机就只有一组类型特性曲线。同一类型的风机就只有一组类型特性曲线。类型特性曲线也是通过试验方法确定。类型特性曲线也是通过试验方法确定。风机运行风机运行

17、-单台风机的运行单台风机的运行 运行工况点运行工况点: : 风机风机风压特性曲线风压特性曲线 H H 与与风管阻力特性曲线风管阻力特性曲线KmKm的交点的交点, , 即为风机的即为风机的运行工况点。在工况运行工况点。在工况点上风机的风压与系点上风机的风压与系统中的阻力相等统中的阻力相等, ,风风机的风量就是系统的机的风量就是系统的风量。工况点随系统风量。工况点随系统阻力和风机转速的变阻力和风机转速的变化而变化。化而变化。风机运行风机运行-单台风机的运行单台风机的运行对运行工况点的要求对运行工况点的要求: : 运行工况点落在风压曲线的稳定运行工况点落在风压曲线的稳定工作区范围内；工作区范围内；

18、运行工况点落在效率较高的范围运行工况点落在效率较高的范围内内, , 一般要求工况点的运行效率不一般要求工况点的运行效率不能低于最高效率的能低于最高效率的85%85%。即，要求。即，要求0.85max0.85max。满足这两项要求。满足这两项要求的运行范围，即为风机的工作区。的运行范围，即为风机的工作区。风机运行风机运行-单台风机的运行单台风机的运行 对工况点的调节对工况点的调节: : 当当风机的风量和风压不风机的风量和风压不能满足设计要求时能满足设计要求时, , 就应调节工况点。就应调节工况点。 两种调节法两种调节法: : 一是调一是调节阻力特性曲线节阻力特性曲线Km, Km, 需增大风量时需

19、增大风量时, , 将将KmKm值调小值调小, , 反之将反之将KmKm值值调大；二是调节风机调大；二是调节风机转速转速, , 从而使风机风从而使风机风压曲线改变。压曲线改变。多台风机联合运行多台风机联合运行多台风机联多台风机联合分为合分为: : 并联并联串联，包括：串联，包括：集中串联集中串联间隔串联间隔串联多台风机联合运行多台风机联合运行-并联并联 并联并联系指两台或数台风机平行地联合在一起系指两台或数台风机平行地联合在一起, , 向同一系统输送空气向同一系统输送空气, , 其目的是增加系统的其目的是增加系统的风量风量, , 用于风量大用于风量大, , 阻力小的通风系统阻力小的通风系统。多台风机联合运行多台风机联合运行-并联并联 并联的合成性能参数确定（图解法）并联的合成性能参数确定（图解法）: : 首先求出合成风压曲线首先求出合成风压曲线, , 按风压相等按风压相等风