通风系统优化方法课件

第七章通风风机与通风系统优化方法本章内容通风风机的了解与选择通风除尘系统的维护管理通风除尘系统的技术经济分析通风管网的系统分析与优化通风风机风机的分类离心风机和轴流风机原理；风机的性能及特性曲线；风机在通风系统中的运行规律；风机的选择计算。2.按用途分

根据用途不同,风机可分为通用风机，排尘风机，工业通风换气风机,锅炉引风机，矿用风机等。矿用风机按其用途不同又可分为:主扇、辅扇和局扇。主扇用于全矿井的通风,辅扇用于通风网络中某分支风路的风量调节,局扇用于局部地点的通风。3.按原理分离心式风机离心风机的风量和风压范围大,在通风工程中被广泛应用。轴流式通风机空气轴向流入,轴向流出。在地下工程施工通风中得到广泛应用。风机结构及原理-离心风机离心风机的基本组成：由旋转的叶轮和蜗壳式的外壳组成。旋转叶轮的功能是使空气获得能量；蜗壳的功能是收集空气，并将空气的动压有效地转化为静压。

离心风机结构简图1-进气室；2-进气口；3-叶轮；4-蜗壳；5-主轴；6-出气口；7-扩散器离心风机的原理叶轮旋转产生的离心力使空气获得动能,然后经蜗壳和蜗壳出口扩散段将部分动能转化为静压。这样,风机出口的空气就是具有一定静压的风流。离心风机的主要结构参数①叶轮外径,常用D表示；②叶轮宽度,常用b表示；③叶轮出口角,一般用β表示.bD叶轮离心风机的传动形式风机结构及原理-轴流风机轴流风机的基本组成:1-集风器2-叶轮3-导叶4-扩散筒轴流风机结构简图集风器的作用是减少入口风流的阻力；叶轮的作用是,叶轮旋转时叶片冲击空气,使空气获得一定的速度和风压；导叶的作用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,同时可减少因气流旋转而引起的阻力损失扩散筒的作用是将一部分轴向气流动能转变为静压能。轴流风机的主要结构参数叶轮外径D叶轮轮毂直径d叶片的安装角θ,安装角θ一般为10°、15°、20°、25°、30°、35°叶片安装角1-叶片2-导叶3-轮毂dD轴流风机结构型式及传动方式传动方式结构型式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。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；效率高，效率可提高5％～8％；反风性能好，普通型风机，其反风量约为40％，而对旋式轴流风机的反风量可达60～70％。该种风机广泛用于地下工程、船舶、冷却塔和锅炉上。风机性能--工作性能参数（2）风量Q:指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压,一般均指标准气态下(即大气压为760mmHg,温度为20℃,湿度为50%,密度为1.2kg/m3)的数值。风量单位常用有m3/s,m3/min,m3/h。风机性能--工作性能参数（3）功率:单位时间内所做的功,单位kw（千瓦）。风机的功率可分为:全压有效功率Na─指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量,它是风机的输出功率,也称为空气功率。Na=HQ/1000（kw）静压有效功率─指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。是全压有效功率的一部分。轴功率Nz─电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。电机功率─考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后,电动机的功率。风机性能--工作性能参数（4）效率:表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率(也称为空气效率或总效率)和静压效率。同类型风机性能的关系风机性能也可用无因次的流量系数,压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同类型风机相似(包括几何相似,运动相似和动力相似),因此,同一类型风机的无因次性能参数相等。即同类型风机性能的关系流量系数压力系数功率系数ρ——空气密度，kg/m3；D——风机的叶轮外径，m；U——叶轮周边切线速度，m/s；H——风机的风压，Pa；Q——风机的风量，m3/s。轴流风机离心风机离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较：①风压曲线：离心的较平缓,风压随风量的变化不大；轴流的较陡,有“马鞍形”驼峰区,风压随风量的变化较大；②功率曲线：在工作区内,离心的功率随风量的增加而增加,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。风机性能--风机类型特性曲线每台风机都有一组个体特性曲线,使用起来不方便,且不能比较不同类型(即不相似)风机的性能。为了减少个体特性曲线的图表数量,根据相似理论得出的无因次系数α、β、γ，对于同一类型的风机都相等。因此,α～Q、β～Q、η～Q曲线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。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。风机运行--单台风机的运行运行工况点:风机风压特性曲线H与风管阻力特性曲线Km的交点,即为风机的运行工况点。在工况点上风机的风压与系统中的阻力相等,风机的风量就是系统的风量。工况点随系统阻力和风机转速的变化而变化。风机运行--单台风机的运行对运行工况点的要求:①运行工况点落在风压曲线的稳定工作区范围内；②运行工况点落在效率较高的范围内,一般要求工况点的运行效率不能低于最高效率的85%。即，要求η≥0.85ηmax。满足这两项要求的运行范围，即为风机的工作区。风机运行--单台风机的运行对工况点的调节:当风机的风量和风压不能满足设计要求时,就应调节工况点。两种调节法:一是调节阻力特性曲线Km,需增大风量时,将Km值调小,反之将Km值调大；二是调节风机转速,从而使风机风压曲线改变。多台风机联合运行多台风机联合分为:并联串联，包括：集中串联间隔串联多台风机联合运行--并联并联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,其目的是增加系统的风量,用于风量大,阻力小的通风系统。多台风机联合运行--并联并联的合成性能参数确定（图解法）:首先求出合成风压曲线,按风压相等风量相加的原则，确定合成风压曲线；然后确定等效工况点,合成风压曲线H与风筒风阻R曲线的交点即为等效工况点。等效工况的风量和风压即为所求的合成风量和合成风压。多台风机联合运行--串联串联就是将前一台风机的出风口与后一台风机的进风口相连接,向同一系统输送空气,其目的是提高风压,用于阻力大的通风系统。串联分为集中串联和分散串联。多台风机联合运行--并联集中串联的合成性能参数确定（图解法）:按风量相等,风压相加原则求出串联合成风压曲线；合成风压曲线H与风阻K曲线的交点即为等效工况点；等效工况点的风量、风压即为合成风量和合成风压。多台风机联合运行--注意事项对于不同性能风机并联,要注意无效并联问题。不同性能风机串联，要注意无效串联问题。

通风除尘系统的维护管理是一项十分重要的工作。在系统建成以后，要保持其正常运行，发挥其应有的作用，主要依靠科学的维护管理。

通风空调系统的维护管理维护管理工作的内容：

1．建立、健全组织机构和规章制度

2．联工教育和人员培训

3．系统的运行操作

4．定期检测

5．计划检修通风空调系统的维护管理维护管理工作的内容：检查管道、风口、阀门通风空调系统的维护管理维护管理工作的内容：检查管道、风口、阀门通风空调系统的维护管理维护管理工作的内容：检查通风系统环境是否整洁、安全通风空调系统的维护管理技术经济分析的指标主要有：价值指标，人员指标和实物指标等。在通风除尘系统的功能可满足要求的条件下，根据这些指标进行分析和综合评价，才能全面地反映设计方案的正确性。

通风空调系统的技术经济分析

技术经济分析的主要内容：

（1）通风除尘系统的总费用分析

（2）初投资分析

（3）运行费分析通风空调系统的技术经济分析

优化设计简介为了使系统达到最优的目标所提出的各种求解方法称为最优化方法。常用的优化方法有线性规划法、非线性规划法、动态规划法、极大值法等。它对促进运筹学、管理科学、控制论和系统工程等新兴学科的发展起到了重要的作用。优化设计步骤最优化方法解决问题一般可以分为以下几个步骤：（1）提出需要进行最优化的问题，开始收集有关资料和数据；（2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，列出目标函数和有关