05机工社 通风工程学(第2版)=第05章第5-5节 风机

5.5风机特性及选择运行5.5.1风机的分类5.5.2风机的工作原理和性能参数5.5.3矿用风机5.5.4防爆风机5.5.5风机的选择5.5.6通风机的运行调节9/18/202315.5.1通风机的分类输送气体的机械按作用原理分类容积式：往复式、回转式透平式：离心式、轴流式、混流式、横流式喷射式9/18/20232根据排气压力（以绝对压力计算）的高低通风机：排气压力低于11.27×104N/m2(牛顿/米2)；鼓风机：排气压力在（11.27～34.3）×104N/m2范围内；压缩机：排气压力高于34.3×104N/m2以上。通风机分类按其升压的大小又可分为：高压离心通风机，升压为2940～14700N/m2；中压离心通风机，升压为980～2940N/m2；低压离心通风机，升压在9800N/m2以下；高压轴流通风机，升压为490～4900N/m2；低压轴流通风机，升压为490N/m2以下。按其用途分类：锅炉引风机、矿井通风机、耐磨风机、高温风机等。5.5.1通风机的分类9/18/202335.5.2风机的工作原理和性能参数1.离心式通风机工作原理已知气体在离心通风机中的流动先为轴向，后转变为垂直于通风机轴的径向运动，当气体通过旋转叶轮的叶道间，由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能增加。当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。

图5-1离心通风机结构简图１—叶轮；２—进气口；３—进气室；４—出口扩压器；５—出气口；６—主轴；７—蜗壳9/18/202342.轴流式通风机的工作原理5.5.2通风机的工作原理和性能参数图5-2轴流通风机结构简图1－集风器2－叶轮3－导叶4－扩散器9/18/202353.风机的主要性能参数流量：单位时间内流经通风机的气体容积或质量数。容积流量：单位时间流经通风机的气体容积。常用单位为m3/s(立方米/秒)、m3/min(立方米/分)、m3/h(立方米/时)，分别用Qs、Qmin、Qh表示。质量流量：单位时间内流经通风机的气体质量。单位为kg/s（千克/秒）、kg/min（千克/分）、kg/h（千克/时），分别用Ms、Mmin、Mh表示。压力：静压、动压、全压。性能参数是指风机的全压（它等于通风机出口与进口全压之差），其单位有N/m2、mmH2O、mmHg等。转速：通风机转子旋转速度的快慢直接影响风机的流量、压力、效率。单位为每分钟转速rpm,常用n表示。轴功率：驱动通风机所需的功率N，或者单位时间内传递给通风机轴的能量，单位为kW（千瓦）、PS(马力)、两者关系为：1kW＝1.36PS效率：从不同角度出发有不同的效率，效率常用η表示。5.5.2风机的工作原理和性能参数9/18/202364.风机特性曲线风机的理论风压和风量假设：风机没有内能损失；流过风机的风流是稳定流；动轮的叶片无限多而且其厚度可以忽略不计。5.5.2风机的工作原理和性能参数图5-3

空气质点流入叶道速度图9/18/20237入口处空气的动量矩为出口处空气的动量矩外力矩就是作用在动轮上的力矩5.5.2风机的工作原理和性能参数9/18/20238如果没有前导器，风流径向入口对于轴流式风机离心式风机动轮叶道整个出口断面积离心式风机动轮叶道整个出口断面积离心式风机理论风量为离心式风机理论风量为轴流式风机的理论风量为5.5.2风机的工作原理和性能参数9/18/20239叶片无限多时的理论风压特性曲线离心式风机的理论风压特性曲线方程式：轴流式风机（叶片出口角度>90o)的理论风压特性曲线方程式：图12-4理论风压特性曲线5.5.2风机的工作原理和性能参数9/18/202310实际风压特性曲线和运转特性曲线空气流过风机时的能量损失：动轮叶道等过风部件产生的阻力冲击损失环流损失图12-5有损失的风压特性曲线图

实际风压特性曲线5.5.2通风机的工作原理和性能参数9/18/202311在一定转速下风压、轴功率、效率分别对风量关系曲线图5-14风机运行特性曲线5.5.2风机的工作原理和性能参数9/18/2023125.风机联合作业风机联合作业工况分析方法：作图求解法；计算方程组方法。1）风机串联作业5.5.2通风机的工作原理和性能参数9/18/2023132）两台通风机并联作业5.5.2通风机的工作原理和性能参数9/18/2023143）通风机两翼并联作业

5.5.2通风机的工作原理和性能参数9/18/2023155.5.3风机的选择1.风机选择首先知道通风系统要求风机提供的风量和风压根据网路通风容易时期和困难时期的两组风量与风压数据，在风机个体特性曲线上找出相应的工况点，并保证工况点在曲线上的位置满足两个条件：风机工作时稳定性好。为此，预计工况点的风压不不超过曲线驼峰点风压得90%，且不能落在曲线驼峰点以左——非稳定工作区段。风机效率高，最低不应低于60%。根据风机工况点的和，在风机特性曲线上查出相应的效率，计算风机功率：9/18/2023162.驱动电动机选择电动机的功率一般，当风机功率不大，可以选用异步电动机；若功率较大，为了调整电网功率因数，宜选用同步电动机。12.5风机的选择9/18/2023175.5.4风机的运行调节1.改变通风网路改变通风网路特性曲线，是靠调节改变出气管或进气管中调节阀门，以减小或增大网路的阻力，采用此法调节时，通风机的压力特性曲线不改变，但网路特性改变，工况是由风源特性和对之工作的网路特性在同一坐标图上的交点所决定的。因而改变了工况点的位置。9/18/2023185.5.4风机的运行调节2.改变通风机转速的调节图5-18改变风机主轴转速调节9/18/2023193.前导器调节图5-19改变导流器叶片角度的调节性能5.5.4通风机的运行调节9/18/2023204.叶片安装角调节图5-20同时转动各叶片角度的机构5.改变叶片数目调节5.5.4通风机的运行调节9/18/2023216.各种调节方法比较阶段性便转速调节的机构简单，必须在停机时操作，可实现阶段性调节，调解范围较宽，在网路特性不便的情况下调节时，效率不变。若补充其它可以在不停机时完成操作的调解机构，可以弥补阶段之间的调节空档，增加可调密度。均匀变速调节的当前措施是采用串联调速系统，可以不停机情况下完成调节工作，网路不便的情况下效率不变。调速范围较宽，但是受调速系统的调速比限制。在可调范围内，可以得到覆盖全范围的特性曲线。是一种较好的调节方式，但由于调速系统的装备价格昂贵，限制了它的使用。改变前导器叶片角度调节的机构比较简单，可以在不停风机的情况下完成操作，通过只能达到阶段调节的目的，在网路特性不变的情况下调节时，效率有所变化。由于调节范围比较窄，作为其他阶段的补充较为适宜。停机调节叶片安装角的机构简单，理论上可以实现无级调速，但是必须停机操作，实际上只能做到阶段体调节，调节范围较宽，调节中效率有所变化。这种调节方法是矿井轴流式风机普遍采用的方法。改变叶片数目调节时，不需要另外的附加机构，需在停机情况下操作。只能是阶段调节，可调范围窄，效率也有所变化，可以作为辅助的调节措施。5.5.4风机的运行调节9/18/2023225.5.5防爆风机与矿用风机5.5.5.1矿用风机5.5.5.2防爆风机9/18/2023235.5.5.1矿用风机CK系列低压大风量抗冲击波风机

图5－21CK40、CK45系列抗冲击波型风机9/18/2023242KL系列立式主辅扇5.5.5.1矿用风机图5－22K40L、K45L系列立式通风机9/18/20232512.4防爆风机防爆原理用外壳限制爆炸和隔离引燃源用外壳限制爆炸用外壳隔离引燃源用介质隔离引燃源用气体介质隔离引燃源用液体介质隔离引燃源用固体介质隔离引燃源控制引燃源减少火花、电弧和高温限制火花能量9/18/2023265.5.4.2防爆风机1.防爆原理煤矿井下或穿越煤层的隧道工程中，电气设备在可能存有具有爆炸性的气体的