风机基本知识与选型的计算公式

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1、风机基本知识与选型的计算公式 本章风机是指通风机而言。由于通风机的工作压力较低，其全压不不小于1500mmH2O,因此可以忽视气体的压缩性。这样，在通风机的理论分析和特性研究中，气体运动可以按不可压缩流动解决。这一近似使得通风机与水泵在基本原理、部件构造、参数描述、性能变化和工况调节等方面有诸多的相似之处，在水泵的各有关内容中已作了论述。但是，由于流体物性的差别，使通风机和水泵在实际应用的某些方面有所不同，形成了通风机的某些特点。第一节 风机的分类与构造一、 风机分类1、按风机工作原理分类按风机作用原理的不同，有叶片式风机与容机式风机两种类型。叶片式是通过叶轮旋转将能量传递给气体；容积式是通过

2、工作室容积周期性变化将能量传递给气体 。两种类型风机又分别具有不同型式。 离心式风机叶片式风机轴流式风机 混流式风机 往复式风机容积式风机回转式风机2、按风机工作压力（全压）大小分类（1）电扇 原则状态下，风机额定压力范畴为98Pa(10 mmH2O）。此风机无机壳，又称自由电扇，常用于建筑物的通风换气。（2）通风机 设计条件下，风机额定压力范畴为98Pa14710Pa(1500 mmH2O)。一般风机均指通风机而言，也是本章所论述的风机。通风机是应用最为广泛的风机。空气污染治理、通风、空调等工程大多采用此类风机。（3）鼓风机 工作压力范畴为14710Pa196120Pa。压力较高，是污水解决

3、曝气工艺中常用的设备。（4）压缩机 工作压力范畴为196120Pa，或气体压缩比不小于3.5的风机，如常用的空气压缩机。二、通风机分类通风机一般也按工作压力进行分类。 低压风机980Pa(100 mmH2O) 离心式风机 中压风机 980Pa2942Pa(300 mmH2O) 高压风机 2942Pa14710Pa(1500 mmH2O）通风机 低压风机 490Pa(50 mmH2O） 轴流式风机 高压风机 490Pa4900Pa(500 mmH2O）三、离心式风机重要部件离心风机的重要部件与离心泵类似。下面仅结合风机自身的特点进行论述。 1.叶轮叶轮是离心泵风机传递能量的重要部件，它由前盘、后

4、盘、叶片及轮毂等組成。叶片有后弯式、径向式和前弯式（见离心泵叶片形状，图216），后弯式叶片形状又分为机翼型、直板型和弯板型。叶轮前盘的形式有平直前盘、锥形前盘和弧形前盘三种，如图41所示。（a）平直前盘 (b)锥形前盘 (c)弧形前盘 图4-1 前盘形式2.集流器将气体引入叶轮的方式有两种，一种是从大气直接吸气，称为自由进气；另一种是用吸风管或进气箱进气。不管哪一种进气方式，都需要在叶轮前装置进口集流器。集流器的作用是保证气流能均匀地分布在叶轮入口断面，达到进口所规定的速度值，并在气流损失最小的状况下进入叶轮。集流器形式有圆柱形，圆锥形，弧形，锥柱形和锥弧形等，如图4-2所示。弧形，锥弧形性

5、能好，被大型风机所采用以提高风机效率，高效风机基本上都采用锥弧形集流器。(a)圆柱形 (b)圆锥形 (c)弧形 (d)锥柱形 (e)锥弧形 图4-2 集流器形式3.涡壳涡壳作用是汇集叶轮出口气流并引向风机出口，与此同步将气流的一部分动能转化为压能。涡壳外形以对数螺旋线或阿基米德螺旋线最佳，具有最高效率。涡壳轴面为矩形，并且宽度不变。涡壳出口处气流速度仍然很大，为了有效运用气流的能量，在涡壳出口装扩压器，由于涡壳出口气流受惯性作用向叶轮旋转方向偏斜，因此扩压器一般作成沿偏斜方向扩大，其扩散角一般为6。8。，如图4-3所示。离心风机涡壳出口部位有舌状构造，一般称为涡舌（图4-3）。涡舌可以避免气体

6、在机壳内循环流动。一般有涡舌的风机效率，压力均高于无舌的风机。图4-3 涡壳 图4-4 进气箱4.进气箱气流进入集流器有三种方式。一种是自由进气；另一种是吸风管进气，该方式规定保证足够长的轴向吸风管长度；再一种是进气箱进气，当吸风管在进口前需设弯管变向时，规定在集流器前装设进气箱进气，以取代弯管进气，可以改善进风的气流状况。进风箱见图4-4所示。进气箱的形状和尺寸将影响风机的性能，为了使进气箱给风机提供良好的进气条件，对其形状和尺寸有一定规定。 （1）进气箱的过流断面应是逐渐收缩的，使气流被加速后进入集流器。进气箱底部应与进风口齐平，避免浮现台阶而产生涡流（见图4-4）。 （2）进气箱进口断面

7、面积与叶轮进口断面面积之比不能太小，太小会使风机压力和效率明显下降，一般/1.5；最佳应为/=1.252.0（见图4-4）。 （3）进风箱与风机出风口的相对位置以90。为最佳，即进气箱与出风口呈正交，而当两者平行呈180。时，气流状况最差。 5.入口导叶 在离心式风机叶轮前的进口附近，设立一组可调节转角的导叶（静导叶），以进行风机运营的流量调节。这种导叶称为入口导叶或入口导流器，或前导叶。常用的入口导叶有轴向导流器和简易导流器两种，如图4-5所示。入口导叶调节方式在离心风机中有广泛的应用。图4-5 离心式风机的入口导流器（a）轴向导流器构造示意图 (b) 简易导流器构造示意图1 入口导叶 2

8、叶轮进口风筒 3 入口导叶转轴 4 导叶操作机构四、离心风机构造型式离心风机一般采用单级单吸或单级双吸叶轮，且机组呈卧式布置。图4-6所示为4-13.2（工程单位制为4-73）1116D型高效风机。该风机为后弯式机翼型叶片，其最高效率可达93%，风量为1700068000m3/h，风压为6007000Pa，叶轮前盘采用弧形。风机进风口前装有导流器，可进行入口导流器调节。根据风机使用条件的规定不同，离心风机的出风口方向，规定了“左”或“右”的回转方向，每一回转方向分别有8种不同出风口位置，如图4-7所示。另可补充15。、30。、60。、75。、105。、120。角度。图4-6 4-13.2（4-

9、73）1116D型风机1 机壳 2 进风调节门 3 叶轮 4轴 5 进风口 6 轴承箱 7 地脚螺栓 8 联轴器 9、10地脚螺钉 11 垫圈 12 螺栓及螺母 13 铭牌 14 电动机图4-7 出风口位置五、轴流式风机轴流式风机与轴流式水泵构造基本相似。有主轴、叶轮、集流器、导叶、机壳、动叶调节装置、进气箱和扩压器等重要部件。轴流风机构造型式见图4-8所示。图4-8 轴流式（通）风机构造示意图（两级叶轮）1 进气箱 2 叶轮 3 主轴承 4动叶调节装置 5 扩压器 6 轴 7 电动机由于轴流式风机（涉及轴流式泵）具有较大的轮彀，故可以在轮彀内装设动叶调节机构。动叶调节机构有液压式调节和机械式

10、调节两种类型。该机构可以调节叶轮叶片的安装角，进行风机运营工况调节。目前，国内外大型轴流风机与轴流泵都已实现了动叶可调。导叶是轴流式风机的重要部件，它可调节气流通过叶轮前或叶轮后的流动方向，使气流图4-9 轴流泵与风机的基本型式（a）单个叶轮机 (b) 单个叶轮后设立导叶 (c) 单个叶轮前设立导叶(d) 单个叶轮前、后均设立导叶以最小的损失获得最大的能量；对于叶轮后的导叶，尚有将旋转运动的动能转换为压能的作用。导叶设立如图4-9所示。叶轮后设立导叶称后导叶。后导叶设立在轴流风机和轴流泵中普遍采用。叶轮前设立导叶称为前导叶。目前，中、小型轴流风机常采用前导叶装置。在叶轮前后均设立导叶是以上两种

11、型式的综合，可转动的前导叶还可进行工况调节。这种型式虽然工作效果好，但构造复杂，仅合用于轴流风机。第二节 离心风机性能曲线离心风机性能曲线，即压力、效率、功率与流量的关系曲线，与离心泵性能曲线的理论定性分析和实测性能曲线的讨论是完全类似的。但是，由于流体的物理性质的差别，使得在实际应用中，离心风机的性能曲线与水泵有所不同。如离心风机的静压、静压效率曲线，离心风机的无量纲性能曲线，都在风机中有重要的应用。一、风机的全压与静压性能曲线1、风机的全压、静压和动压水泵扬程计算式是根据水泵进出口的能量关系，对单位重量液体所获得的能量建立的关系式，即 H =（Z-Z）+（m）对于水泵，（Z-Z）+。故在应

12、用中，水泵的扬程即全压等于静压，也就是水泵单位重量液体获得的总能量可用压能表达。建立风机进出口的能量关系式，同气体的位能(Z-Z)可以忽视，得到单位容积气体所获能量的体现式，即 （）-（） (N/) (41)即风机全压等于风机出口全压与进口全压之差。风机进出口全压分别等于各自的静压、与动压、之和。式（1）合用于风机进出口不直接通大气（即配备有吸风管和压风管）的状况下，风机性能实验的全压计算公式。该系统称为风机的进出口联合实验装置，是风机性能实验所采用的三种不同实验装置之一。风机的全压是由静压和动压两部分构成。离心风机全压值上限仅为1500mm（14710Pa），而出口流速可达30m/s左右；且

13、流量（即出口流速）越大，全压就越小。因此，风机出口动压不能忽视，即全压不等于静压。例如，当送风管路动压所有损失（即出口损失）的状况下，管路只能依托静压工作。为此，离心风机引入了全压、静压和动压的概念。风机的动压定义为风机出口动压，即 (N/) （42）风机的静压定义为风压的全压减去出口动压，即 (N/) （43）风机的全压等于风机的静压与动压之和，即 (N/) （44）以上定义的风机全压，静压 和动压，不仅均有明确的物理意义；并且也是进行风机性能实验，表达风机性能参数的根据。 2、风机的性能曲线 从上述各风压的概念出发，按照性能曲线的一般表达措施，风机应具有5条性能曲线。（1）全压与流量关系曲

14、线（曲线）；（2）静压与流量关系曲线（ 曲线）；（3）轴功率与流量关系曲线（ 曲线）；（4）全压效率与流量关系曲线（ 曲线）；（5）静压效率与流量关系曲线（曲线）。5条性能曲线中， 曲线与 曲线是有别于水泵的两条性能曲线。全压效率计算措施同水泵，即 = （45）式中：全压（N/）；流量（m3/s）；轴功率（KW）。静压效率 定义为风机的静压有效功率与风机的轴功率之比，即 （46）离心风机性能曲线如图410所示。图410 典型后向叶轮离心通风机的性能曲线 图411 5-48型离心通风机的无量纲性能曲线二、风机无量纲性能曲线 1. 风机的无量纲性能系数 根据泵与风机的相似定律，与某一风机保持工况相

15、似的任一风机（其性能参数均如下标“m”表达），在效率相等（）的条件下，相似三定律可分别表达为 （4-7） (4-8) (4-9)注意到，以叶轮外径表达的几何比尺，叶轮出口牵连速度，引入叶轮圆盘面积。分别对上面3个定律的体现式进行无量纲化，并考虑到、和 的关系，得到风机的无量纲性能系数。（1） 流量系数 由流量相似定律体现式（4-7）有两端同除 后写为最后可得流量系数，这是一种与流量有关的无量纲数，即 （4-10）式（4-10）表白，工况相似的风机，其流量系数应当相等，且是一种常量。流量系数大，则风机流量也大。（2）压力系数 由压力相似定律体现式（4-8）有两端同除后写为最后可得压力系数，这是一

16、种与压力有关的无量纲数，即 （4-11）式（4-11）表白，工况相似的风机，其压力系数应当相等，且是一种常量。压力系数大，则风机的压力也高。压力系数也是风机型号编制的根据之一。（3）功率系数 由功率相似定律体现式（4-9）有两端同除 后写为最后可得功率系数，这是一种与功率有关的无量纲数，即 （4-12）式（4-12）表白，工况相似的风机，其功率系数应当相等，且是一种常量。功率系数大，则风机的功率也大。（4）效率 效率自身就是一种无量纲数，根据上述关系有 （4-13）即效率就是无量纲的效率系数。2风机的无量纲性能曲线 无量纲性能参数、也是相似特性数，因此但凡相似的风机，不管其尺寸的大小，转速的高

17、下和流体密度的大小，在相应的工况点K，它们的无量纲参数都相等。对于一系列的相似风机，每台风机都具有各自的性能曲线。当采用无量纲系数表达时，该系列所有相应工况点将重叠为一种无量纲工况点，该系列所有相应性能曲线将重叠为一条无量纲性能曲线。因此，对于系列相似风机的性能，可用一组无量纲性能曲线表达。图4-11是5-48型风机的无量纲性能曲线。该曲线表达该型号中，几何相似，但大小与转速都不相似的一系列风机（即不同的机号）的无量纲性能曲线。目前，国产离心风机的产品样本，都采用了无量纲性能曲线表达某一型号系列相似风机（不同机号）的共性。无量纲性能曲线不仅是为了减少风机性能图的数量以简化表达，并且还便于对不同

18、特性的多种系列风机进行比较和选型。无量纲性能参数与无量纲性能曲线，在理论上也合用与水泵，但是由于水泵的种类繁多，水泵自身还存在汽蚀问题，因此水泵不采用无量纲性能曲线。三、风机性能参数计算1风机性能参数与无量纲性能参数无量纲参数都是几种性能参数的无量纲组合，同一无量纲参数可以由这些性能参数的不同组合而成。因此，相似系列风机的相应工况点虽然具有同一无量纲参数，但是，这些点的性能参数并不相似。运用无量纲性能曲线选择风机和对风机性能参数的校核，都需根据无量纲参数和风机转速，叶轮直径，计算风机的风量，全压和功率。仍然采用无量纲参数 、的体现式，并考虑叶轮圆盘面积和叶轮出口牵连速度的关系，可得风量、全压和

19、功率的计算式。 (m3/s) （4-14） (N/) （4-15） （kw） （4-16）2非原则状态与原则状态的性能参数变换风机性能参数风压是指在原则状态下的全压。原则状态是压力KPa，温度，相对湿度的大气状态。一般风机的进气不是原则状态，而是任一非原则状态，两种状态下的空气物性参数不同。空气密度的变化将使原则状态下的风机全压也随之变化，在非原则状态下应用风机性能曲线时，必须进行参数变换。相似定律表白，当一台风机进气状态变化时，其相似条件满足、此时相似三定律为 ； （4-17）若原则进气状态的风机全压为，空气密度为；非原则状态下的空气密度为，风机全压为，则全压关系有 (N/) （4-18）一

20、般风机的进气状态就是本地的大气状态，根据抱负气体状态方程有 （4-19）式中，是风机在使用条件（即本地大气状态）下的本地大气压，空气密度和湿度。将式（4-19）代入式（4-18）可得 (N/) （4-20）运用此式，可将使用条件下的风机全压，变换为原则进气状态下的风机全压。第三节 风机比转数风机比转数在风机的选型中有重要作用，特别是对于种类繁多的离心风机无量纲性能曲线的选型更为以便。风机比转数的概念同水泵比转数，比转数在应用中的意义也相似。风机比转数的计算公式为 （4-21）式中：转速（rpm）；Q流量（/s）；原则状态下的风机全压(mmH2o)。目前，风机型号编制中的比转数，就是按式（4-2

21、1）和规定单位计算的成果。风机比转数是对单个叶轮而言的，对于多级（级数为）风机和双吸风机，其比转数分别为 级风机 （4-22） 双吸风机 （4-23）比转数也是风机的基本性能参数之一。前面对于性能参数的有关讨论也同样合用于比转数。此外，比转数的大小还与计算采用的单位有关，如下就这些问题分别进行讨论。（1）非原则状态工作的比转数比转数的风压是原则状态进气时的全压。当为非原则状态进气时，应按式（4-18）计算风机在实际工作状态下的比转数，即 （4-24）式中的原则状态空气密度Kg/m3。（2）风机比转数与单位制比转数是一种有量纲的性能参数，因此按式（4-21）计算的风机比转数的值与各物理量的单位有

22、关，当转速的单位（rpm）和流量的单位(Q3/s)保持不变时，比转数的值仅与全压的单位有关。国内风机型号编制中的值，就是采用工程单位制的成果，其单位是kgf/m2或mmH2o。当采用国际单位制时，值也随之变化。风机全压采用国际单位制时应为N/注意到1 kgf/m2=9.8 N/=9.8mmH2o，则比转数变为 （4-25）即采用工程单位制的比转数比采用国际单位制的比转数大5.54倍。如4-73型一般通风机，比转数73是采用工程单位制计算的取值成果，当采用国际单位制时，比转数变为13.21，按风机型号编制措施应为4-13型风机。（3）无量纲性能参数与比转数运用风机的无量纲性能曲线时，若能直接采用

23、无量纲性能参数计算比转数将是很以便的。为此，应将比转数公式，即式（4-21）中的参数用无量纲性能参数表达。仍采用式（4-14）和式（4-15）中的基本关系，并注意到叶轮、，则有 ； ； 。以上关系代入式（4-21）中，有原则状态下，Kg/m3，则上式可写为 （4-26）当风机全压采用国际单位制(N/)时，比转数还应满足式（4-25）的关系，则有 （4-27）即运用风机的无量纲性能参数计算比转数时，采用工程单位制的值比国际单位制大82倍。如4-73型风机在设计工况下的无量纲性能参数=0.230、=0.437，则按式（4-27）计算的比转数=73.2。 第四节 风机工况调节及运营一. 风机装置工况

24、与求解水泵装置工况的措施相似，图解风机装置工况仍然是目前普遍采用的措施。风机PQ性能曲线表达风机给单位容积气体提供的能量与流量的关系；管路PQ性能曲线表达管道系统单位容积气体流动所需要的能量与流量的关系，这是两条曲线的不同概念。但是，对风机装置来说，两条曲线又互相联系、互相制约，装置工况即是风机与管路的质量平衡成果；也是风机与管路的能量平衡成果。1、风机装置的管路性能曲线风机管路系统是指风机装置中除风机以外的所有管路及附件、吸入装置、排出装置的总和。风机管路性能曲线是指单位容积气体从吸入空间经管路及附件送至压出空间所需要的总能量（即全压）与管路系统输送流量Q的关系曲线。一般吸入空间及压出空间均

25、为大气，且气体位能一般忽视，则管路性能曲线的数学体现式为 (N/) (4-28)式子中是管路系统的综合阻力系数（/ ）。 决定于管路系统的阻力特性，根据管路系统的设立状况和阻力计算拟定。式子（4-28）表达的管路性能曲线在坐标系中是一条通过原点的二次抛物线。全压表达风机提供的总能量，但是用于克服管路系统阻力的损失能量只能是全压中静压能量。因此，风机装置工况的拟定，有时需要用风机的静压与流量关系（）曲线来拟定相应的装置工况。此时，风机装置将浮现全压工况点N 和静压工况点 M ，如图 4-12 所示，这是意义不同的两个工况点。 2、无量纲管路性能曲线离心风机的性能曲线一般采用无量纲性能曲线表达（见

26、图4-11），因此求解装置工况需要采用与之 图 4-12相应的无量纲管路性能曲线。为此，需对管路性能 曲线的方程式无量纲化，运用无量纲性能曲线同样可图解风机装置工况。 对式（4-28）进行无量纲化，有式中为叶轮出口牵连速度，为叶轮圆盘面积，为气体密度。显而易见， 同风机的压力系数 ， 同风机的流量系数，若 项用 表达，则上式可写为 （4-29）式中 也是一种无量纲系数，若采用基本量纲进行量纲分析，其量纲为式（4-29）就是管路无量纲性能曲线的数学体现式，其有与风机相似的无量纲系数、和管路无量纲系数。可以看出，式（4-29）表达的管路无量纲性能曲线，在坐标系中仍然是一条通过原点的二次抛物线。运用

27、无量纲性能曲线同样可以图解风机装置工况，图解所得无量纲性能参数同样可以转换为实际性能参数。二、风机工况调节与水泵工况调节相类似，风机工况调节也可分为非变速调节与变速调节两种方式。在非变速调节中，又分为节流调节、分流调节、离心风机的前导叶轮调节，轴流风机的动叶调节等不同措施。 1. 风机入口节流调节 运用风机进口前设立的节流装置来调节流量的措施，称为入口节流调节。由于节流增长了管路阻力，因此也变化了管路性能曲线。同步，由于入口节流装置一般安装在风机进口前部位，节流时其断面速度非均匀分布，直接影响到叶轮进口的正常速度分布，因此也变化了风机的性能曲线。节流调节后的装置工况，则由变化后的两条性能曲线决

28、定，如图4-13所示。风机装置原工况点为M ，流量；采用节流调节后流量减小为，其工况点为A，调节损失能量。若采用出口节流调节，则工况点应为，能量损失为。由于0时，入口导叶将使气流的进口绝对速度产生圆周切向分量（即），不再保持径向流入状态。入口导叶对进口气流的这种作用称为“预旋”。由叶片式泵与风机的基本方程式 可知，当=0时，；当0时，即预旋将使全压减小，导致风机PQ 曲线变陡。由装置工况分析可知，入口导流器调节的经济性要好于出口节流调节。当离心风机的调节流量较小时，采用入口导流器调节的经济性与变速调节的经济性相称。同步，入口导流器构造简朴尺寸小，投资低；调节运营可靠、以便，维修简朴。因此入口导

29、流器调节措施在离心风机中有广泛的应用。与入口节流调节的分析相似，水泵很少采用入口导叶调节这种方式。只有在泵装置具有足够的有效汽蚀余量，以致采用入口导流器调节不会产生汽蚀时，离心水泵和轴流泵还是可以考虑采用这种调节方式的，因其经济性仍然是高于节流调节的。3、风机（泵）的分流调节 风机的分流调节就是把风机输出的部分流量通过度流管回流到吸入容器或引入管路，并且在分流管装有阀门以调节分流流量的大小来调节风机装置的流量，这就是分流调节，如图 4-14（a）所示。 风机装置分流调节的图解工况如图4-14（b）所示。与水泵不对称并联图解工况相似，采用折引措施求解分流调节工况是可行的。一方面，将公共管段AB视

30、为风机的构成部分，在风机的 PQ 曲线上每一点的压力P减去相应流量下的AB段损失压力，可得到折引风机性能曲线。然后，作折引到管路性能曲线，即无公共管段AB，而由BC与BD 管段直接并联的管路曲线。风机输出段BC的曲线是指分流管阀门全关时的管路性能曲线；分流段BD的曲线是指分流管阀门全开的管路性能曲线。根据并联管路工作原理，对曲线与曲线进行等压力下的流量叠加，得到折引管路性能曲线。曲线与曲线的交点M即为装置分流调节的工况点。根据折引原理，风机的工况点为M。从M点作水平线分别交 曲线和曲线于C1点和C2点，其相应的流量就是风机输出的实际流量，就是调节的分流流量。根据并联工作原理，风机流量。当分流管

31、阀门全关时，其装置工况点为N，风机工况点为N。显然，从N点到M点的各工况点，代表了分流管阀门从全关到全开时的所有分流调节工况。轴流式风机采用分流调节方式要优于节流调节，其经济性要好些。离心式风机采用分流调节方式其经济性要低于节流调节方式。风机分流调节原理也合用于并联管路送风装置的工况拟定。由图4-14（a）可见，分流管BD实际就是与管段BC并联的另一条管路。分流调节也合用于泵装置的工况调节。由于泵不能采用入口节流调节或入口导叶调节，因此采用节流调节比风机更为合适。三、风机的非稳定工况运营风机正常工作时呈现的是稳定工况；当风机选型不当或风机使用欠妥时，某些风机就会产生非稳定工况，风机的非稳定运营

32、将影响甚至破坏其正常工作。与轴流泵相似，轴流风机也具有驼峰形性能曲线，其最大特点就是存在着运营的不稳定工作区，风机一旦进入该区工作，就会产生不同形式的非稳定工况，并体现出明显的非正常工作的征兆。1、叶栅的旋转脱流轴流风机叶轮均采用了翼型叶片，气体与翼型之间的相对运动就是翼型绕流。在翼型绕流特性分析中，定义相对运动方向与翼弦线（即翼型前后缘曲率中心之连线）的夹角为冲角（或攻角），如图4-15所示，冲角大小是影响机翼型绕流特性的最重要的因素。当冲角为零时，叶片产生较大的升力和较小的摩擦阻力。当冲角增大时，叶片背水面尾部流动产生分离，外力有所增长而阻力（重要是形体阻力）的增长更大，叶片升阻比减小。当

33、冲角增大到某一临界值后，流动分离点前移，分离区扩大，致使升力明显下降而阻力急剧增大。这种绕流现象称为脱流（或失速）。对于依托外力工作的轴流风机，脱流是产生非稳定工况的一种重要因素。图4-15 图4-16轴流风机叶轮是由绕轮毂的若干个翼型构成的叶栅，图4-16所示为展开后的平面叶栅，叶片之间为气流通道，如图中标示的1、2、3。气流在通过旋转叶栅时也会产生脱流现象，但这种脱流总是在某一种叶片一方面发生，并在该叶片背水面流道，如图中的流道2的后部因涡流发生流动阻塞。2流道因阻塞减小的流量将向相邻的1、3流道分流，并与原有的流动汇合使1、3流道的流量增大。由于汇流变化了1、3流道的流动状况，也变化了1

34、、3流道的进口流动方向。流道2向流道1的分流方向与叶轮的旋转方向相似，将使叶片冲角减小而抑止了脱流的发生；与此相反流道2向流道3的分流方向与叶轮旋转方向相反，将使叶片冲角增大而诱发了脱流的产生。这样，流道1就保持了正常的流动状况，而流道3因脱流而是非正常的流动状况。与前面的分析完全相似，当流道3因脱流而发生流动阻塞时，也将影响到2、4流道的流动，抑止了2流道的脱流却诱发了4流道的脱流。由于叶轮是旋转的，因此此过程是顺序反复进行的。因此在旋转叶轮中，叶片脱流将沿着叶轮旋转的反方向，周期性而持续地依次传递；这种脱流现象称为旋转脱流。旋转脱流逆叶轮旋转方向的角速度不不小于叶轮旋转角速度（约为转速的3

35、0%-80%），脱流对叶片仍有很高的作用频率。同步，脱流前后作用于叶片的压力大小也有一定的变化幅度。因此，旋转脱流除了影响风机正常工作，使其性能下降之外；还由于叶片受到一种高频率，有一定变幅的交变力作用，而使叶片产生疲劳损坏；当这一交变力频率等于或接近叶片的固有频率时，叶片将产生共振甚至使叶片断裂。为避免轴流风机产生旋转脱流，应在风机选型和运营中保证风机工况点不进入风机的不稳定工作区。2风机的喘振风机驼峰形性能曲线如图4-17所示。根据图解离心泵装置工况的能量平衡关系可知，图中K点为临界点，K点右侧为风机稳定工作区，左侧为不稳定工作区。现对具有大容量管路系统的风机装置，并且风机在不稳定运营的工

36、作状况进行讨论。驼峰形曲线和大容量管路是风机发生喘振的必要件。仍见图4-17，装置原工况点A为稳定工况。目前需要流量减小至，则工况点沿上升曲线AK达到K点，该段变化保持稳定工况。至K点后沿下降曲线KD变化，该段为不稳定工作区，使风机工作点即刻降至D点，。与此同步，管路性能也沿曲线AK变化，压力上升至 ，由于管路容量大，其压力变化滞后于风机工作不稳定变化，因此管路压力保持 图4-17不变。在风机无流量输出，并且管路压力不小于风机压力的条件下，风机浮现正转倒流现象，风机跳至C点工作。由于管路流量输出使其压力下降，倒流流量也随之减小，风机QP性能变化沿CD线进行。在D点，管路压力与风机压力相等，倒流

37、流量也等于零，风机即无流量的输出也无流量的输入，但风机仍然在持续运营，故风机工作点又由D点跳到E点。但是，由于外界所需风量仍保持，因此上述过程将按EKCDE的顺序周期性地反复进行。以上讨论也是对喘振机理的分析。当具有大容量管路系统的风机处在不稳定工作区运营时，也许会浮现流量压力的大幅度波动，引起装置的剧烈振动，并随着有强烈的噪音，这种现象称为喘振。喘振将使风机性能恶化，装置不能保持正常的运营工况，当喘振频率与设备自振频率相重叠时，产生的共振会使装置破坏。为了避免喘振的发生，大容量管路系统的风机应尽量避免采用驼峰形性能曲线；在任何条件下，装置输出的流量应充足地不小于临界流量，决不容许浮现；采用合

38、适的调节措施扩大风机的稳定工作区；控制管路容积等措施都是有效的。3、风机并联工作的“抢风”现象当风机并联工作也存在不稳定区时，将会影响风机并联的正常工况，产生流量分派的偏离，即“抢风”现象。两台具有驼峰形曲线的风机并联工作。假定为同型号风机，性能曲线为，用并联性能曲线的措施作出并联性能曲线，由于存在不同段曲线并联的也许，因此在中浮现了一种形状的不稳定工作区。风机性能曲线及并联性能曲线如图4-18所示。当并联运营工况点为A时，相应每台风机均在A1点工作，风机为稳定运营。若并联风机在不稳定的区内运营，管路性能曲线与风机并联性能曲线有两个交点，即B点和C点。当在B点运营时，相应每台风机均在B1点 图

39、4-18工作，风机仍为稳定运营。当因多种因素不能维持在B点运营时，工况点将下移到C点，这时相应每台风机的工况点分别在C1点和C2点。流量大的这台风机在稳定区的C1点工作，而流量小的风机的工作在不稳定区的C2点，由于一台风机在不稳定区工作 ，因此C 点并联工况仅为临时的平衡状态，随时有被破坏的也许。这种不稳定的并联工况，不仅产生较大的流量偏离，一台风机流量很小甚至浮现倒流；同型号风机的不稳定并联工况，还客观导致风机工作点的互相倒换，即两风机大小流量互变。以上过程的反复进行，使风机不能正常并联运营，这是风机“抢风”现象机理的分析。“抢风”现象不仅影响了并联装置的正常工作，并且还也许引起装置的振动，

40、电机的空载或过载等不良后果。因此，应尽量避免并联风机的不稳定运营。如低负荷工作时应采用单台风机运营；也可采用合适的调节措施等措施来避免“抢风”现象的发生 。水泵并联运营也存在着类似的“抢水”现象，除了上述的危害之外，还也许引起泵的汽蚀，具有更大的危害性。 第五节 风机选型措施及环节一、 离心通风机型号表达措施 离心通风机的全称涉及名称、型号、机号、传动方式、旋转方向和出风口位置等六部分，一般涉及用途代号、压力系数表达、比转数表达、机号等基本内容。用途代号以用途名称汉语拼音字母首字表达，如“G”和“Y”分别代表锅炉送风和锅炉引风机；如“T”代表通用离心通风机，一般可省略不写。压力系数表达是风机全

41、压系数乘以10并四舍五入取整得到的数字。比转数表达是风机比转数四舍五入取整得到的数字。机号为叶轮外径的分米（dm）数。 如Y42-273F型风机，Y表达是一台锅炉引风机；4-273为风机最高效率点（即风机设计工况点）的压力系数为0.4，比转数为73，叶轮为双吸式；表达叶轮外径=28.5dm(2850mm)；F为双支承联轴器传动。又如4-6812.5D型风机，无拼音头表达是一台通风的通风机；4-68为风机最高效率点的压力系数为0.4。比转数为68； 12.5表达叶轮外径=12.5dm；D为悬臂支承联轴器传动。国家推广的一般非专用高效节能风机，其重要产品如表4-1所示。二、风机选型措施在风机应用中

42、，除了满足对其流量、风压的规定之外，还应考虑对风机高效运营的规定，这是合理选择风机的一种重要因素。风机性能是风机合理选型的根据，风机性能的表达措施不同，风机选型的措施也不同。（1）运用风机性能表选择风机这种措施与运用水泵性能表选择水泵相似，虽然简朴以便，但是不能精确地拟定风机装置工况。此措施也只合用于单一工况风机的选择，难以对选择进行比较分析，不能解决工况调节问题。 （2）运用风机性能曲线选择风机 这一措施与运用水泵性能曲线选择水泵同样，是一种最基本也比较简朴的措施。此措施便于工况调节的分析和调节参数的拟定。运用性能曲线的比选性较差。 （3）运用风机无量纲性能曲线选择风机风机无量纲性能曲线是表

43、达多种型式，不同机号的系列风机的无量纲性能参数。为了缩小选择的范畴，先选定风机的转速（在也许条件下尽量选择较高的转速，但锅炉引风机，排尘风机应考虑高转速的磨损问题）。由风机选择参数和式（ ）或式（ ）计算风机的比转数。再由值查找离心风机的无量纲曲线，找出与计算比转数最为接近并且自身效率又较高的风机作为选定的风机型式。选定风机型式后，由相应的无量纲性能曲线上查出最高效率点（即风机设计工况点）的流量系数和压力系数。然后根据这两个无量纲参数的定义式（4-10）和式（4-11），可以拟定风机叶轮外径，也可根据式（4-14）和式（4-15）分别写出的计算式，即 （4-30） （4-31）由以上两式求出的

44、叶轮外径应相等或近似相等（查图的误差所致）。最后按照计算的叶轮外径，选择最接近的风机机号（即风机叶轮外径）。并根据所选择的风机型号，进行风机工作参数（即风机选择参数）的校核。图4-19（4）运用风机的性能选择曲线选择风机这是风机选择中最常用的一种措施。选择曲线是把同一相似系列，不同叶轮外径 的每一台风机的全压，功率，转速与流量的关系，在对数坐标图上所标绘的一系列线族，如图418所示为413型风机性能选择曲线。选择曲线图中包具有，和的三组等值线族和一系列高效工作区的线族。由于采用对数坐标，三组等值线族均为各自平行的直线，并规定高效区是效率达最高效率90%以上的工作区范畴。等线通过的性能曲线族，表

45、达同一机号，不同转速下的风机性能曲线。对任意一条性能曲线来说，其上各点的叶轮直径，转速都是相似的，且等于最高效率点（设计工况点）的值和值。等线与等线在性能曲线上的交点就是风机设计工况点。等线一般并不通过性能曲线的设计工况点，且性能曲线上各点的功率都不相等。根据风机的选择参数（），在选择曲线图上可找出相应的工况点，若该点位于性能曲线上则可直接选定风机的机号，转速和功率。但所需要的工况点往往不是刚好落在性能曲线上，如图4-19上的1点。这时，需要在流量保持不变的条件下，向上查找最接近的性能曲线上的2点和3点，由2点或3点所在的性能曲线，查出出风机的机号（即 ），转速和功率。对于初选的两台风机（相应

46、两条曲线）还应进行比较分析，一般应选用效率比较高，转速比较高，叶轮外径较小，功率较小的风机。如图中的3点性能曲线为最后选定的风机。 三、风机选型环节 风机选型的主线目的是在不同工作条件和不同工作状况下，满足风机装置系统对流量和压力的规定，并且要保证风机可以经济安全的运营。选型目的也就决定了风机选型的基本原则，这些原则更全面也更充足地体目前风机选型的每一环节中。（1）风机工作条件下的大气压强，输送气体的温度，密度。装置系统工作特点和拟采用的风机工作方式和工况调节措施。（2）根据实际需要拟定每台风机工作的最大流量，再根据系统管路布置计算相应的最大压力（全压）。并按设计规定，风机负荷应考虑一定的安全

47、富裕量，一般流量取值为=（0.050.1），比转数大取小值；压力取值为=（0.10.15），比转数大取大值。（3）风机产品样本给出的风机性能都是在原则状态下的参数，而风机一般是在非原则状态下工作的。因此，必须按照相似定律和气体状态方程，将实际状态的设计流量和压力，换算为原则状态的流量和压力。根据无量纲性能参数和比转数的讨论，有关系（m3/s） (4-32)(N/) (4-33)(KW) (4-34)式中，是风机在实际状态（虽然用条件）下的流量（m3/s），全压(N/)和功率(KW)；原则状态为101325 N/的大气压和20的气温。换算后的，是风机的选择参数，也是风机选型的第一种控制条件。（4

48、）根据风机产品样本拟定风机选型采用的措施（即性能表、性能曲线、无量纲性能曲线、性能选择曲线中之一）。一般状况还应根据风机的选择参数计算风机的比转数，更有助于风机的合理选型。风机性能是风机选型的第二个控制条件。选型时应注意选择较高效率的风机，并且应保持风机在高效工作区运营；有条件时应尽量选择转速高、叶轮直径小的风机。对于负荷较小，工况简朴的系统，其风机可以一次选定；而负荷较大，工况比较复杂的系统，往往需要进行不同型号风机之间的性能比较和综合分析，以拟定最合理的风机型号。另在风机的选型中，应尽量避免风机浮现非稳定运营状况的也许。如马鞍形性能曲线 ，是风机产生旋转脱流、喘振和抢风等不正常工作的重要因

49、素，在风机选型时应引起注重。（5）根据所选风机的性能曲线和管路性能曲线，考虑系统管路布置方式和风机运营方式，图解装置运营工况和风机运营参数。如果需要运营工况调节的，应根据采用的调节措施图解调节工况，拟定相应的调节工况参数。对于可采用多种措施调节时，应进行不同措施的经济性分析，以拟定最合理的调节措施。以上是风机选型的重要环节。从风机选型的整个过程来看，是涉及风机理论、风机性能、装置工况及工况调节等内容的一种综合应用过程，选型的目的就是实现对风机最合理地应用。以上环节体现了风机选型的目的和措施，有很重要的实际意义。风机常用故障分析 1。振动（可从下述几种方面进行检查）； A。叶轮旋转时碰擦，此时会

50、发生异常的声音和剧烈的振动。因素是贮运，安装，使用过程中风机外壳或叶轮部件发生变形。 b，贮运，安装，使用过程中传动件或机壳变形叶轮平衡破坏。因素如下：叶轮受压变形；叶轮与轴套的连接件松动；吊装不当导致主轴变形；电机固定螺旋松动； c风机底脚螺栓未固紧。 2。发热：常温下运营一小时后，发现电机温升过高，则也许由下列因素之一导致； a系统阻力过大或风机选配一不合理导致电机超负荷运营，因素是管网阻力系数过大或管路系数的阀门未打开。 b电机轴承损坏，配合间隙小，不符合规定； c电机断相运营或接线错误； d电源电压过低。 1、原则状态：指风机的进口处空气的压力P=101325Pa，温度t=20，相对湿

51、度=50%的气体状态。 2、指定状态：指风机特指的进气状况。其中涉及本地大气压力或本地的海拔高度，进口气体的压力、进口气体的温度以及进口气体的成分和体积比例浓度。 3、风机流量及流量系数 流量：是指单位时间内流过风机进口处的气体容积。 用Q表达，一般单位：m3/h或m3/min。 流量系数：=Q/（900D22U2） 式中：流量系数 Q：流量，m3/hD2：叶轮直径，m U2：叶轮外缘线速度，m/s（u2=D2n/60） 4、风机全压及全压系数： 风机全压：风机出口截面上的总压与进口截面上的总压之差。用PtF表达，常用单位：Pa全压系数:t=KpPtF/U22式中, t:全压系数 Kp:压缩性

52、修正系数 PtF:风机全压,Pa :风机进口气体密度,Kg/m3 u2：叶轮外缘线速度，m/s5、风机动压：风机出口截面上气体的动能所表征的压力，用Pd表达。常用单位：Pa6、风机静压：风机的全压减去风机的动压，用Pj表达。常用单位：Pa7、风机全压、静压、动压间的关系： 风机的全压（PtF）=风机的静压（Pj）+风机的动压（Pd） 8、风机进口处气体的密度：气体的密度是指单位容积气体的质量，用表达，常用单位：Kg/m39、风机进口处气体的密度计算式： =P/RT 式中：P：进口处绝对压力，Pa R：气体常数，J/KgK。与气体的种类及气体的构成成分有关。T：进口气体的开氏温度，K。与摄氏温度

53、之间的关系：T=273+t10、原则状态与指定状态重要参数间换算： 流量：Q=0Q0 全压：PtF/= PtF0/0 内功率：Ni/= Ni0/0注：式中带底标“0”的为原则状态下的参数，不带底标的为指定状态下的参数。 11、风机比转速计算式： Ns=5.54 n Q01/2/（KpPtF0）3/4式中： Ns：风机的比转速，重要的设计参数，相似风机的比转速均相似。 n：风机主轴转速，r/min Q0：原则状态下风机进口处的流量，m3/s Kp: 压缩性修正系数 PtF0: 原则状态下风机全压,Pa 12、压缩性修正系数的计算式： Kp=k/（k1）（1+p/P）（k1）/k1（PtF/P）1

54、式中:PtF:指定状态下风机进口处的绝对压力,Pa k:气体指数,对于空气,K=1.413、风机叶轮直径计算式： D2=（27/n）KpPtF0/（20t ）1/2式中:D2:叶轮外缘直径,m n:主轴转速：r/min Kp：压缩性修正系数 PtF0：原则状态下风机全压，单位：Pa0：原则状态下风机进口处气体的密度：Kg/m3 t：风机的全压系数 14、管网：是指与风机联接在一起的，气流流经的通风管道以及管道上所有附件的总称。 15、管网阻力的计算式：Rj=KQ2式中: Rj:管网静阻力,PaK:管网特性系数与管道长度、附件种类、多少等因素有关，拟定其值的措施一般采用：计算法，类比法和实际测定

55、法。Q：风机的流量，m3/s16、常用压力单位间的换算关系： 1毫米水柱（mmH2O）=9.807帕（Pa）17、大气压力与海拨高度间近似关系： P=101325（9.411.2）H式中:P：大气压力Pa H：海拨高度：m山东金星通风设备有限公司位于国家级历史文化名城山东省聊都市。公司东临东外环，北靠济馆高速，距京九铁路货运站10km，距邯济铁路7km，位置优越，交通极其便利。公司是一家专业从事通风设备研究开发制造销售为一体的公司，公司开办10余年来，一贯秉承“顾客是上帝，质量是生命，人才是主线，信誉是保证，的经营理念”。 我司重要生产无动力风机，屋顶轴流风机，通风器，无动力通风器，屋顶通风帽，屋顶通风器，免电力通风器，无动力通风机，无动力通风帽等通风设备。公司产品畅销全国各地，以其高效、节能、低躁、环保等优良性能，深受广大顾客的依赖。 山东金星通风设备有限公司，以其优质的服务和良好的信誉作为公司生存的发展资本，以丰富的专业制造经验，为客户奉献更完美的产品，提供更完美的服务。联系电话： 热忱欢迎各界人士莅临指引，洽谈合