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1、第二章 通风机通风机作为空气动力机械，在通风除尘与气力输送系统中，都用来输送空气和粉尘或物料。因而，合理地选择风机，对通风除尘与气力输送的效果有着很大的影响。通风系统常用的风机有离心式通风机和轴流式通风两种，而在通风除尘和气力输送系统中大均有采用离心式通风机，此外，随着制粉技术的发展，配粉技术的广泛应用，作为正压输送的动力来源-罗茨鼓风机也受到注重。因此，本章重点简介离心式通风机，同步简介罗茨鼓风机。2.1 离心式通风机的构造和工作原理离心式通风机的构造如图所示。它的重要部件是机壳、叶轮、机轴、吸气口、排气口。此外尚有轴承、底座等部件。通风机的轴通过联轴器或皮带轮与电动机轴相连。当电动机转动时
2、，风机的叶轮随着转动。叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出，空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中，由于速度慢，压力高，空气便从通风机出口排出流入管道。当叶轮中的空气被排出后，就形成了负压，吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中。因此，叶轮不断旋转，空气也就在通风机的作用下，在管道中不断流动。图2-1通风机的各部件中，叶轮是最核心性的部件，特别是叶轮上叶片的形式诸多，但基本上可分为前向式、径向式和后向式三种。如图所示。图2-2这三种不同形式的叶片是以叶片出口角来辨别的，所谓叶片出口角就是叶片的出口方向（出口端的切向方向）和叶轮的圆周方向（在叶片出口端的圆周切线方向）之间的夹角（）。这三种叶片
3、形式各有特点。后向式叶片的弯曲度较小，并且符合气体在离心力作用下的运动方向，空气与叶片之间的撞击很小。因此能量损失和噪音较小，效率较高。但后向式叶片只能使空气以较低的流速从叶轮甩出，空气所获得的动压较低。前向式叶片与后向式不同，它的形状与空气在离心力作用下的运动方向完全相反，空气与叶片之间撞击剧烈。因此能量损失和噪音都较大，故效率就低，但前向式叶片能使空气以较高的流速从叶轮中甩出，从而使空气在风机出口处获得较大的静压。径向式叶轮的特点介入后向式和前向式之间。机壳一般呈螺旋形，它的作用是吸集从叶轮中甩出的空气，并通过气流断面的渐扩作用，将空气的动压力转化为静压。离心式通风机所产生的压力一般不不小
4、于1500毫米水柱。压力不不小于100毫米水柱的称为低压风机，一般用于空气调节系统。压力不不小于300毫米水柱的称为中压风机，一般用于通风除尘系统。压力不小于300毫米水柱的称为高压风机，一般用于气力输送系统。2.2 离心式通风机的性能参数与性能曲线2.2.1 离心通风机的重要性能参数离心式通风机有一定的参数表达它的性能和规格，为了合理地选择与使用风机，就必须分析理解这些参数以及其互相间的关系。表达风机性能的重要参数有：1风量通风机每单位时间内所排送的空气体积，称为风量Q，又称送风量或流量，其单位为米3/秒或米3/时，工程上常用单位是米3/时。风机所产生的风量与风机叶轮直径、转速、叶片形式等有
5、关，其三者之间的互相关系要用下式表达： (m3/s) (2-1) (m3/h) (2-2)式中：Q通风机的风量；D2通风机叶轮的外径，米；V2叶轮外周的圆周速度，米/秒n通风机的转速，转/分；流量系数，与风机型号有关。常用离心式风机的流量系数见表2-1：表：2-1No 代号 4-72 C4-73 4-79 Y4-56 6-23 6-30 9-19 9-26 1 0.146 0.154 0.170 0.108 0.024 0.044 0.030 0.080 0.454 0.462 0.484 0.266 0.614 0.634 0.814 0.874 2 0.164 0.174 0.190 0.
6、121 0.029 0.049 0.037 0.090 0.445 0.462 0.473 0.264 0.600 0.626 0.834 0.857 3 0.182 0.191 0.210 0.137 0.033 0.054 0.044 0.100 0.436 0.444 0.467 0.260 0.582 0.617 0.828 0.832 4 0.199 0.209 0.230 0.151 0.034 0.063 0.051 0.110 0.418 0.425 0.450 0.260 0.573 0.590 0.803 0.799 5 0.216 0.228 0.250 0.166 0.
7、039 0.068 0.058 0.120 0.392 0.406 0.433 0.251 0.537 0.573 0.772 0.761 6 0.234 0.246 0.270 0.182 0.044 0.073 0.065 0.130 0.365 0.370 0.421 0.243 0.490 0.550 0.732 0.714 7 0.252 0.263 0.300 0.194 0.049 0.078 0.073 0.140 0.338 0.314 0.359 0.227 0.433 0.525 0.692 0.667 8 0.269 0.282 0.330 0.209 0.054 0.
8、083 0.080 0.150 0.303 0.277 0.290 0.208 0.366 0.496 0.652 0.620 风机的风量一般用实验措施测得。风量的大小与通风机的尺寸和转速成正比。在管道系统中，风量可以通过闸门或变化通风机的转速来调节。但通风机最大的转数不可超过性能选用表上规定的最高转数。以叶轮外周的圆周速度表达，压力在300-1500毫米水柱的风机，v2100米/秒，压力在300毫米水柱如下的风机v270米/秒。2风压通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压H，其单位为毫米水柱。风机所产生的风压与风机的叶轮直径、转速、空气密度及叶片形式有关，其关系可用下式表达：
9、(mmH2O) (2-3)(mmH2O) (2-4)式中：H通风机全压，毫米水柱；空气的密度，公斤/米3；一般取原则空气密度=1.2公斤/米3；v2叶轮外周的圆周速度，米/秒；全压系数，根据实验拟定，一般如下：后向式：H=0.40.6；径向式：H=0.60.8；前向式：H=0.81.1；D2风机叶轮的外径，米；n风机的转速，转/分。风机的风压与转速的平方成正比，合适提高转速就能增大风压。在管道系统中，风压也可用调节闸门来变化。3功率通风机在一定的风压下输送一定数量的空气时，需要消耗一定的能量，这个能量是由带动它的电机提供的。单位时间内所消耗的能量称为功率N，功率的单位用千瓦来表达。通风机的有效
10、功率（Ny千瓦）即： (2-5)式中：Q通风机输送的风量，米3/秒；H通风机产生的风压，毫米水柱；102千瓦与公斤米/秒之间的换算关系系数，1千瓦=102公斤米/秒。事实上，消耗在通风机轴上的功率（轴功率）要不小于有效功率，这是由于通风机在运转过程中轴承内部有磨擦损失和空气在通风机中流动也有能量损失的缘故。轴功率N与有交效功率NY之间的关系如下： (2-6)式中：通风机效率，%。N轴功率，千瓦当通风机的转速一定期，它的轴功率随着风量的变化而变化，一般离心式通风机的轴功率随着风量的增长而增长。4效率通风机的有效功率与轴功率之比为通风机的效率，即： (2-7)通风机的有效功率反映了通风机工作的经济
11、性。后向叶片风机的效率一般在0.80.9之间，前向叶片风机的效率在0.60.65之间。同一台风机在一定的转速下，当风量和风压变化时，其效率也随之变化，但其中必有一种最高效率点，最高效率时的风量和风压称为最佳工况。通风机在管道系统中工作时，它的风量与风压应尽量等于或接近最佳式况时的风量和风压，应注意使其实际运转效率不低于最高效率的90 %。5转速通风机的转速n可用转速表直接测量，其数值用每分钟多少转（转/分）来表达。小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连，变化皮带轮的直径即可调节风机的转速，其关系如下： （2-8）式中：n1、n2风机；电动机
12、的转速d1、d2风机和电动机的皮带轮的直径。从上述可见，如要变化风机的转速，只要变化通风机或电动机中任意一种皮带轮的直径即可。当变化风机转速时，风机的特性参数；特性曲线也随之变化，亦即，风机在每一转速下均有其相应的特性曲线。当转速变化时，风机的特性参数Q，H，N的变化可按下式计算： (2-9)以上可见，如果通风机的转速由n变化为n时，风机的风量变化与的一次方成正比，功率变化与的三次方成正比。因此在增长风机转速时，必须重新计算所需功率，注意本来配备的电机与否会过载。必须指出，上述通风机的几种性能参数不是固定不变的，它们之间均有一定的内在联系。当通风机在管网中工作时，这些参数又受到网路特性的影响，
13、因此要选择使用好一台通风机，不仅要熟悉通风机的性能，还要理解网路特性以及它们之间的关系。图2-32.2.2通风机的性能曲线通风机的性能曲线一般有HQ曲线，NQ曲线，Q曲线三种，这三种曲线常画在同一图上，统称为风机的特性曲线。根据特性曲线，已知Q米3/时，H毫米水柱，N千瓦，（%）中的任何一值即可求得其他各值。图2-4通风机都根据实验预先作出其特性曲线，以供选择通风机时参照。图2-5但是，有的风机样本中风机中不列出特性曲线，而只列出选择风机的数字表格，性能表中每一种转速按流量、风压等分为八个性能点。见表2-2表2-2转数 转/分 序 号 全压 毫米水柱 流量 （米3/时） 效 率% 轴功率 千瓦 所需功率 千瓦 电动机 千瓦 2900 1 324 7950 82.4 8.52 9.8 13 2 319 89
