风机的基础知识及选型方法
时间:2014-10-19 阅读:1810
按气流运动方向的风机分类
按照气流运动来进行风机分类的有:
1.离心风机 气流进入旋转的叶片通道,在离心力作用下气体被压缩并沿着半径方向流动。
2.轴流风机 气流轴向进入风机叶轮后,在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的风机。相对于离心风机,轴流风机具有流量大、体积小、压头低的特点,用于有灰尘和腐蚀性气体场合时需注意。
3.斜流式(混流式)风机 在风机的叶轮中,气流的方向处于轴流式之间,近似沿锥流动,故可称为斜流式(混流式)风机。 这种风机的压力系数比轴流式风机高,而流量系数比离心式风机高。 按压力的风机分类
按照压力来进行风机分类的有:
1.低压离心风机 风机进口为标准大气条件,风机全压PtF≤1kPa的离心风机。
2.中压离心风机 风机进口为标准大气条件,风机全压为1kPa<PtF<3kPa的离心风机。
3.高压离心风机 风机进口为标准大气条件,风机全压为3kPa<PtF<15kPa的离心风机。
4.低流风机 风机进口为标准大气条件,风机全压为PtF≤0.5kPa的轴流风机。
5.高流风机 风机进口为标准大气条件,风机全压为0.5kPa<PtF<15kPa的轴流风机。
按比例大小的风机分类
比转速是指要达到单位流量和压力所需的转速,按比例大小风机分类有:
1.低比转速风机(ns=11~30) 2.中比转速风机(ns=30~60) 3.高比转速风机(ns=60~81)
按用途的风机分类
按用途风机分类,可分为引风机、纺织风机、消防排烟风机等。
风机分类
风机分类可以按气体流动的方向,分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。
这种风机分类的机器有:
离心风机工作时,动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转,空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用,气体压力和速度得以提高,并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳,从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内,故又称径流风机。
离心风机主要由叶轮和机壳组成,小型风机的叶轮直接装在电动机上中、大型风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心风机一般为单侧进气,用单级叶轮;流量大的可双侧进气,用两个背靠背的叶轮,又称为双吸式离心风机。
叶轮是风机的主要部件,它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同,叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜;径向叶轮的叶片顶部是向径向的,又分直叶片式和曲线型叶片;后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。
前向叶轮产生的压力zui大,在流量和转数一定时,所需叶轮直径zui小,但效率一般较低;后向叶轮相反,所产生的压力zui小,所需叶轮直径zui大,而效率一般较高;径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片zui简单,机翼型叶片zui复杂。
为了使叶片表面有合适的速度分布,一般采用曲线型叶片,如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘,以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻,流道光滑。低、中压小型离心风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。
轴流式风机工作时,动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转,气体从集流器进入,通过叶轮获得能量,提高压力和速度,然后沿轴向排出。轴流风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,小型的叶轮直径只有100毫米左右,大型的可达20米以上。
小型低流风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成,通常安装在建筑物的墙壁或天花板上;大型高流风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上,数目一般为2~24。叶片越多,风压越高;叶片安装角一般为10°~45°,安装角越大,风量和风压越大。轴流式风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。
斜流风机又称混流风机,这类风机比较好,气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮,在叶道中获得能量,并沿倾斜方向流出。风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种风机兼有离心式和轴流式的特点,流量范围和效率均介于两者之间。
横流风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮,然后穿过叶轮内部从另一侧排出,气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下,它的尺寸小、转速低。
与其他类型低速风机相比,此类风机发展前途比较好,横流风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择,而不影响气体的流动状态,气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长,适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。
风机的应用
风机广泛地应用于各个工业部门,一般讲,离心式风机适用于小流量、高压力的场所,而轴流式风机则常用于大流量、低压力的情况,应根据不同的情况选有不同的风机分类。
一、锅炉用风机
锅炉用风机根据锅炉的规格可选用离心式或轴流式。又按它的作用分为锅炉风机—向锅炉内输送空气;锅炉引风机把锅炉内的烟气抽走。
二、通风换气用风机
这类风机一般是供工厂及各种建筑物通风换气及采暖通风用,要求压力不高,但噪声要求要低,可采用离心式或轴流式风机。
三、工业炉(化铁炉、锻工炉、冶金炉等)用风机
此种风机要求压力较高,一般为2940~14700N/m2,即高压离心风机的范围。因压力高、叶轮圆周速度大,故设计时叶轮要有足够的强度。
四、矿井用风机
它有两种:一种是主风机(又称主扇),用来向井下输送新鲜空气,其流量较大,采用轴流式较合适,也有用离心式的;另一种是局部风机(又称局扇),用于矿井工作面的通风,其流量、压力均小,多采用防爆轴流式风机。
五、煤粉风机
输送热电站锅炉燃烧系统的煤粉,多采用离心式风机。煤粉风机根据用途不同可分两种:一种是储仓式煤粉风机,它是将储仓内的煤粉由其侧面吹到炉膛内,煤粉不直接通过风机,要求风机的排气压力高;另一种是直吹式煤粉风机,它直接把煤粉送给炉膛。由于煤粉对叶轮及体壳磨损严重,故应采用耐磨材料。
风机选型:
风机的选型一般按下述步骤进行:
1、计算确定隧道内所需的通风量;
2、计算所需总推力It
It=△P×At(N)
其中,At:隧道横截面积(m2)
△ P:各项阻力之和(Pa);一般应计及下列4项:
1) 隧道进风口阻力与出风口阻力;
2) 隧道表面摩擦阻力,悬吊风机装置、支架及路标等引起的阻力;
3) 交通阻力;
4) 隧道进出口之间因温度、气压、风速不同而生的压力差所产生的阻力.
3、确定风机布置的总体方案
根据隧道长度、所需总推力以及射流风机提供推力的范围,初步确定在隧道总长上共布置m组风机,每组n台,每台风机的推力为T.
满足m×n×T≥Tt的总推力要求,同时考虑下列限制条件:
1) n台风机并列时,其中心线横向间距应大于2倍风机直径
2) m组(台)风机串列时,纵向间距应大于10倍隧道直径
4、单台风机参数的确定
射流风机的性能以其施加于气流的推力来衡量,风机产生的推力在理论上等于风机进出口气流的动量差(动量等于气流质量流量与流速的乘积),在风机测试条件先,进口气流的动量为零,所以可以计算出在测试条件下,风机的理论推力:
理论推力=p×Q×V=pQ2/A(N)
P:空气密度(kg/m3)
Q:风量(m3/s)
A:风机出口面积(m2)
试验台架量测推力T1一般为理论推力的0.85-1.05倍.取决于流场分布与风机内部及消声器的结构.风机性能参数图表中所给出的风机推力数据均以试验台架量测推力为准,但量测推力还不等于风机装在隧道内所能产生的可用推力T,这是因为风机吊装在隧道中时会受到隧道中气流速度产生的卸荷作用的影响(柯达恩效应),可用推力减少.影响的程度可用系数K1和K2来表示和计算:
T=T1×K1×K2或T1=T(K1×K2)
其中T:安装在隧道中的射流风机可用推力(N)
T1: 试验台架量测推力(N)
K1:隧道中平均气流速度以及风机出口风速对风机推力的影响系数
K2:风机轴流离隧道壁之间距离的影响系数