機(jī)械風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)知識工程課件

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1、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)知識風(fēng)機(jī)定義風(fēng)機(jī)是一種品種繁多、應(yīng)用廣泛的輸送氣體的通用機(jī)械。從能量觀點來分析，它是把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機(jī)械。風(fēng)機(jī)分類按原理分類：1、容積式：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式 日常我們所說的羅茨風(fēng)機(jī)就屬于回轉(zhuǎn)式的一種2、透平式：離心、軸流、混流、橫流 透平式的共同特點是通過旋轉(zhuǎn)葉片把機(jī)械能轉(zhuǎn)變 成氣體能量，因此又稱為葉片式機(jī)械。（此為我們常見的一種形式，也是我們要重點講解的）3、噴射式風(fēng)機(jī)分類按絕對排氣壓力分類：1、通風(fēng)機(jī)：11.27104 Pa 2、鼓風(fēng)機(jī)：（11.27-34.2)104 Pa 3、壓縮機(jī)：34.2 104 Pa（僅供參考）風(fēng)機(jī)分類按用途分類 工業(yè)鍋爐用風(fēng)機(jī) 地鐵隧道用

2、風(fēng)機(jī) 一般通風(fēng)排風(fēng)用風(fēng)機(jī) 消防風(fēng)機(jī) 工業(yè)風(fēng)機(jī) 礦井風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài):進(jìn)口壓力：1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即101325Pa，或760mmHg 溫度：20 相對濕度：50%一般我們常用的風(fēng)機(jī)由于壓力溫度變化較小，所以可不考慮氣體由于溫度、壓力變化所產(chǎn)生的密度變化，可以按照標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度：1.2 kg/m3來做計算。風(fēng)機(jī)性能參數(shù)流量Q定義：單位時間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)流道某一截面的氣體容積，故又稱容積流量單位：m3/s，m3/min，m3/h，CFM 一般風(fēng)機(jī)流量的計算用風(fēng)機(jī)出風(fēng)口面積A與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的風(fēng)速來計算表示為風(fēng)機(jī)性能參數(shù)壓力 1，靜壓Pst：在平直流道中運動的氣體于某一截面垂直作用于壁面

3、的壓力。通常為測得值。在某些離心風(fēng)機(jī)樣本里也被稱為真空度。動壓Pd：該截面上氣體流動速度所產(chǎn)生的平均壓力 Pd=v2/2全壓Pt：同一截面上氣體靜壓、動壓之和稱為氣體全壓，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口氣體全壓之差稱為風(fēng)機(jī)全壓，即 Pt=Pst+Pt風(fēng)機(jī)性能參數(shù)靜壓比 在管道設(shè)計的水力計算中，要考慮管道的阻力損失，管道中風(fēng)速越大，阻力損失就越大，能量衰減的越快，所以對于風(fēng)機(jī)來講，靜壓比是個非常重要的量值，表示為=Pst/Pt。風(fēng)機(jī)性能參數(shù)功率 1、有效功率Pe：風(fēng)機(jī)所輸送氣體在單位時間內(nèi)從風(fēng)機(jī)獲得的有效能量 Pe=PtQ/1000 kW 式中：PtPa，Q m3/s 2、軸功率Psh：單位時間內(nèi)原動機(jī)傳遞給風(fēng)機(jī)軸

4、上的能量，一般電機(jī)直連的風(fēng)機(jī)軸功率即為電機(jī)功率，如果用皮帶或者其他傳動方式的，要考慮到功率傳遞系數(shù)的影響。風(fēng)機(jī)性能參數(shù)風(fēng)機(jī)效率風(fēng)機(jī)全壓效率t：風(fēng)機(jī)全壓有效功率與風(fēng)機(jī)軸功率之比 t=Pet/Psh=PtQ/1000/Psh風(fēng)機(jī)靜壓效率s：風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與風(fēng)機(jī)軸功率之比 t=Pes/Psh=PstQ/1000/Psh風(fēng)機(jī)性能參數(shù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n 單位：r/min 或 rpm 作用：風(fēng)機(jī)所有性能參數(shù)均將隨轉(zhuǎn)速的變化而變化常用的電機(jī)轉(zhuǎn)速計算公式為，n=120f/p，n為轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，P為電機(jī)極數(shù)(常見2、4、6、8、10）電機(jī)直連風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速，可通過改變電源頻率改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。若是皮帶傳送可根

5、據(jù)調(diào)節(jié)原、被動皮帶輪直徑比例改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。風(fēng)機(jī)性能參數(shù)下圖中就是主要的測試風(fēng)壓的參數(shù)風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 如上圖所示，Pt1測試值為進(jìn)風(fēng)口全壓，Pt2為出風(fēng)口全壓，則風(fēng)機(jī)全壓Pt=Pt2-Pt1。Ps1為進(jìn)風(fēng)口靜壓，Ps2為出風(fēng)口靜壓，則風(fēng)機(jī)靜壓為Ps=Ps2-Ps1。風(fēng)機(jī)動壓一般為Pd=0.5v2，所以一般測量出風(fēng)速v，則動壓可得。風(fēng)量的得出也是通過計算得出Q=A*v，A為風(fēng)機(jī)出風(fēng)口面積。風(fēng)機(jī)的噪音也是測試得出，一般在距離出風(fēng)口1米，下方45角放置測試儀，然后得出頻譜圖，最后得出風(fēng)機(jī)的實際噪音。當(dāng)然風(fēng)機(jī)噪音也可以通過風(fēng)機(jī)流量、壓力估算得出，這個會在后面詳細(xì)講到。風(fēng)機(jī)相似理論相似條件 1、幾何相似 模

6、型與實物幾何形狀相同，對應(yīng)的線形長度成比例，對應(yīng)角度相等 2、運動相似 模型與實物各對應(yīng)點速度方向相同、大小成比例，對應(yīng)各氣流角度相等，即對應(yīng)點速度三角形相似 3、動力相似 模型與實物之間相對應(yīng)的各種力方向相同、大小成比例 一般對于一個特定類型的風(fēng)機(jī)，都可以認(rèn)定為相似風(fēng)機(jī)，可以通過相似計算得出不同機(jī)號、不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)參數(shù)。風(fēng)機(jī)相似理論相似風(fēng)機(jī)性能參數(shù)換算 假設(shè)某型風(fēng)機(jī)參數(shù)分別為流量Q 壓力P 功率N 轉(zhuǎn)速n 效率 需換算風(fēng)機(jī)參數(shù)流量Qm 壓力Pm 功率Nm 轉(zhuǎn)速nm 效率m則二者之間的換算關(guān)系如下：軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成及其作用：1、集流器-改善進(jìn)口流場2、導(dǎo)流器-改善進(jìn)口流場3、整流罩-改善

7、進(jìn)口流場4、機(jī)殼-約束流場5、葉輪：葉片、輪轂及其緊固件-能量轉(zhuǎn)換6、導(dǎo)葉-改善出口流場、回收扭速7、擴(kuò)散筒-轉(zhuǎn)換動壓為靜壓軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)軸流風(fēng)機(jī)基本安裝方式1、立式安裝2、臥式安裝3、傾斜式安裝軸流風(fēng)機(jī)基本調(diào)節(jié)方式1、變轉(zhuǎn)速2、動葉靜態(tài)調(diào)節(jié)3、動葉動態(tài)調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)原理及特點 氣體沿軸向經(jīng)過集流器，在葉輪處收到葉輪沖擊而獲得到一定的動壓和靜壓，然后流入后導(dǎo)葉，導(dǎo)葉將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動能變?yōu)殪o壓能，最后，氣體經(jīng)過擴(kuò)壓器將一部分軸向氣體動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，然后從擴(kuò)壓器流出，進(jìn)入管道。相比于離心風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)體積小，壓力小，風(fēng)量較大，易于安裝。離心風(fēng)機(jī)原理工作介質(zhì)軸向流入葉輪，進(jìn)入葉片流道，轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪迸c風(fēng)

8、機(jī)軸的徑向運動；在葉片的作用下，介質(zhì)獲得能量提升：靜壓提高、動能增加待所升高的能量足以克服阻力，則可輸送介質(zhì)離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)根據(jù)動能轉(zhuǎn)換為勢能的原理,利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速,然后減速、改變流向，使動能轉(zhuǎn)換成勢能（壓力）。離心風(fēng)機(jī)中，氣體從（集流器）軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時改變成徑向，然后進(jìn)入擴(kuò)壓器（蝸殼）。在蝸殼中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉(zhuǎn)換成壓力能。壓力增高主要發(fā)生在葉輪中，其次發(fā)生在擴(kuò)壓過程。離心風(fēng)機(jī)的出口方向 從電機(jī)側(cè)正視風(fēng)機(jī)1、葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)：右 出風(fēng)口水平向左時為：右0o，角度沿 順時針方向變化2、葉輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)：左 出風(fēng)口水平向右

9、時為：左0o，角度沿 逆時針方向變化 離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口方向示意圖離心風(fēng)機(jī)三種主要的葉輪形式 離心風(fēng)機(jī)的葉輪相比軸流風(fēng)機(jī)的葉輪復(fù)雜的多，工藝上要求較高，根據(jù)葉輪出風(fēng)口端的葉片角度可將風(fēng)機(jī)葉輪分為前向型、徑向型、后向型。離心風(fēng)機(jī)三種主要的葉輪形式離心風(fēng)機(jī)葉片型式前向葉片出口角度290產(chǎn)生風(fēng)壓較高，但是效率較低前向型的葉片容易在葉輪間聚集雜質(zhì)，易結(jié)垢一般用于風(fēng)量一般，但是壓力要求高的區(qū)域。應(yīng)用廣泛葉片一般較窄，葉片數(shù)量多常見的9-19系列、9-26系列離心風(fēng)機(jī)即是這種葉輪離心風(fēng)機(jī)葉片型式徑向葉片出口角度2=90結(jié)構(gòu)簡單生產(chǎn)成本較低參數(shù)介于前向型和后向型之間，但是效率較低，所以現(xiàn)在應(yīng)用不是十分廣泛，又

10、由于其不易結(jié)垢的特點，只有在礦井等少數(shù)場合使用。離心風(fēng)機(jī)葉片形式后向葉片出口角度2 90此種葉輪由于其空氣動力學(xué)性能優(yōu)秀，風(fēng)量大，壓力低，但是效率很高，國內(nèi)一般的后向型葉輪的離心風(fēng)機(jī)其效率能達(dá)到80%90%，所以應(yīng)用十分廣泛，而且因為其不易結(jié)垢的特點，在工業(yè)、化工、電廠等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛工藝要求較高離心風(fēng)機(jī)葉片型式后向機(jī)翼由于其葉片斷面與機(jī)翼相同故稱之為后向機(jī)翼型葉片由于其獨特的結(jié)構(gòu)特點，在生產(chǎn)過程中要求的工藝十分嚴(yán)格獨特的葉片形式使其在大流量狀態(tài)下功率變化能夠保持一定的幅度，對風(fēng)機(jī)的設(shè)備安全又一定的保護(hù)作用離心風(fēng)機(jī)理論特性離心風(fēng)機(jī)理論特性離心風(fēng)機(jī)理論特性從上面的兩個圖表中可以看出在相同的風(fēng)量

11、下有余前向型風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口較小，風(fēng)速較大，導(dǎo)致其動壓部分過高，能量衰減過快，故而效率較低；而后向型的葉輪則剛好相反，較大的出風(fēng)口能使大量的風(fēng)機(jī)動壓轉(zhuǎn)換成靜壓，大大提高了其效率，而且在風(fēng)量不斷增大的過程中，前向型葉輪的功率急劇增加，后向型葉輪則平穩(wěn)過渡，顯示出良好的應(yīng)變能力，所以在很多大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)都會選擇后向型的葉輪，而在小風(fēng)量高壓力的環(huán)境下前向型的葉輪則表現(xiàn)的更好。管網(wǎng)的性能曲線管網(wǎng)：通風(fēng)機(jī)所工作的系統(tǒng)，包括通風(fēng)管道及其附件，如過濾器、換熱器、調(diào)節(jié)閥等。管網(wǎng)阻力：在一定的氣體流量下所消耗的壓力，它與管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、尺寸、氣流速度有關(guān)。管網(wǎng)阻力表達(dá)式管網(wǎng)阻力 P=KQ2 式中：P-管網(wǎng)阻力 K-管網(wǎng)總

12、阻力系數(shù)，對于確定的 管網(wǎng)，其阻力系數(shù)K也是確定的 通風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)的聯(lián)合工作1、氣體從通風(fēng)機(jī)獲得能量，其壓力、流量之間的關(guān)系按通風(fēng)機(jī)性能曲線變化。2、氣體通過管網(wǎng)，其壓力、流量關(guān)系又須遵循管網(wǎng)性能曲線。3、聯(lián)合工作的通風(fēng)機(jī)、管網(wǎng)的性能關(guān)系：（1）通過通風(fēng)機(jī)與不漏氣管網(wǎng)的氣體流量完全相等（2）通風(fēng)機(jī)的全壓等于管網(wǎng)總阻力與出口動壓損失之和4、通風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)調(diào)試過程中通過調(diào)節(jié)管道阻力達(dá)到調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)性能的目的。聲 學(xué) 基 礎(chǔ) 聲學(xué)物理量周期T：完成一次振動的時間，s波長：相鄰密部之間的長度，m頻率 f：每秒鐘的振動次數(shù)，Hz 一般人耳的聽覺范圍20Hz20kHz聲速C：聲波在媒質(zhì)中的傳播速度，m/s 空氣

13、中的聲速C=20.05*(273+t)1/2 其中t為空氣溫度，聲學(xué)物理量的相互關(guān)系f=1/TC=f聲壓與聲功率聲壓p：聲波以疏密波的形式在大氣中傳播，使大氣壓強(qiáng)發(fā)生周期性的波動，在大氣壓上下的波動值稱為聲壓，Pa聲功率w：單位時間內(nèi)聲源輻射的總聲能量，W聲 級聲壓級Lp Lp=10lg(p/p0)2 其中 p-有效聲壓 p0-聲壓基準(zhǔn)值，210-5 Pa聲功率級Lw Lw=10lg(w/w0)其中 w-聲功率 w0-聲功率基準(zhǔn)值，10-12 W聲壓級與聲功率級的關(guān)系 Lw=Lp+10lgS聲功率是間接測量值聲壓級可以直接測量通過面積S和聲壓級可計算聲功率級聲級分貝值簡便計算-加法 加入兩個不

14、同的生源，其聲壓級分別為L1、L2，那么兩者疊加后的聲壓級L的計算公式可按照下表做簡單計算如 L1L2，則 L1、L2的疊加值L=L1+LL1-L2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11L 3 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3噪音的測試與計算一般人耳能感受到的聲音頻率范圍在2020000Hz之間，而風(fēng)機(jī)的噪音頻率在5010000Hz之間，所以在做風(fēng)機(jī)噪音測試時，沒必要考慮以外的頻率段，所以為方便測試，該頻率范圍被分成24個獨立波段，稱為1/3倍頻帶。每3個1/3倍頻帶可以按照對數(shù)形式合成一個倍頻帶，所以在一般測試風(fēng)機(jī)噪音時常常能看

15、到8個不同的倍頻帶。噪音的測試與計算測試風(fēng)機(jī)過程中需要測試出8個不同倍頻帶上所有的聲能級，以下圖為例：噪音的測試與計算在我們的選型文件中我們常?？吹竭@樣的表格 左邊8列數(shù)字從638000即為頻譜分析的八段音頻，均為測試值。下行數(shù)字即為不同音頻段下的聲能級，Lwa為聲功率級，dBA為聲壓級，Sones為響度，均為計算值，我們平時常說的風(fēng)機(jī)噪音指的就是聲壓級dBA。Inlet Sound Power by Octave BandLwadBASones6312525050010002000400080007683787269655853756413.3通風(fēng)機(jī)噪音特性預(yù)算方法風(fēng)機(jī)比A聲級LSA是指風(fēng)機(jī)

16、在單位流量單位壓力時輻射的A聲級，其與A聲級之間的換算公式如下 LA=LSA+10lgQVPtf2-19.8 單位dBA Las是比A聲級（dBA），La是風(fēng)機(jī)A聲級（dBA），Ptf是風(fēng)機(jī)全壓（Pa），QV是風(fēng)機(jī)體積流量（m3/min）。一般對于同一結(jié)構(gòu)樣式或同一系列的風(fēng)機(jī)，其比A聲級是一定的，可以通過上面的公式計算A聲級噪音，在多數(shù)時候可以預(yù)算出這種風(fēng)機(jī)是否適合某項工程，但這只是預(yù)算，實際風(fēng)機(jī)噪音還需以實際測量為準(zhǔn)。通風(fēng)機(jī)噪音預(yù)算方法通風(fēng)機(jī)噪音A聲級預(yù)算公式，由通風(fēng)機(jī)噪音限值可知五種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)的比A聲級LSA，可將上述公式列成下表所示各式結(jié)構(gòu)形式預(yù)算公式前向葉片離心通風(fēng)機(jī)LA=29+10l

17、gQVPtf2-19.8后向板型葉片離心通風(fēng)機(jī)LA=30+10lgQVPtf2-19.8機(jī)翼型葉片離心通風(fēng)機(jī)LA=25+10lgQVPtf2-19.8徑向葉片離心通風(fēng)機(jī)LA=25+10lgQVPtf2-19.8軸流風(fēng)機(jī)LA=38+10lgQVPtf2-19.8通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲主要噪聲源：風(fēng)機(jī)再生噪聲：因氣體流動，在系統(tǒng)各部件中產(chǎn)生的氣流噪聲噪聲控制的基本措施噪聲源的控制：低噪聲產(chǎn)品的研制與選擇傳播途徑的控制1、隔振裝置：降低結(jié)構(gòu)噪聲的傳播2、隔聲裝置：降低直達(dá)噪聲3、吸聲裝置：提高吸聲量、降低混響聲消聲器基本性能要求主要原理可分兩種消聲器：阻性、撓性消聲性能：較寬頻率范圍內(nèi)的消聲效果。常用插入損失衡量?？諝鈩恿π阅埽嚎諝饬鹘?jīng)消聲器的阻力。機(jī)械性能：要求足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，較長的使用壽命，結(jié)構(gòu)緊湊、輕便，易于加工、安裝，制造成本低。常見阻性消聲器片式消聲器 比如:隧道風(fēng)機(jī)消聲圓筒式消聲器方形消聲器