风泰风机丨风机基础知识及选型方法_

风泰风机丨风机基础知识及选型方法

King风泰风机

2023年04月28日 15:12:54

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风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。

风机是用于输送气体的机械，从能量观点看，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。而风机是对气体压缩和气体输送机械的习惯性简称。

1.风机的定义

简单来说，风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。

2.风机的原理

把气体作为不可压缩流体处理，利用高低压来控制气体流量、流向。

3.风机分类

按压力分类

4.风机主要参数

压力

离心通风机的压力指压升（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。

流量

单位时间内流过风机的气体容积的量,又称风量。常用Q来表示,常用单位是；m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”）。

一般风机流量的计算用风机出风口面积A与风机出风口处的风速来计算表示为：

转速

风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。

功率

驱动风机所需要的功率。常以N来表示、其单位用KW。一般我们常用的风机由于压力温度变化较小，所以可不考虑气体由于温度、压力变化所产生的密度变化，可以按照标准状态下空气密度：1.2kg/m3来做计算。

压力

静压Pst：在平直流道中运动的气体于某一截面垂直作用于壁面的压力。通常为测得值。在某些离心风机样本里也被称为真空度。

动压Pd：该截面上气体流动速度所产生的平均压力Pd=ρv2/2。

全压Pt：同一截面上气体静压、动压之和称为气体全压，风机进出口气体全压之差称为风机全压，即：Pt=Pst+Pt。

静压比：在管道设计的水力计算中，要考虑管道的阻力损失，管道中风速越大，阻力损失就越大，能量衰减的越快，所以对于风机来讲，静压比是个非常重要的量值，表示为η=Pst/Pt。

功率

有效功率Pe：风机所输送气体在单位时间内从风机获得的有效能量：Pe=Pt×Q/1000［kW］

式中：Pt［Pa］，Q［m3/s］

轴功率Psh：单位时间内原动机传递给风机轴上的能量，一般电机直连的风机轴功率即为电机功率，如果用皮带或者其他传动方式的，要考虑到功率传递系数的影响。

风机效率

风机全压效率ηt：风机全压有效功率与风机轴功率之比：ηt=Pet/Psh=Pt×Q/1000/Psh

风机静压效率ηs：风机静压有效功率与风机轴功率之比：ηt=Pes/Psh=Pst×Q/1000/Psh

风机转速n：单位：r/min或rpm

作用：风机所有性能参数均将随转速的变化而变化

常用的电机转速计算公式：n=120f/p

n为转速，f为电源频率，P为电机极数(常见2、4、6、8、10）

电机直连风机的转速为电机转速，可通过改变电源频率改变风机转速。若是皮带传送可根据调节原、被动皮带轮直径比例改变风机转速.

下图中就是主要的测试风压的参数：

如上图所示，Pt1测试值为进风口全压，Pt2为出风口全压，则风机全压Pt=Pt2-Pt1。

Ps1为进风口静压，Ps2为出风口静压，则风机静压为Ps=Ps2-Ps1。

风机动压一般为Pd=0.5ρv2，所以一般测量出风速v，则动压可得。

风量的得出也是通过计算得出Q=A*v，A为风机出风口面积。

风机的噪音也是测试得出，一般在距离出风口1米，下方45°角放置测试仪，然后得出频谱图，最后得出风机的实际噪音。当然风机噪音也可以通过风机流量、压力估算得出，这个会在后面详细讲到。

相似风机性能参数换算：

假设某型风机参数分别为：

流量Q，压力P，功率N，转速n，效率η。

需换算风机参数：

流量Qm，压力Pm，功率Nm，转速nm，效率ηm，则二者之间的换算关系如下：

5.结构简介

风机命名规则

风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。

风机旋向介绍：风机可制成顺转或逆转两种型式：从电机一端正视，如叶轮按顺时针方向旋转称顺旋风机，以“顺”表示；按逆时针方向旋转称逆风机，以“逆”表示。

风机的出口位置以机壳的出口角度表示：“顺”、“逆”均可制成0°、45°、90°、135°、180°、225°共六种角度，也可按用户的要求制成其他。

风机出风口：规定了“左”或“右”的回转方向，各有8种不同的基本出风口位置。

风机的组成：主要由风叶、集流器、百叶窗、开窗机构、电机、皮带轮、进风罩、内框架、蜗壳等部件组成。开机时电机驱动风叶旋转，并使开窗机构打开百叶窗排风。停机时百叶窗自动关闭。

叶轮

叶轮的组成：叶轮是风机的主要部件，叶轮由叶片、连接和固定叶片的前盘和后盘、轮毂组成。

离心风机的叶片型式根据其出口方向和叶轮旋转方向之间的关系可分为后向式、径向式、前向式三种。

后向式叶片的弯曲方向与气体的自然运动轨迹完全一致，因此气体与叶片之间的撞击少，能量损失和噪音都小，效率也就高。前向式叶片的弯曲方向与气体的运动轨迹相反，气体被强行改变方向因此它的噪音和能量损失都较大，效率较低。径向式叶片的特点介于后向式和前向式之间。

集风器

集风器的组成：集流器装置在叶轮前，它使气流能均匀地充满叶轮的入口截面，并且气流通过它时的阻力损失是最小的。

圆筒形：叶轮进口处会形成涡流区，直接从大气进气时效果更差。

圆锥形：好于圆筒形，但它太短，效果不佳。

锥弧形：好于前两种。

锥弧形：最佳，高效风机基本上都采用此种集流器。

集流器与叶轮的配合，以套口间隙形式为好。而对口间隙形式一般较少采用。

为了减弱涡流，控制倒流，在风机内部进气口部位加装了一个挡风圈。

机壳

风机性能的好坏，效率的高低主要决定于叶轮，但蜗壳的形状和大小，吸气口的形状等，也会对其有影响。

蜗壳的作用是收集从叶轮中甩出的气体，使他流向排气口，并在这个流动的过程中使气体，从叶轮处获得的动压能一部分转化为静压能，形成一定的风压。

蜗壳的外形：对数螺旋线线。

蜗壳出口扩压器：因为气流从蜗壳流出时向叶轮旋转方向偏斜，所以扩压器一般做成向叶轮一边扩大，其扩散角θ通常为6°～8°

蜗舌：离心风机的蜗壳出口处有舌状结构，一般称作蜗舌。蜗舌可以防止气体在机壳内循环流动。

蜗舌的组成：

1、尖舌：用于高效率的风机，风机噪音较大。

2、深舌：大多用于低转速的风机。

3、短舌：大多用于高转速的风机。

4、平舌：用于低效率的风机，风机噪音小。

蜗舌顶端与叶轮外径的间隙s，对噪声的影响较大。间隙s小，噪声大；间隙s大，噪声减小。

一般取s=(0.05～0.10)D2。

蜗舌顶端的圆弧r，对风机气动力性能无明显影响，但对噪声影响较大。

圆弧半径r小，噪声会增大，一般取r=(0.03～0.06)D2。

轴承座

轴流风机原理及特点：气体沿轴向经过集流器，在叶轮处收到叶轮冲击而获得到一定的动压和静压，然后流入后导叶，导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能，最后，气体经过扩压器将一部分轴向气体动能转变为静压能，然后从扩压器流出，进入管道。相比于离心风机轴流风机体积小，压力小，风量较大，易于安装。

离心风机原理：工作介质轴向流入叶轮，进入叶片流道，转变为垂直与风机轴的径向运动；

在叶片的作用下，介质获得能量提升：静压提高、动能增加；待所升高的能量足以克服阻力，则可输送介质。

根据动能转换为势能的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。离心风机中，气体从（集流器）轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器（蜗壳）。在蜗壳中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。

离心风机的出风口方向示意图：

离心风机三种主要的叶轮形式：离心风机的叶轮相比轴流风机的叶轮复杂的多，工艺上要求较高，根据叶轮出风口端的叶片角度可将风机叶轮分为前向型、径向型、后向型。

通风机噪音特性预算方法：风机比A声级LSA是指风机在单位流量单位压力时辐射的A声级；

其与A声级之间的换算公式如下：

LA=LSA+10lgQVPtf2-19.8单位：dBA

Las是比A声级（dBA），La是风机A声级（dBA），Ptf是风机全压（Pa），QV是风机体积流量（m3/min）。

一般对于同一结构样式或同一系列的风机，其比A声级是一定的，可以通过上面的公式计算A声级噪音，在多数时候可以预算出这种风机是否适合某项工程，但这只是预算，实际风机噪音还需以实际测量为准。

通风机噪音A声级预算公式，由《通风机噪音限值》可知五种结构的风机的比A声级LSA，可将上述公式列成下表所示各式：

6.风机类型展示

7.基于风机安装运行注意事项

集风器、叶轮安装间隙：严格按照总图尺寸进行安装，为了保证风机的性能，特别应保证风机进风口与叶轮的含口间隙符合总图。对于一些气体温度较高且机号较大的风机，为了保证风机在高温度状态下运行时，机壳热膨胀后进风圈与叶轮不发生摩擦，进风圈与叶轮进口的含口间隙并非完全均匀，一般上大下小，左右均匀，调校进风圈与叶轮进口的含口间隙，保证该间隙值满足总图的要求。