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風(fēng)機選型過程中應(yīng)注意的幾個問題
2014-12-09
風(fēng)機選型是風(fēng)機設(shè)計人員必須掌握的一項基本技能,它需要我們熟練運用一些基礎(chǔ)知識簡單、快速、準(zhǔn)確的選出滿足使用條件的風(fēng)機。下面就在風(fēng)機選型過程中應(yīng)注意的幾個問題作一說明。
一、流量和壓力
通風(fēng)機的主要性能參數(shù)包括流量、壓力、轉(zhuǎn)速、功率、效率等。在風(fēng)機選型時,應(yīng)明確給出風(fēng)機使用條件下的大氣壓力、介質(zhì)溫度、氣體成分。
通常所說的風(fēng)機的流量是指單位時間內(nèi)流過通風(fēng)機入口的氣體體積。以m3/h、m3/min、m3/s表示。在通風(fēng)機樣本和銘牌上常用m3/h,而鼓風(fēng)機中常用m3/min,但在通風(fēng)機設(shè)計計算和性能計算中均用m3/s。
流量包括體積流量和質(zhì)量流量,體積流量常以標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的體積流量為指標(biāo),稱標(biāo)態(tài)流量,其單位為標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(Nm3/h),或標(biāo)準(zhǔn)立方米每分(Nm3/min)。
標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)的定義如下:
壓力為101325Pa,溫度為273K,重力加速度為9.81m/s2時干燥空氣的狀態(tài)稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下空氣的密度為1.29kg/m3。
K為絕對溫度單位,風(fēng)機選型及性能換算時,氣體溫度用絕對溫度。
絕對溫度與攝氏溫度換算關(guān)系如下:
T = 273 + t
t - 攝氏溫度
T - 絕對溫度
此標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)是物理學(xué)意義上的大氣狀態(tài),在化工及冶金等行業(yè)給出的需要處理的風(fēng)量一般采用標(biāo)態(tài)流量。
當(dāng)用戶給出標(biāo)態(tài)流量時,需要換算成工況下的流量,此工況流量才是我們風(fēng)機選型所需要的流量參數(shù),其換算公式如下:
- 工況流量
- 標(biāo)態(tài)流量
t - 工況溫度
- 當(dāng)?shù)卮髿鈮?BR> 而我國規(guī)定的通風(fēng)機進口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指:壓力為101325Pa,溫度為293K,介質(zhì)為空氣,相對濕度為50%的濕空氣狀態(tài)。其密度為1.2kg/m3。當(dāng)用比轉(zhuǎn)數(shù)選型時就要把工況狀態(tài)下的參數(shù)換算到通風(fēng)機進口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù),而不能直接將標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的參數(shù)換算到通風(fēng)機標(biāo)準(zhǔn)進口狀態(tài)下的參數(shù)進行選型。
質(zhì)量流量常用在運輸式壓縮機及燃?xì)廨啓C裝置中。其單位常用kg/s來表示?;ば袠I(yè)經(jīng)常采用氣體的質(zhì)量流量。
當(dāng)用戶給出質(zhì)量流量時,同時也應(yīng)給出氣體密度或氣體組成。
然后換算成氣體體積流量: 氣體體積流量=為進行正常通風(fēng),需要有克服管道阻力的壓力,風(fēng)機則必須產(chǎn)生出這種壓力。
風(fēng)機的壓力分為靜壓、動壓、全壓三種形式。其中,克服前述管道阻力的壓力為靜壓;把氣體流動中所需動能轉(zhuǎn)換成壓力的形式為動壓,實際中,為實現(xiàn)送風(fēng)目的,就需有靜壓和動壓。
所謂風(fēng)機的全壓是指由風(fēng)機所給定的全壓增加量,即風(fēng)機的出口和進口之間的全壓之差。所謂風(fēng)機的靜壓是指由風(fēng)機的全壓減去風(fēng)機出口的動壓。
壓力一般用壓力計測量,壓力計上讀出的壓力數(shù)值為測量處氣體的壓力與外界大氣壓的差值,稱為表壓,測量處氣體的實際壓力為絕對大氣壓。
二、密度和溫度
在風(fēng)機選型中,經(jīng)常要用到輸送氣體的密度,密度的大小決定壓力大小,而密度又與大氣壓、氣體常數(shù)及氣體溫度有關(guān)。
當(dāng)同時給出氣體密度和氣體溫度時,我們可以直接用密度來進行壓力換算,而溫度用來選擇材料。
當(dāng)用戶給出輸送氣體的溫度、氣體平均分子量及當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r,應(yīng)當(dāng)用下列公式進行氣體密度換算:
氣體密度ρ= R為氣體常數(shù) R= - 通用氣體常數(shù),其值恒等于8314J/(mol?K) - 氣體平均分子量
例如:某地大氣壓為101325Pa,氣體溫度為20℃,氣體平均分子量為29,計算氣體的密度。
先求出氣體常數(shù)R,R= J/Kg?K 則氣體密度ρ=
三、轉(zhuǎn)速與比轉(zhuǎn)數(shù)
所謂比轉(zhuǎn)數(shù)ns是設(shè)想一種與該風(fēng)機幾何相似的風(fēng)機,并以風(fēng)量為1 m3/秒,全壓用能量頭表示為1米時的假想轉(zhuǎn)速來定義的,將此以公式表示,為
ns=5.54n 式中 Q——流量(m3/s) P——全壓(Pa) n——轉(zhuǎn)速(r/min) ρ——通風(fēng)機進口的氣體密度(kg/m3)
當(dāng)通風(fēng)機進口處為標(biāo)準(zhǔn)進氣狀況,且氣體介質(zhì)為空氣時,式中的ρ=1.2 kg/m3,故式中可以寫成 ns=5.54n 從ns的定義可知,在相同型式葉輪中,根據(jù)ns的大小可推斷出葉輪的大體幾何形狀。
要想確定轉(zhuǎn)速,在離心式葉輪中,就要按風(fēng)量確定葉片流道寬度,再根據(jù)能量頭確定葉輪的直徑。從而,ns小的葉片與直徑相比,其葉片寬度較窄,而ns大的葉片,其葉片寬度卻變寬了。
在軸流式葉輪中ns大的葉輪則為比輪轂比小的葉片長度相應(yīng)長的葉輪。
從葉輪強度上說,葉片寬度窄或長度短的葉輪為好,因而在確定比轉(zhuǎn)數(shù)ns時,需考慮葉輪的強度。
一般離心通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)ns=15~80;混流通風(fēng)機ns=80~120;軸流通風(fēng)機ns=100~500。
對于某一風(fēng)機,當(dāng)工況變化時,流量和壓力(或流量系數(shù)和壓力系數(shù))都在變化。
因此,一般每一個工況點都可以計算出一個比轉(zhuǎn)數(shù),即一臺風(fēng)機有很多的比轉(zhuǎn)數(shù)。但是,為了便于比較,規(guī)定為:風(fēng)機最高效率點的比轉(zhuǎn)數(shù),作為該風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)。如4-72風(fēng)機最高效率點的比轉(zhuǎn)速為72 另外通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)都是指單級單吸入時的比轉(zhuǎn)數(shù)。
故對雙吸入單級通風(fēng)機,上式可寫成 ns=5.54n 雙級單吸入風(fēng)機可寫成 ns=5.54n 比轉(zhuǎn)數(shù)可以作為通風(fēng)機的分類、系列化和相似設(shè)計的依據(jù),因而是通風(fēng)機的一個非常重要的參數(shù), 風(fēng)機轉(zhuǎn)速大小直接影響風(fēng)機性能參數(shù),在現(xiàn)有的風(fēng)機樣本中,除皮帶傳動外,風(fēng)機轉(zhuǎn)速都是采用電機的異步轉(zhuǎn)速,即960、1450、2900等等。
而現(xiàn)在生產(chǎn)的電機,由于技術(shù)水平的不斷提高,電機的額定轉(zhuǎn)速已經(jīng)非常接近于電機的同步轉(zhuǎn)速,因此,我們?nèi)绮捎蔑L(fēng)機樣本中的電機轉(zhuǎn)速來進行風(fēng)機選型,那么選擇的風(fēng)機性能參數(shù)誤差會非常大。
如現(xiàn)在的200KW左右的4級電機,其額定轉(zhuǎn)速已達到1490rpm,用樣本上的風(fēng)機轉(zhuǎn)速選型,實際風(fēng)量相差2.76%,實際風(fēng)壓則相差5.6%。而風(fēng)機標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:在規(guī)定的流量下,風(fēng)壓的偏差不超過5%,這就是說,在沒有考慮其它條件影響的情況下,我們所選擇的風(fēng)機就已經(jīng)超標(biāo)。
因此,我們在選型時,應(yīng)采用電機的額定轉(zhuǎn)速。如用比轉(zhuǎn)數(shù)選型,則選型后用電機的額定轉(zhuǎn)數(shù)進行修正。
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