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知識(shí)點(diǎn):風(fēng)機(jī)的選型以及應(yīng)用

2021-05-19
       風(fēng)機(jī)設(shè)備主要參數(shù)

 

風(fēng)量:風(fēng)機(jī)每分鐘輸送的空氣立方數(shù),SI:m³/h。

全壓:氣體所具有的全部能量,等于動(dòng)壓+靜壓,SI:Pa。

動(dòng)壓:將氣體從零速度加速至某一速度所需要的壓力,SI:Pa 。

靜壓:流體某點(diǎn)的絕對(duì)壓力與大氣壓力的差值,SI:Pa 。

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速:風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù),SI:RPM;

軸功率:電動(dòng)機(jī)除去外部損耗因素,傳遞到風(fēng)機(jī)軸上的實(shí)際功率,通常認(rèn)為是風(fēng)機(jī)實(shí)際所需功率,SI:KW 。

噪音:風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣動(dòng)噪音和機(jī)械噪音疊加所形成的噪音;大多數(shù)廠家公布A記權(quán)噪音(dBA),1.5m處。SI:dBA

全壓效率:風(fēng)量X全壓/軸功率/1000/3600*100%

電源:380/50/3,220/50/1,220/50/3,690/50/3 等

出口風(fēng)速:風(fēng)機(jī)出口截面積的風(fēng)速,控制出口風(fēng)速可間接控制噪音。SI:m/s

 

02 選型所需提供參數(shù)

 

1. 風(fēng)機(jī)形式、種類及用途

2. 安裝方式

3. 氣體成分(包括特殊的溫度、濕度、腐蝕性及雜質(zhì))   

4. 出風(fēng)方向

5. 室內(nèi)安裝還是室外安裝

6. 限定的其他條件(如噪音小于60dBA等)     

7. 配件及特殊要求

03 風(fēng)機(jī)性能曲線

 

 

曲線圖上那條向下曲線代表風(fēng)機(jī)工作點(diǎn),縱軸是風(fēng)壓,橫軸是風(fēng)量。選型應(yīng)該避開緊挨著高壓力點(diǎn)的工作點(diǎn)和低于極限壓力40%的點(diǎn)。

軸流風(fēng)機(jī)建議選型區(qū)域在曲線開始平穩(wěn)下降區(qū)域,工作區(qū)65~90%
后傾風(fēng)機(jī)風(fēng)量軸功率曲線有高點(diǎn),不過載特點(diǎn)。工作區(qū)40~85%:
前彎風(fēng)機(jī)風(fēng)量風(fēng)壓曲線比較陡峭,工作區(qū)35~80%:

 

一般來說風(fēng)量越大,風(fēng)壓越小。設(shè)計(jì)風(fēng)管時(shí),根據(jù)管路阻力計(jì)算和風(fēng)量需求,確定風(fēng)管系統(tǒng)的總風(fēng)量和靜壓損失,風(fēng)口處保留30~50 Pa余壓。這樣得到的結(jié)果就是你選擇風(fēng)機(jī)的依據(jù)。比如設(shè)計(jì)一條管路。不利的一條環(huán)路下靜壓損失300Pa,需要的總風(fēng)量是5000 m³/h,那么你的風(fēng)機(jī)就要選能夠工作曲線能滿足5000風(fēng)量,靜壓330~350 Pa的那個(gè)型號(hào)。

 

04 根據(jù)樣本選型

 

風(fēng)機(jī)制造廠都會(huì)印有本廠的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本和目錄。在風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本和目錄中,通常是按系列、機(jī)號(hào)列出各種轉(zhuǎn)速下的選用性能表,表中的性能參數(shù)值是風(fēng)機(jī)高效率點(diǎn)90%范圍內(nèi)的數(shù)值,并取6~8個(gè)性能點(diǎn)的數(shù)值,以供選用。

 

 

 

  選型方法

1. 選型時(shí),先找到靜壓;

2. 按照靜壓所在列向下查找,找到所需風(fēng)量;

3. 讀出軸功率、噪音,轉(zhuǎn)速等參數(shù);

4. 查看性能曲線,功率曲線,外形尺寸等是否滿足需求;

5. 按照軸功率X1.1,向上匹配合適的電機(jī);

6. 選型完成。 

 

  雙速風(fēng)機(jī)選型方法

已知:高風(fēng)量/低風(fēng)量高風(fēng)壓/低風(fēng)壓要選擇雙速風(fēng)機(jī),方法及步驟如下:

a. 按照高風(fēng)量、高風(fēng)壓選型,得到風(fēng)機(jī)型號(hào)、高轉(zhuǎn)速、高電機(jī)極數(shù)、高軸功率、高噪音;

b. 按照低風(fēng)量、低風(fēng)壓,在同一型號(hào)下選型,得出低轉(zhuǎn)速;

c. 根據(jù)高/低(注意高比低)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的比例,得到接近的雙速電機(jī)的極數(shù);

d. 根據(jù)高軸功率和雙速電機(jī)的極數(shù)比例,在雙速電機(jī)庫中選擇雙速電機(jī);

e. 反向推算確定后的低轉(zhuǎn)速;

f. 根據(jù)該低轉(zhuǎn)速計(jì)算出相應(yīng)的參數(shù),完成選型。

 

05 選型風(fēng)機(jī)型號(hào)及種類

 

  風(fēng)機(jī)按葉輪形式分類

離心風(fēng)機(jī),軸流風(fēng)機(jī)、混流風(fēng)機(jī)、貫流風(fēng)機(jī)等;

  風(fēng)機(jī)按安裝位置或按照安裝形式分類

屋頂風(fēng)機(jī)、邊墻風(fēng)機(jī)、管道風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)箱等;

  風(fēng)機(jī)按用途分類

排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、過濾風(fēng)機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)等;

  風(fēng)機(jī)分類組合

屋頂離心排風(fēng)機(jī),邊墻軸流排風(fēng)機(jī)、排煙混流風(fēng)機(jī)等。

 

通過比轉(zhuǎn)數(shù)選取風(fēng)機(jī)種類

比轉(zhuǎn)數(shù)ns是一個(gè)無因次參數(shù),它反映了不同類型通風(fēng)機(jī)的流量、全壓和轉(zhuǎn)速之間的綜合特性。通常是指單級(jí)單吸入時(shí)的比轉(zhuǎn)數(shù),取高效率點(diǎn)的值。

而確定風(fēng)機(jī)所需的比轉(zhuǎn)速,則必須先選定風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所選風(fēng)機(jī)幾何尺寸不要太大,葉輪的圓周速度不要太高,如果初定轉(zhuǎn)速不合格,可以調(diào)整從新計(jì)算。

例:要求Q=23612 m³/h   P= 5761 Pa

 

 

由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為2900 r/min、1450 r/min、960r/min、730 r/min幾種,盡量取大的轉(zhuǎn)速,這樣可以減小風(fēng)機(jī)的外形尺寸,另從風(fēng)機(jī)壓力上看這是一臺(tái)高壓風(fēng)機(jī),所以選2900 r/min和1450 r/min兩種轉(zhuǎn)速進(jìn)行選形。

ns1=62.26 (n=2900 r/min)

ns2=31.28 (n=1450 r/min)

所以有可能選擇4-62型或者9-26型的前彎離心通風(fēng)機(jī)、后彎離心通風(fēng)機(jī)或者混流風(fēng)機(jī)等。(前面的數(shù)字“4”表示壓力系數(shù), “62”表示風(fēng)量系數(shù),72大風(fēng)量、62中風(fēng)量、26低風(fēng)量、19小風(fēng)量、12小風(fēng)量)

 

 

比轉(zhuǎn)數(shù) ns

風(fēng)機(jī)類型

<10

羅茨風(fēng)機(jī)

15~65

前彎離心通風(fēng)機(jī)

20~90

后傾離心通風(fēng)機(jī)

40~95

混流風(fēng)機(jī)

50~150

帶后導(dǎo)葉軸流風(fēng)機(jī)

70~250

軸流風(fēng)機(jī)

100~400

螺槳式風(fēng)機(jī)

 

確定風(fēng)機(jī)的葉輪外徑(D)根據(jù)風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)公式:

 

P—全壓 Pa、D—葉輪直徑 m、n—葉輪轉(zhuǎn)速 r/min、ρ—介質(zhì)密度 kg/m³

 

當(dāng)n=2900 r/min時(shí)可選用4-62型機(jī)座號(hào)為15的風(fēng)機(jī),當(dāng)n=1450 r/min時(shí)可選用9-26型機(jī)座號(hào)為10的風(fēng)機(jī)。再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性的考慮,選用9-26-10的風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)軸功率的確定:

 

啟動(dòng)功率 Ne=1.15N=54.28 kW

 

風(fēng)機(jī)選擇主要原則:合理組織氣流,完成所需功能

1. 選型時(shí),先找到靜壓

例1:某熱處理車間,面積4000㎡,廠房高約6m,無空調(diào),夏季車間內(nèi)高平均溫度可達(dá)50℃,為降低車間內(nèi)溫度,使工作人員感覺舒適,采用機(jī)械送排風(fēng)方式引入外界冷風(fēng)。第一次,采用10臺(tái)邊墻排風(fēng)機(jī),百葉送風(fēng)形式,但百葉安裝位置較高(4m左右)。使用后,車間地表溫度降低5℃,5.5米行車處,溫度降低10℃,工作人員對(duì)其效果不太滿意。后改造,原風(fēng)機(jī)位置及臺(tái)數(shù)均不變,加大送風(fēng)百葉面積,將百葉高度降低至距地面0.5m處。改造后,車間內(nèi)送排風(fēng)總量基本不變,但車間內(nèi)地表溫度降低9℃,工作人員認(rèn)為效果有明顯改善。

原因分析:熱處理設(shè)備為該車間主要熱源,空氣加熱后向上方屋頂聚集,經(jīng)過對(duì)流循環(huán)后,整個(gè)車間內(nèi)溫度升高。第一次方案中,采用機(jī)械送排風(fēng)沒有錯(cuò),但是不應(yīng)將百葉安裝過高,這樣進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣迅速被熱空氣混合加熱,達(dá)不到給人員降溫的作用。第二次方案中,降低了百葉的高度,使得冷空氣先流過工作人員所在的地表,然后再混合熱空氣,降低多的車間內(nèi)地表溫度。達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

 

例2:某車間坐北朝南,由于地形原因,常年刮東南風(fēng),導(dǎo)致車間內(nèi)氣流多以由南向北為主。由于車間內(nèi)有比較重的醋酸味,所以業(yè)主想增加機(jī)械排風(fēng),而后在南墻上安裝一排排風(fēng)機(jī)。使用后,效果非常不理想。后經(jīng)改造,將南墻上的排風(fēng)機(jī)安裝在北墻上,并在南墻原風(fēng)機(jī)位置加裝電動(dòng)百葉。改造后效果非常明顯。

原因分析:原方案機(jī)械排風(fēng)和自然風(fēng)方向相反,所以排風(fēng)效果很不理想。改造后,機(jī)械排風(fēng)與自然風(fēng)形成合力,大幅度提高了排氣效果,另外增加的百葉,也加強(qiáng)了自然通風(fēng)的效果。所以效果會(huì)比較明顯。

 

類似的場(chǎng)合:

a. 需要排熱或排熱蒸汽,應(yīng)盡量?jī)?yōu)先設(shè)置屋頂排風(fēng)機(jī);

b. 需要取暖、降溫或送新風(fēng)時(shí),應(yīng)盡量讓暖氣流或冷氣流流經(jīng)工作人員所在位置,所以多選用管道風(fēng)機(jī)或邊墻風(fēng)機(jī);

c. 消防排煙,應(yīng)優(yōu)先采取屋頂風(fēng)機(jī)或吊裝的風(fēng)管,故多選用管道風(fēng)機(jī);

d. 盡量利用自然風(fēng)氣流(應(yīng)合理設(shè)置風(fēng)機(jī)位置和形式)。

 

2. 控制氣流分層/分區(qū)域

氣流分層不僅可以使用在凈化室,也可以使用在其他許多場(chǎng)合。氣流分層僅需要考慮和控制某一空間內(nèi)或某一高度范圍內(nèi)的氣流。

例:某水泥分裝車間,如果整體換氣則需要20次/小時(shí)的換氣,如果采用氣流分層技術(shù),則只需要5次/小時(shí)的折合換氣量。因此能大量節(jié)約設(shè)備成本和運(yùn)行成本。

類似場(chǎng)合:手術(shù)室、細(xì)菌培養(yǎng)室、面粉廠灌裝車間、食堂。焊接車間等。

 

3. 局部送排風(fēng)

有些情況下,車間內(nèi)整體清潔,但有個(gè)別幾處嚴(yán)重污染源(或嚴(yán)重發(fā)熱),這時(shí)就需要用到局部排風(fēng)。

有些情況下,僅需要照顧到固定崗位的工作人員的氣流,則應(yīng)采取局部送新風(fēng)。

例:某開放空間,外界氣溫非常低(-30℃),但工作人員需要取暖。如果用整體采暖,只能是浪費(fèi)能源。這種情況下,應(yīng)首先考慮熱輻射采暖,或者采用局部暖風(fēng)機(jī)既可。

 

06 選型是否噪音越小越好

 

噪音總是伴隨著風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),不可消除。新研究表明,只要風(fēng)速超過0.75m/s,就會(huì)產(chǎn)生噪音。當(dāng)然,風(fēng)速越低,產(chǎn)生的噪音就越小。

噪音是有害的污染。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中,總是想盡可能的降低風(fēng)機(jī)設(shè)備的噪音。隨著風(fēng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,我們所能做到的噪音污染也在越來越小。

但是不是風(fēng)機(jī)選型時(shí),噪音越小越好?

噪音小當(dāng)然好,但必須兼顧其經(jīng)濟(jì)性。要求的噪音越低,整臺(tái)設(shè)備的成本就越高。大約每降低10個(gè)分貝,風(fēng)機(jī)成本上漲1倍(經(jīng)驗(yàn)值,非線性)。大多數(shù)風(fēng)機(jī)噪音不可能低于35dBA。

 

所以選擇風(fēng)機(jī)時(shí),噪音 “ 夠用就好 ”,不必要一定追求低噪音。

例如風(fēng)機(jī)設(shè)備所在區(qū)域?yàn)闊o人區(qū),那只要考慮噪音不超過“紅線”即可。

風(fēng)機(jī)設(shè)備所在區(qū)域存在更高噪音的設(shè)備時(shí),可將風(fēng)機(jī)設(shè)備的噪音設(shè)定為“高設(shè)備的噪音-6dBA”,合成后噪音多高出1分貝,而成本為經(jīng)濟(jì)。如果“高設(shè)備噪音-10dBA”,合成后噪音仍為高設(shè)備的噪音,而低的噪音已被“湮沒”。

風(fēng)機(jī)所在設(shè)備如果有隔音或吸音效果,只要考慮噪音透射產(chǎn)生的影響即可。

 

07 噪音控制

 

風(fēng)機(jī)噪聲來源分為空氣動(dòng)力噪聲與機(jī)械噪聲,空氣動(dòng)力噪聲中有渦流噪聲、旋轉(zhuǎn)噪聲、輻射噪聲,機(jī)械噪聲有軸承噪聲、震動(dòng)噪聲。根據(jù)不同的噪聲來源選擇合適的噪聲控制方法。通常有以下幾種做法控制噪聲:

1. 選用合適的風(fēng)機(jī)及管道形式同樣風(fēng)量風(fēng)壓的情況下,軸流風(fēng)機(jī)噪音高于后傾葉輪,后傾葉輪高于前彎葉輪,圓形管道的輻射噪音低于矩形管道。

2. 控制管道風(fēng)速(動(dòng)壓)

噪音限值 dBA

管道風(fēng)速 m/s

風(fēng)速 m/s

≤60

8

10

≤80

12

15


3. 遠(yuǎn)離衰減法將風(fēng)機(jī)放置在距離目標(biāo)較遠(yuǎn)的位置,通過聲音的自然衰減,減小影響。

噪音衰減表

距離(米)

衰減值(dBA)

1

8.0  

1.5

11.5  

2

14.0  

2.5

16.0  

3

17.5  

4

20.0  

5

22.0  

6

23.5  

7

25.0  

8

26.0  

9

27.0  

10

28.0  

15

31.5  

20

34.0  

25

36.0  

30

37.5  


4. 增加隔音裝置將風(fēng)機(jī)設(shè)備與目標(biāo)區(qū)域隔離,通過隔離屏障的反射與吸收作用來達(dá)到降低噪音的效果。比如設(shè)置設(shè)備間/設(shè)備層、隔音箱、隔音玻璃罩等。

5. 增加消音裝置利用消音材料消除噪音。利用疏松多孔,表面凹凸的材料,使聲音鉆入孔內(nèi)不斷反射衰減,波峰波谷疊加衰減,從而起到減小噪音的效果。比如設(shè)置消音器、消音箱、消音罩、吸音棉等。還可以增加消聲導(dǎo)風(fēng)筒改變氣流噪音傳遞方向。

 

來源:機(jī)電人脈

 

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