离心通风机选型及设计.docx

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离心通风机选型及设计

离心通风机选型及设计

1.引言…………………………………………………………………….

（1）

2.离心式通风机的结构及原理……………………………………….....（3）

式风机的基本组成………………………………………………（3）

式风机的原理……………………………………………………（3）

式风机的主要结构参数…………………………………………（4）

式风机的传动方式………………………………………………（5）

3离心风机的选型的一般步骤……………………………………………（5）

4.离心式通风机的设计……………………………………………………（5）

4.1通风机设计的要求……………………………………………………（5）

4.2设计步骤………………………………………………………………（6）

4叶轮尺寸的决定……………………………………………………（6）

4离心通风机的进气装置……………………………………………（13）

4蜗壳设计……………………………………………………………（14）

4参数计算……………………………………………………………（20）

4.3离心风机设计时几个重要方案的选择………………………（24）

5.结论………………………………………………………………………（25）

附录…………………………………………………………………………（25）

引言

通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，它是一种从动的流体机械。

通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶与建筑物的通风、排尘与冷却；锅炉与工业炉窑的通风与引风；空气调节设备与家用电器设备中的冷却与通风；谷物的烘干与选送；风洞风源与气垫船的充气与推进等。

　　通风机的工作原理及透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。

　　通风机已有悠久的历史。

中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理及现代离心通风机基本相同。

1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。

1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，与后向弯曲叶片的离心通风机，结构已比较完善了。

　　1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通风机已应用于矿井通风与冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25％，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。

　　1935年，德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风与引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机与横流通风机也都获得了发展。

　　按气体流动的方向，通风机可分为离心式、轴流式、斜流式与横流式等类型。

　　离心通风机工作时，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，气体压力与速度得以提高，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，故又称径流通风机。

离心通风机主要由叶轮与机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮及电动机联接。

离心通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，又称为双吸式离心通风机。

　　叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目与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通风机平稳地转动。

按叶片出口方向的不同，叶轮分为前向、径向与后向三种型式。

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，又分直叶片式与曲线型叶片；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最大，在流量与转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，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最简单，机翼型叶片最复杂。

　　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，以增加叶轮的强度与减少叶片及机壳间的气体泄漏。

叶片及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、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。

　　轴流式通风机工作时，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，提高压力与速度，然后沿轴向排出。

轴流通风机的布置形式有立式、卧式与倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100毫米左右，大型的可达20米以上。

　　小型低压轴流通风机由叶轮、机壳与集流器等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁或天花板上；大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒与传动部件组成。

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，风量与风压越大。

轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。

　　斜流通风机又称混流通风机，在这类通风机中，气体以及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。

通风机的叶轮与机壳的形状为圆锥形。

这种通风机兼有离心式与轴流式的特点，流量范围与效率均介于两者之间。

　　横流通风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。

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。

　　及其他类型低速通风机相比，横流通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。

　　通风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率与转速。

另外，噪声与振动的大小也是通风机的主要技术指标。

流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压与全压之分；功率是指通风机的输入功率，即轴功率。

通风机有效功率及轴功率之比称为效率。

通风机全压效率可达90％。

　　通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率与使用效率，以降低电能消耗；用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机；降低通风机噪声；提高排烟、排尘通风机叶轮与机壳的耐磨性；实现变转速调节与自动化调节。

2.离心式通风机的结构及原理

2.1离心风机的基本组成

主要由叶轮、机壳、进口集流器、导流片、联轴器、轴、电动机等部件组成。

旋转的叶轮与蜗壳式的外壳。

旋转叶轮的功能是使空气获得能量；蜗壳的功能是收集空气，并将空气的动压有效地转化为静压。

2.2离心风机的原理

叶轮旋转产生的离心力使空气获得动能,然后经蜗壳与蜗壳出口扩散段将部分动能转化为静压。

这样,风机出口的空气就是具有一定静压的风流。

1-进气室；2-进气口；3-叶轮；4-蜗壳；5-主轴；6-出气口；7-扩散器

2.3离心风机的主要结构参数

如图所示，离心风机的主要结构参数如下。

①叶轮外径,常用D表示；

②叶轮宽度,常用b表示；

③叶轮出口角,一般用β表示。

叶轮按叶片出口角的不同可分为三种:

   前向式──叶片弯曲方向及旋转方向相同,β>90°（90°～160°）；

   后向式──叶片弯曲方向及旋转方向相反,β<90°（20°～70°）；

径向式──叶片出口沿径向安装,β=90°。

2.4离心风机的传动方式

如图所示。

3风机的选型一般步骤

1、计算确定场地的通风量

　　[1]风机风量的定义为:

风速V及风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风速.所以风量计算也很简单.直接用公式Q=VF.便可算出风量.

2、计算所需总推力It

　　It=△P×At（N）

　　其中,At:

隧道横截面积（m2）

　　△P:

各项阻力之与（Pa）;一般应计及下列4项:

　　1）隧道进风口阻力及出风口阻力;

　　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及流速的乘积）,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.取决于流场分布及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与K2来表示与计算:

　　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

特定场合风机选型使用分析

仓库通风

　　首先，看仓储货品是否是易燃易爆货品，如：

油漆仓库等，必须选择防爆系列风机。

　其次，看噪声要求高低，可以选择屋顶风机或环保式离心风机，（而且有款屋顶风机是风力启动，更可以省电呢。

　　最后，看仓库空气所需换气量的大小，可以选择最常规的轴流风机SF型或排风扇FA型。

厨房排风

　　首先，对于室内直排油烟的厨房（即排风口在室内墙上），可以根据油烟大小选择SF型轴流风机或FA型排气风扇。

　　其次，对于油烟大，且油烟需要经由长管道，并管道里有打弯处理的厨房，强烈建议使用离心风机（4-72离心风机最为通用，11-62低噪声环保型离心风机也很实用），这是因为离心风机的压力较轴流风机大，且油烟不经过电机，对电机的保养与换洗更容易。

　最后，建议油烟强烈的厨房选用以上两种方案并用，效果更佳。

高档场所通风

对于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OK厅等高档场所通风，就不适宜用常规风机了。

首先，对于小室的通风，使通风管道连接中央通风管的房间，可以在兼顾外观及噪声基础上，选择FZY系列小型轴流风机，它体积小，塑料或铝制外观，低噪声及高风量并存。

其次，对风量及噪声要求更严格的角度说，风机箱是最好选择。

箱体内部有消音棉，外接中央通风管道后可以达到减噪的显著效果。

最后，补充一下，对于健身房的室内吹风，务必选则大风量的FS型工业电风扇，而非SF型岗位式轴流风机。

这是从外观及安全性方面考虑。

污水处理中风机选型应注意的问题

一、鼓风机是污水处理工程中常用的充氧设备,在污水厂风机选型时,风机厂家产品样本上给出的均是标准进气状态下的性能参数,我国规定的风机标准进气状态:

压力p0=101.3kPa,温度T0=20℃,相对湿度φ=50%,空气密度ρ=1.2kg/