離心式除塵器(離心式除塵器性能測定實驗)

風機是輸送氣體的機械總稱。風機是一種通用工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品，用途非常廣泛，公共的、商業(yè)的民用建筑和幾乎所有的工業(yè)廠房和生產(chǎn)線上都離不開風機的應(yīng)用。同時，風機作為除塵設(shè)備的動力裝置，其選型對除塵效果起到相當重要的作用。

風機分類：

按流動方向分類：

離心式：氣流軸向進入葉輪后主要沿徑向流動。

軸流式：氣流軸向進入風機葉輪后近似地在圓柱型表面上沿軸線方向流動。

混流式：在風機的葉輪中氣流的方向處于軸流式與離心式之間，近似沿錐面流動。

橫流式：橫流式通風機有一個筒形的多葉葉輪轉(zhuǎn)子，氣流沿著與轉(zhuǎn)子軸線垂直的方向，從轉(zhuǎn)子一側(cè)的葉柵進入葉輪，然后穿過葉輪轉(zhuǎn)子內(nèi)部，通過轉(zhuǎn)子的另一側(cè)的葉柵，將氣流排出。

KTY、KTJZ除塵器上所用風機均采用離心式風機。

按用途分類：

按通風機的用途分類，可分為引風機，紡織風機，消防排煙風機。通風機的分類一般以漢語拼音字頭代表。

除塵器上所用風機大多數(shù)采用一般用途通風機，少數(shù)爆炸性粉塵采用防爆風機。普通葉輪采用碳素鋼制作，由于部件相互碰撞，或者轉(zhuǎn)子內(nèi)部吸進砂?；蛘哞F屑等雜質(zhì)，容易引起火花而導(dǎo)致氣體燃燒爆炸，為了避免此類事故，當通風機輸送易爆、易燃等級較低的氣體介質(zhì)時，通風機的蝸殼用鋼板制作，葉輪用鋁材制作。當氣體易燃、易爆等級較高時，則蝸殼和葉輪必須都采用鋁材制作。同一規(guī)格型號的一般用途通風機與防爆風機整體外觀尺寸無太大差異，只是葉輪所用材質(zhì)不一樣。

按比轉(zhuǎn)速分類：

比轉(zhuǎn)速是指達到單位流量和壓力所需轉(zhuǎn)速。

1.低比轉(zhuǎn)速（n=11～30）

該類風機進口直徑小，工作輪寬度不大，蝸殼的寬度和張開度小。通風機的比轉(zhuǎn)速越小，葉片形狀對氣動特性曲線的影響越小。

2.中比轉(zhuǎn)速（n=30～60）

該類風機各自具有不同的幾何參數(shù)和氣動參數(shù)。壓力系數(shù)大的和壓力系數(shù)小的中比轉(zhuǎn)速通風機，它們的直徑幾乎相差一倍。

3.高比轉(zhuǎn)速（n=60～81）

該類風機具有寬工作輪和后向葉片，葉片數(shù)較少，壓力系數(shù)和最大效率值較高。

離心風機的表示：

風機行業(yè)對風機型號的表述已作明確的規(guī)定。離心通風機的型號由名稱、型號、機號、傳動方式、旋轉(zhuǎn)方向和出風口位置六部分內(nèi)容組成，其排列序號如圖所示。

1用途代號按相關(guān)規(guī)定（一般按用途名稱拼音的第1個大寫字母）。

2壓力系數(shù)的5倍化整后采用一位數(shù)。個別前向葉輪的壓力系數(shù)的5倍化整后大于10時，也可用二位數(shù)表示。

3比轉(zhuǎn)速采用兩位整數(shù)。若用二葉輪并聯(lián)結(jié)構(gòu)，或單葉倫雙吸結(jié)構(gòu)，則用2乘比轉(zhuǎn)速表示。

4若產(chǎn)品的型式有重復(fù)代號或派生型時，則在比轉(zhuǎn)速后加注序號，采用羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ等表示。

5設(shè)計序號阿拉伯數(shù)字“1”、“2”等表示。供對該型產(chǎn)品有重大修改時用。若性能參數(shù)外形尺寸、地基尺寸、易損件沒有更動時，不應(yīng)使用設(shè)計序號。

6機號用葉輪直徑的分米數(shù)表示。

7傳動型式，離心通風機的傳動型式通常有電動機直聯(lián)、帶輪、聯(lián)軸器等三種型式。各種傳動型式的代表符號與結(jié)構(gòu)說明見表1與下圖。

表1 離心通風機傳動型式代表符號與結(jié)構(gòu)說明

8旋轉(zhuǎn)方向，風機可以制成右旋或左旋兩種型式。從電機一端正視，葉輪按順時間針方向旋轉(zhuǎn)稱右旋風機，以“右”表示；反之，稱左旋風機，以“左”表示。

9 出風口位置，以機殼的出風口角度表示，“左”、“右”均可制成0°、45°、90°、135°、180°、225°共六中角度。

離心通風機的名稱型號表示：

風機舉例，風機(G4-73 11D/左45°)外形及型號說明如下圖所示。

G ：鍋爐離心通風機

4 ：最高效率點時的全壓系數(shù)乘以10后的化整數(shù)

73：比轉(zhuǎn)數(shù)

11：風機進風口為單吸入，設(shè)計序號為第1次

X ：機號，葉輪直徑為X

D ：傳動方式為D式；即聯(lián)軸器聯(lián)接，葉輪懸臂安裝

左：葉輪旋轉(zhuǎn)方向為左旋

45°：風機出風口位置為45°

凱天常用風機廠家命名舉例：

風機(DHF-TH 1120C/左90°/B)外形及型號說明如下圖所示。

DH：品牌，如德惠

F ：風機

TH：TH系列

1120：機號，葉輪直徑為1120mm

C ：傳動方式為C式；懸臂支撐，皮帶輪在軸承外側(cè)；

左：葉輪旋轉(zhuǎn)方向為左旋；

45°：風機出風口位置為45°；

B ：出風口在風機進風口與電機中間。

與此同時需要注意的是此風機規(guī)格型號性能均符合技術(shù)要求，通常該品牌風機軸承采用日本NSK品牌軸承。

風機主要參數(shù)：

1、風量：風機在單位時間內(nèi)所輸送的氣體體積流量稱之為風量或流量，通常指的是在工作狀態(tài)下輸送的氣體量。（單位：m3/h、m3/min、m3/s）。

2、風壓：風機的風壓系指全壓，它為動壓和靜壓兩部分之和。（單位：Pa）；

動壓：通風機出口截面上氣體的動能所表征的壓力稱之為動壓；

靜壓：通風機單位面積上受到的垂直作用力。

3、功率：風機單位時間內(nèi)對空氣所做的功。（單位：kW、W）

4、效率：風機的輸出功率和輸入功率的比值。

5、轉(zhuǎn)速：風機每分鐘的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。（單位：r/min）

6、比轉(zhuǎn)數(shù)：比轉(zhuǎn)數(shù)是風機的一個特性參數(shù)，表示風機在最高效率點下風量、風壓及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。比轉(zhuǎn)數(shù)大的風機，流量大，風壓低；比轉(zhuǎn)速小的風機，流量小，風壓高。

通風機相似定律與特性曲線：

1.通用風機相似理論作用

目前風機種類繁多，同一系列產(chǎn)品就有許多不同的葉輪直徑，同一直徑也有不同轉(zhuǎn)速。如果要繪制每一種個體特性曲線表示風機性能，就會顯得過于復(fù)雜。因此非常有必要討論同一系列產(chǎn)品、同一直徑各產(chǎn)品及其模型和實物間關(guān)系的相似理論。對于風機選型來說，我們可以根據(jù)供應(yīng)商提供的某系列某直徑的風機個體特性曲線，在改變轉(zhuǎn)速、葉輪幾何尺寸及流體密度時，可進行性能參數(shù)的相似性換算。

2.風機相似定律條件

兩臺通風機相似，表示兩臺通風機氣體流動相似，它必須滿足幾何相似、運動相似和動力相似三個條件。

（1）幾何相似。指兩臺通風機的各過流部件對應(yīng)的線性尺寸同一比例，對應(yīng)角、葉片數(shù)均相等。

（2）運動相似。指兩臺通風機各對應(yīng)點上的同名速度方向相同，速度之比相等，即各對應(yīng)點上的速度三角形相似。

（3）動力相似。指兩臺通風機過流部分對應(yīng)點上流體質(zhì)點受到的各同名力的比值相等，方向相同。

3.風機相似定律

相似定律也稱為比例定律。根據(jù)通風機的相似條件，可以推出如下關(guān)系：

（1）流量相似關(guān)系。因幾何相似和運動相似，可推得：

幾何相似機泵與風機，在相似的工況下，其流量與葉輪直徑的三次方、轉(zhuǎn)速及容積效率的一次方成正比。

（2）風機全壓與靜壓相似關(guān)系。根據(jù)幾何相似和動力相似條件，可推得相似通風機在相似工況點全壓和靜壓的比值相等，即：

幾何相似機泵與風機，在相似的工況下，其全壓與葉輪直徑及轉(zhuǎn)速的二次方、以及流動效率（流體密度）的一次方成正比。

（3）風機軸功率相似關(guān)系。根據(jù)流量相似關(guān)系、風機全壓相似關(guān)系及通過風機效率計算公式，可推出：

幾何相似機泵與風機，在相似的工況下，其軸功率與流體密度的一次方、葉輪直徑五次方、轉(zhuǎn)速的三次方成正比；與機械效率的一次方成反比。

風機選型計算：

1.風機選型流程：

2.選型內(nèi)容：

（1）風量：由系統(tǒng)所需風量決定；

（2）全壓：由管路系統(tǒng)和除塵設(shè)備阻力決定；

（3）進出風口角度：由進出口方向定；

（4）選裝方向：由管道系統(tǒng)決定；

（5）傳動方式：決定傳遞效率，電機直聯(lián)傳動、聯(lián)軸器直接傳動、皮帶傳動的機械效率分別為1、0.98、0.95。

（6）在選用風機時，應(yīng)該考慮到通風管道系統(tǒng)不嚴密而漏風及阻力計算的誤差，為使風機運行可靠，系統(tǒng)的風量和風壓應(yīng)留余量。

（7）電機型號：選用風機配用電機時，應(yīng)考慮電動機的安全系數(shù)(K)，電動機功率按下式計算：

式中 PZ-通風機軸功率（kW）；

K-電動機容量安全系數(shù)（按下表選用）；

η-機械傳動效率；

3.風機選型舉例

（1）按無因次性能參數(shù)進行選型

按無因次特性參數(shù)選型,首先要確定所屬風機的比轉(zhuǎn)速。而確定風機所需的比轉(zhuǎn)速，則必須先選定風機的轉(zhuǎn)速。所選風機幾何尺寸不要太大，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)整從新計算。

選型實例：要求：Q=23612m3/h，P= 5761Pa；

選型步驟：求比轉(zhuǎn)速（ns），初步確定風機的型號：

Q-流量 （m3/s）；P-全壓 （Pa）。

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

ns1=62.26(n=2900r/min)；ns2=31.28(n=1450r/min)

根據(jù)計算所得的兩種比轉(zhuǎn)速可確定：

a) 當n=2900r/min時可選用4-62型風機（前面的數(shù)字“4”表示壓力系數(shù)，“62”表示風量系數(shù)，根據(jù)（72大風量、62中風量、26低風量、19小風量、12小風量）

b) 當n=1450 r/min時可選用9-26型風機

確定風機的葉輪外徑（D）根據(jù)風機的壓力系數(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）

推算：

由此計算結(jié)果可判斷：

當n=2900r/min時可選用4-62型機座號為15的風機；當n=1450r/min時可選用9-26型機座號為10的風機；再根據(jù)經(jīng)濟性的考慮，選用9-26-10的風機。

風機功率的確定軸功率：

啟動功率 Ne=1.15=54.28 kW

（2）按風機性能表進行選型

風機制造廠都會印有本廠的風機產(chǎn)品樣本和目錄。在風機產(chǎn)品樣本和目錄中，通常是按系列、機號列出各種轉(zhuǎn)速下的選用性能表，表中的性能參數(shù)值是風機最高效率點90%范圍內(nèi)的數(shù)值，并取6-8個性能點的數(shù)值，以供選用。

管道系統(tǒng)設(shè)計選型：

風壓的確定根據(jù)管道水力計算確定。通風管道的水力計算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置、風管材料、各送排風點的位里和風量均已確定的基礎(chǔ)上進行的。其主要目的是確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和阻力，保證系統(tǒng)內(nèi)達到要求的風量分配。最后確定風機的型號和動力消耗。

風管水力計算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法等幾種。目前常用的是假定流速法。

壓損平均法的特點是將已知總作用壓頭按干管長度平均分配給每一管段，再根據(jù)每一管段的風量確定風管斷面尺寸。如果風管系統(tǒng)所用的風機壓頭已定，或?qū)Ψ种Ч苈愤M行阻力平衡計算。

靜壓復(fù)得法的特點是，利用風管分支處復(fù)得的靜壓來克服該管段的阻力，根據(jù)這一原則確定風管的斷面尺寸。此法適用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。

假定流速法的特點是，先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風管的流速。再根據(jù)風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻力。多數(shù)按此法進行風壓計算。

假定流速法的計算步驟和方法如下：

(a)繪制通風或空調(diào)系統(tǒng)軸測圖，對各管段進行編號，標注長度和風量。管段長度一般按兩管件間中心線長度計算，不扣除管件(如三通、彎頭)本身的長度。

(b)確定合理的空氣流速

風管內(nèi)的空氣流速對通風、空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性有較大的影響。流速高，風管斷面小，材料耗用少，建造費用??；但是系統(tǒng)的阻力大，動力消耗增大，運行費用增加。對除塵系統(tǒng)會增加設(shè)備和管道的磨損，對空調(diào)系統(tǒng)會增加嗓聲。流速低，阻力小，動力消耗少；但是風管斷面大，材料和建造費用大，風管占用的空間也增大。對除塵系統(tǒng)流速過低會使粉塵沉積堵塞管道。因此，必須通過全面的技術(shù)經(jīng)濟比較選定合理的流速。根據(jù)經(jīng)險總結(jié)，風管內(nèi)的空氣流速可按下表確定。

確定風管斷面尺寸時，應(yīng)采用通風管道統(tǒng)一規(guī)格進行管道選型，以利于工業(yè)化加工制作。風管斷面尺寸確定后，應(yīng)按管內(nèi)實際流速計算阻力。阻力計算應(yīng)從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始。

（c）當風機在非標準狀態(tài)下工作時應(yīng)按式、式對風機性能進行換算，再以此參數(shù)從風機樣本上選擇風機。

管道水利計算舉例：有一通風除塵系統(tǒng)，風管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風點的排風量和各管段的長度見圖所示。該系統(tǒng)采用濾筒除塵器進行排氣凈化，除塵器壓力損失△P=1200Pa。對該系統(tǒng)進行設(shè)計計算。

確定風管斷面尺寸時，應(yīng)采用通風管道統(tǒng)一規(guī)格進行管道選型，以利于工業(yè)化加工制作。風管斷面尺寸確定后，應(yīng)按管內(nèi)實際流速計算阻力。阻力計算應(yīng)從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始。

（c）當風機在非標準狀態(tài)下工作時應(yīng)按式、式對風機性能進行換算，再以此參數(shù)從風機樣本上選擇風機。

管道水利計算舉例：有一通風除塵系統(tǒng)，風管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風點的排風量和各管段的長度見圖所示。該系統(tǒng)采用濾筒除塵器進行排氣凈化，除塵器壓力損。失△P=1200Pa。對該系統(tǒng)進行設(shè)計計算。

風機選型計算：

1.對各管段進行編號，標出管段長度和各排風點的排風量。

2.選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風機-7為最不利環(huán)路。

3.根據(jù)各管段的風量及選定的流速，確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。

根據(jù)表，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時，風管內(nèi)最小風速為：垂直風管12m/s，水平風管14m/s。

考慮到除塵器及風管漏風，取 5％的漏風系數(shù)，管段 6及 7的計算風量為 6300*1.05＝6615m3／h。

管段1：

水平風管，初定流速為14m/s。根據(jù) Ql＝1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所選管徑按通風管道統(tǒng)一規(guī)格調(diào)整為：D1＝200mm；實際流速v1＝13.4m/s；由圖2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m；

同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻，具體結(jié)果見表。

4.確定管段2、4的管徑及單位長度摩擦力，見表2-3-5。

5.計算各管段局部阻力。

例如：

6.計算各管段的沿程阻力和局部阻力。

7.對并聯(lián)管路進行阻力平衡：

8.計算系統(tǒng)總阻力，獲得管網(wǎng)特性曲線最不利環(huán)路所有串聯(lián)管路1-3-5-6-7阻力之和。

P=298.5+179.7+54+362+99.2+58.6+87.6+1200=1797.9(Pa)

9.選擇通風機

通風機風量Q=KQfj=1.15×6615=7607（m3/h）

通風機風壓P=KpPfj=1.16×1798=2086（Pa）

根據(jù)通風機的風量和風壓，選用DHF-TH500A通風機，通風機轉(zhuǎn)速2350r/min；配用Y160M1-2，電機功率N=11kW。

風機電機組合命名：

a分類：

電機級數(shù)三相異步電動機轉(zhuǎn)速是分級的，是由電機的“極數(shù)”決定的。三相異步電動機“極數(shù)”是指定子磁場磁極的個數(shù)。定子繞組的連接方式不同，可形成定子磁場的不同極數(shù)(2級指的是電機每一相含有的磁極個數(shù)為2（即一個N極和一個S極)。選擇電動機的極數(shù)是由負荷需要的轉(zhuǎn)速來確定的，電動機的極數(shù)直接影響電動機的轉(zhuǎn)速，電動機轉(zhuǎn)速=60x電動機頻率/電動機極對數(shù)。電動機的電流只跟電動機的電壓、功率有關(guān)系。

極數(shù)反映出電動機的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。

繞組的一來一去才能組成回路，也就是磁極對數(shù)，是成對出現(xiàn)的，極就是磁極的意思，這些繞組當通過電流時會產(chǎn)生磁場，相應(yīng)的就會有磁極。

三相交流電機每組線圈都會產(chǎn)生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對出現(xiàn)的，所以電機有2、4、6、8……極之分。

2.若三相交流電的頻率為50Hz，則合成磁場的同步轉(zhuǎn)速為50r/s，即3000r/min。

如果電動機的旋轉(zhuǎn)磁場不止是一對磁極，進一步分析還可以得到同步轉(zhuǎn)速n與磁場磁極對數(shù)p的關(guān)系：n=60f/p。f為頻率,單位為Hz.n的單位為r/min。

ns與所接交流電的頻率(f)、電機的磁極對數(shù)(P)之間有嚴格的關(guān)系 ns=f/P。在中國，電源頻率為50赫，所以二極電機的同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，四極電機的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，以此類推。異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于或高于其旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，異步之名由此而來。異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在10%以內(nèi)。由此可知，交流電機（不管是同步還是異步）的轉(zhuǎn)速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調(diào)速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復(fù)雜的。所以70年代以前，在要求調(diào)速的場合，多用直流電機。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的變頻器調(diào)速技術(shù)已開始得到實用。

3.同步電動機的轉(zhuǎn)速=60*頻率/極對數(shù)（我國工頻為50Hz)。

異步電動機轉(zhuǎn)速=（60*頻率/極對數(shù)）×（1-s）s：轉(zhuǎn)差率，用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。

另外，同等功率的電動機，轉(zhuǎn)速越大，輸出扭矩越小。

b識別方法：

1、看轉(zhuǎn)速比如1430r/min實際同步轉(zhuǎn)速就是1500轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)速公式：

轉(zhuǎn)速=時間（60秒）×頻率（50HZ）除以磁極對數(shù) 一個磁極對為2個極，由此就可以算出 3000÷1500=2個磁極對 也就是4極電動機。

2、看型號就更直接了：例如：電動機型號是Y 132 M- 4 Y →三相異步電動機，其中三相異步電動機的產(chǎn)品名稱代號還有：YR為繞線式異步電動機；

YB為防爆型異步電動機；YQ為高起動轉(zhuǎn)距異步電動機。132→機座中心高(mm) M →機座長度代號 4 →磁極數(shù)。

3、異步電機是以YB開頭，鼠籠型為YR，增安型為YA，然后是中心高和極數(shù)，例如YR400-4 560 6KV，是異步鼠籠型電機中心高為400mm，極數(shù)為4極，額定功率560KW，額定電壓6KV；

比如風機電機的選擇：極數(shù)的選擇應(yīng)該根據(jù)風機的額定轉(zhuǎn)速選取，功率15KW；

2900r/min選2極，1450r/min選4極，970r/min選6極等等，電機的轉(zhuǎn)速=頻率×60S÷(電機的極數(shù)÷2)，電機15KW-2P。

c電機常見安裝形式：

B3安裝，電機實物圖，B35安裝，電機實物圖，B5安裝，電機實物圖：

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