李崇祥主編-節(jié)能原理與技術(shù)-第9章

第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

要求:

1、了解風機與泵的工件原理及性能參數(shù)。2、掌握風機與泵的聯(lián)合工作特點。9.1風機與泵的工件原理及性能參數(shù)9.1.1風機與泵的性能參數(shù)1、流量定義：單位時間內(nèi)通風機與泵所輸送的流體的量。可用質(zhì)量流量(qm，kg/s)來和容積流量(qv，m3/s)度量。通風機流量是指單位時間內(nèi)流經(jīng)風機進口法蘭處的氣體容積。2、壓力(揚程)定義：氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，或者說通風機進出口處氣體壓力之差(Pa)。它有靜壓、動壓、全壓之分。(1)風機壓力：通風機出口滯止壓力與通風機進口滯止壓力之差。即：第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

(2)風機動壓：通風機出口處氣體的動壓。即：(3)風機靜壓：通風機壓力減去用馬赫系數(shù)修正的通風機動壓。即：3、風機與泵的功率(1)有效功率(WorkW)：單位時間內(nèi)流體從風機或者泵所得到的能量。即：(2)軸功率(WorkW)：原動機傳到風機或者泵軸上的功率。用Ns表示。4、效率風機與泵的效率定義為有效功率與軸功率之比。即：5、轉(zhuǎn)速(r/min)風機或者泵葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。用n表示。重力加速度第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

風機(泵)的作用：把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的壓力能(勢能)和動能。1、風機與泵的工作原理下圖是離心通風機工作原理示意圖。氣體在離心通風機呈的流動先為軸向，后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谕L機軸的徑向運動，當氣體通過旋轉(zhuǎn)9.1.2風機與泵工作原理離心通風機工作原理示意圖

葉輪的葉道時，由于葉片的作用，氣體獲得能量，即氣體壓力提高和動能增加。2、Euler(歐拉)方程式風機(泵)葉輪進出口速度三角形如下圖所示，絕對速度矢量c為相對速度矢量w和牽引速度矢量u之和，即：c=ω+u。第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

在穩(wěn)定流動的條件下，葉輪對1kg流體所做的理論功。即：(1)無限多葉片、不可壓縮流體，歐拉方程為：當α=900時，cu1=0，歐拉方程為：而：所以：對于泵，無限多葉片時理論揚程為：對于通風機，流體可視為不可壓縮流體，因此風機的理論壓力為：葉片進出口速度三角形第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

3、葉輪的實際功實際上，(1)風機的葉片數(shù)(10～30片)和水泵的葉片數(shù)(5～10片)是有限的；(2)因流體的慣性而產(chǎn)生軸向渦流等。因此，有限多葉片時所獲得的理論能量頭降低。用滑移系數(shù)K來修正有限多葉片的理論能量頭，滑移系數(shù)的定義為：實際流體是有粘性的，因此存在流動損失，通常用流動效率來度量，流動效率的定義為：風機實際壓力：泵的實際揚程：

理論能量頭9.1.3能量損失與實際性能曲線1、能量損失(1)流動損失：流道中流動所產(chǎn)生的能量損失。包括摩擦損失、渦流損失和沖擊損失。其會降低實際壓力或揚程。第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

(2)泄漏損失：風機(泵)的葉輪與靜止部件之間間隙而使之有效流量減少。用泄漏效率度量：(3)輪阻損失：葉輪旋轉(zhuǎn)時氣體與葉輪前后盤外側(cè)面及輪緣的摩擦損失。會增加外功的消耗，用輪阻效率來度量：(4)機械損失：機械傳動過程中所產(chǎn)生的損失。會增加外功的消耗，用機械傳動效率來度量：2、風機與泵的全效率風機(泵)的全效率表達為：3、風機與泵的實際性能曲線性能曲線----風壓(揚程)隨流量變化的關(guān)系曲線。風機(泵)的實際能量頭等于理論能量頭減去所有損失后的能量頭。即：4、風機與泵的穩(wěn)定工況范圍風機(泵)要穩(wěn)定工件，其流量變化范圍為：第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

管網(wǎng)----與風機或泵連接在一起管道、閥門、除塵器等的總稱。1、管網(wǎng)特性曲線管網(wǎng)風壓(揚程)和流量的關(guān)系曲線。2、風機與泵的工作點風機或泵與管網(wǎng)聯(lián)合工作時，必須滿足下面關(guān)系：(1)通過風機或泵及無泄漏的管網(wǎng)的流體流量要完全相等。(2)風機(泵)所產(chǎn)生的壓力(揚程)，一部分用于克服管網(wǎng)中的阻力損失，其余部分消耗在管網(wǎng)出口時所具有的動能上。即：3、穩(wěn)定工作區(qū)和非穩(wěn)定工作區(qū)9.2風機與泵的聯(lián)合工作9.2.1風機與泵在管網(wǎng)中的工作第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

1、風機與泵的并聯(lián)運行就是兩臺或兩臺以上的風機(泵)向同一管道中輸送流體。其目的是在同一壓力(揚程)下獲得較大的流量。2、風機與泵的串聯(lián)運行就是一臺風機(泵)的出口管路與另一臺風機(泵)的進口管路相聯(lián)接的運行方式。其目的是在一定的流量下，獲得更大的壓力(揚程)。3、風機與泵并聯(lián)與串聯(lián)運行的比較9.2.2泵的并聯(lián)與串聯(lián)運行9.3風機與泵的合理選型9.3.1風機與泵選型中存在的問題風機(泵)的選型過程中，從技術(shù)上存在以下幾個方面的問題。1、風機與泵設(shè)計參數(shù)與實際不符。2、風機與泵調(diào)節(jié)裝置不完善。3、管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理。第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

改進風機與泵管網(wǎng)系統(tǒng)主要有以下措施。1、風機與泵進口管路。2、風機與泵出口管路。3、減少管網(wǎng)系統(tǒng)的沿程與局部損失。9.3.2管網(wǎng)系統(tǒng)的改進9.3風機與泵的合理選型1、風機與泵的選型原則(1)準確計算設(shè)計參數(shù)。(2)風機與泵運行工況點的選擇要使風機與泵在高效區(qū)運行，選型點應(yīng)處于效率曲線的最高點或稍偏右運行。(3)選擇風機與泵性能曲線與實際要求相適應(yīng)，保證在正常工作區(qū)泵不發(fā)生氣蝕及其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。(4)所選擇的風機與泵應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單，易于維修，體積小，重量輕，設(shè)備投資少等特點，同時運行維護費用也要小。第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

(5)如果從現(xiàn)有產(chǎn)品中選不出滿意的型號，可以采用變型選型的辦法來解決，如切割葉輪、改變?nèi)~輪或機殼的寬度等。2、設(shè)計參數(shù)計算(1)流量確定：實測或各種工藝流程的設(shè)計要求確定。(2)壓力(揚程)確定：①管網(wǎng)阻力：②壓差(勢能)阻力：③沿程阻力：④局部阻力：⑤風機的壓力：第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

⑥泵的揚程：3、選型計算(1)設(shè)計參數(shù)換算。先換算出標準狀態(tài)下的參數(shù)，然后再進行計算。(2)通風機型號確定。①根據(jù)設(shè)計參數(shù)計算出比轉(zhuǎn)速：②計算滿足全壓要求所需的葉輪直徑：(3)參數(shù)核算。根據(jù)下面兩個公式，檢驗流量和壓力是否滿足要求。①流量：②壓力：第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

1、出口節(jié)流調(diào)節(jié)2、進口節(jié)流調(diào)節(jié)

9.4風機與泵的節(jié)能調(diào)節(jié)方法9.4.1改變管網(wǎng)性能曲線9.4.2改變風機與泵結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)方法改變風機與泵結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方法是改變風機與泵的性能曲線的常用方法，是通過改變風機與泵的幾何結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。主要方法有：1、進口導流器調(diào)節(jié)2、改變?nèi)~片安裝角3、切割葉輪調(diào)節(jié)方法

9.4.3風機與泵變速調(diào)速方法1、調(diào)節(jié)理論2、改變轉(zhuǎn)速的方法

第9章風機與水泵節(jié)能技術(shù)

(1)改變轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法：經(jīng)濟性最好，調(diào)節(jié)范圍寬。(2)軸流風機與軸流泵的動葉可調(diào)方法：經(jīng)濟性與變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法相當，盡管機構(gòu)復雜，目前仍然被廣泛應(yīng)用。(3)進口導流器調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)范圍較寬，經(jīng)濟性也較好，可靠性高。一般用于大、中型軸流和離心風機中。(4)進口節(jié)流調(diào)