2023年《安全技术》之通风机.docx

通风机 通风机是通风系统中的一个重要部件。除尘、排毒或防暑降温等机械送排风系统输送各类气体时，是靠通风机克服空气在系统中流动所产生的阻力，使输送的风量满足设计要求。 一、 通风机的分类和用途 （一） 分类 1． 按使气体压力升高的原理分类 1） 容积式风机：利用机壳内的转子旋转时，转子与机壳之间的工作容积发生变化，把吸进的气体压送到排气管道，如罗茨鼓风机。 2） 叶片式风机：通过叶轮的旋转对气体作功，机械能转变为气体能，使气体产生压力和流动。通风工程中常用的叶片式风机分为离心式和轴流式两种，如图23—29所示。 @Y38301.gif 图23—29 离心式与轴流式通风机 a）——离心式 b）——轴流式 离心式风机运转时，空气沿着叶轮转动轴方向进入，而从与转动轴垂直的方向排出，轴流式风机运转时，空气沿着叶轮转动轴方向自一面吸入，而从另一面送出。 2． 按产生压力的上下分类： （1） 通风机：排气压力低于11500Pa（即1.15at）。 （2） 鼓风机：排气压力在115000Pa至35000Pa（即1.15~3.5at）范围内。 常用表压（相对于大气）表示排气压力。表压在15000Pa以下者为通风机。 通风工程中最常用的是离心式通风机和轴流式通风机，按其压力的大小可分为： 高压离心式通风机，风压为3000~15000Pa； 中压离心式通风机，风压为1000~3000Pa； 低压离心式通风机，风压为1000Pa以下； 高压轴流式通风机，风压为500~5000Pa； 低压轴流式通风机，风压为500Pa以下。 （二） 用途 一般情况下，离心式通风机适用于所需风量较小，系统阻力较大的场合，而轴流式通风机那么常用于所需风量较大，系统阻力较小的场合。 1． 通风换气用通风机 这类通风机一般供工厂及各种建筑通风换气或防暑降温用。要求风压不高，但噪声要低，可采用离心式或轴流式通风机。离心式通风机如4—72—11型、T4—72型等，轴流式通风机如30K＜sub＞4＜sub＞—11型，劳研型轴流喷雾风扇等。 2． 排尘通风机 用于输送含尘气体，供工厂通风除尘系统使用。一般要求有中等风压，叶轮上叶片少，不易磨损和堵塞。这类通风机多为离心式，如6—46—11型，C4—73—11型等。 3． 耐腐蚀通风机 用于输送有腐蚀性的有害气体，供工厂通风排毒系统使用。为了防止气体对机体的腐蚀，用耐腐蚀的不锈钢、塑料制造，如F4—72型不锈钢离心通风机，4—62型塑料离心通风机等。 4． 防爆通风机 用于输送易爆性气体。为了防止由于叶轮与机壳相碰产生火花而引起爆炸事故，叶轮或机壳采用铝板制成，如B4—72—11型、B4—62—11型等。 5． 工业炉用通风机 供化铁炉、锻冶炉通风及高压机械通风用，也可用于物料气力输送系统。要求风压较高，一般为3000~15000Pa，恰为高压离心通风机的风压范围。这类通风机叶轮圆周速度大，制造所用的材质强度较高，如8—18—101型、9—27—12型等。 其它还有锅炉用通风机、引风机、煤粉通风机、矿井用通风机、高温通风机等等。 二、 通风机的一般性能参数 （一） 风量 通风机在单位时间内所排送的气体体积流量，称之为风量或流量，单位是m＜sup＞3＜sup＞/h。它与通风机的叶轮直径、转速和叶轮的叶片形式等有关，其关系可用下式表达： （23—41） 式中 L——通风机的风量（m＜sup＞3＜sup＞/h）； D——通风机的叶轮的外径（m）； v——叶轮外周的圆周速度（m/s）； L——流量系数，与通风机型号有关。 通风机的风量一般用实验方法测得。在同一转速下，调节通风机进口或出口闸阀时，风量也随之改变。 （二） 风压 通风机的风压是指升压（相对于大气的压力）。即气体在通风机内压力的升高值，它等于通风机的出口气流全压与进口气流全压之差，单位是Pa。它与通风机的叶轮直径、转速、空气密度和叶轮的叶片形式等有关，可用下式表达： （23—42） 式中 H——通风机全压（Pa）； ρ——空气密度（N·s＜sup＞2＜sup＞/m＜sup＞4＜sup＞）； v——叶轮外周的圆周速度（m/s）； D——叶轮叶径（m）； n——风机转数（r/min）； H——与叶片形式有关的系数，称为压力系数。根据实验，一般的数据为： 后曲式H=0.4~0.6； 径向式H=0.6~0.8； 前曲式H=0.8~1.1。 根据上式可以近似地估计一台通风机的风压。但由于上式估计出的风压是指通风机效率最高时的风压。在同一转速下，当用通风机进口闸阀来调节风量时，风压也会随之变化。 （三） 功率 用通风机排送空气时，空气由通风机获得了能量，但通风机本身却消耗了能量。风机在单位时间内传递给流体（气体）的实际能量，称为通风机的有效功率，单位kW。可用下式表达： （23—43） 10.2为kW与kgf·m/s之间的换算常数。 由于通风机内有摩擦等损失，因此消耗在风机轴上的功率（轴功率N）要大于有效功率。 轴功率的计算式为： （23—44） 式中 η——通风机的气压效率。 轴功率与功率系数间的关系为 （23—45） 或 式中N为轴功率系数。 （四） 效率 通风机的有效功率与轴功率之比称为通风机的效率，以η（%）表示： （23—46） 通风机的效率反映了通风机的工作的经济性。 后曲式叶片通风机的效率一般为80~90%， 前曲式叶片通风机的效率一般为60~65%， 径向式叶片通风机的效率介于两者之间。 （五） 转速 通风机的叶轮旋转速度的快慢将直接影响通风机的风量、风压和效率，单位为r/min。中、小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接有关。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连。改变皮带轮的直径即可调节风机的转速。其关系式如下： （23—47） 式中d＜sub＞f＜sub＞、d＜sub＞m＜sub＞——通风机和电动机的皮带轮直径； n＜sub＞f＜sub＞、n＜sub＞m＜sub＞——通风机和电动机的转速。 由上式可见，如要改变通风机的转速，只要改变通风机或电动机中任意一个皮带轮的直径即可。 当转速改变时，风机的特性曲线也随之改变，亦即风机在每一转速下都有其相应的特性曲线。 当转速改变时，风量、风压、轴功率的变化关系可按下式计算： （23—48） 从上式可见，如果通风机的转速由n改变为n＜sup＞1＜sup＞，风机的风量变化与的一次方成正比；风压变化与的二次方成正比；功率变化与的二次方成正比：三次方程成正比。 （六） 通风机的性能曲线 通风机的性能曲线一般有H—L曲线、N—L曲线、η—L曲线三种。这三根曲线常画在同一图上，统称风机特性曲线。如图23—30所示，根据特性曲线，Lm＜sup＞3＜sup＞/h、H Pa、N kW，η（%）中的任何一值，即可求得其它各值。 图23—30 风机的特性曲线 通风机制造厂对所生产的通风机都根据实验预先作出其特性曲线，以供选择通风机时参考。但是在有的风机样本中不列出特性曲线图，而只列出选择风机的数字表格，性能表中每一种转数按流量、风压等分为八个性能点，直接选用风机。 三、 离心式通风机 离心式通风机按风压不同分为低压、中压和高压三种。风压低于1000Pa的称低压离心通风机；风压为1000~3000Pa之间的称中压离心通风机；风压为3000~15000Pa的称高压离心通风机。 离心式通风机按其用途又可分为一般用、排尘用、防腐用、防爆用、锅炉及矿井用等多种。 离心式通风机按其叶轮的形状又可分为直叶式、后曲式和前曲式三种，如图23—31所示。 图23—31 离心风机叶轮形状 a）直叶式 b）后曲式 c）前曲式 直叶式构造简单，但效率较低。 后曲式叶轮背向转动方向弯曲，效率高，噪声小。 前曲式的叶轮面向转动方向弯曲，其产生的风压高于后曲式，但能量损失大，其效率低于后曲式。 一般说，叶轮宽、叶片短的风机的风量大，风压低；叶轮窄、叶片长的风机的风量小，风压高。排尘离心式通风机叶片数量较少。一般小于6号的离心式通风机都是风机叶轮装在电动机轴上直接传动，大于6号的采用皮带传动或用联轴器与电动机连接。为了便于实际使用，离心式通风机按其叶轮转动方向做成右旋式和左旋式两种：从电动机一端看，叶轮按顺时针方向旋转的，称为右旋式风机，按逆时针方向旋转的，称为左旋式风机。 风机的出风口位置有的是可调的，如4—72—11型，可调4个位置。如果购得的风机的出风口位置不适宜，可转动一下机壳，调到所需的位置后加以固定就行了。 工厂生产的离心式通风机都有统一的型号规格。各种型号和用途的离心式通风机的风量，风压及应配备的电动机功率都可在有关的设计手册或产品目录上查到。 四、 辆流式通风机 轴流式通风机按风压的不同，也分为低压和高压两类。风压低于500Pa的，属低压类。风压高于500Pa的属高压类。高压轴流式通风机按用途的不同还可分为一般用，防爆用和矿井用