第 为学基础 心风机 畔技大学 粉工研究所
1 第一章 流体力学基础 ——离心风机 西安建筑科技大学 粉体工程研究所
19离心风机 m把一定流量的流体沿管路系统从一处送到另一处,常采用 流体输送机械来实现。 输送机械向流体传递的能量,用来克服管路系统的能量损 失,提高流体位能,满足工艺对压力的要求。 流体入口 叶轮
2 1.9 离心风机 把一定流量的流体沿管路系统从一处送到另一处，常采用 流体输送机械来实现。 输送机械向流体传递的能量，用来克服管路系统的能量损 失，提高流体位能，满足工艺对压力的要求
19离心风机 m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,它的作用原理与现代离心风机基本相 同。 1862年,英国的圭贝尔发明离心风机,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
3 1.9 离心风机 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，它的作用原理与现代离心风机基本相 同。 1862年，英国的圭贝尔发明离心风机，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
191离心风机的基本结构和工作原理 基本结构:离心式风机的基本部件是由叶轮和固定的机壳组成 叶片 1吸入口; 2-叶轮前盘; 3-叶片; 4-后盘; 5-机壳; 6-出口; 7-截流板(风舌);8-支架 高心式风机主要结构分解示意图 4
4 1.9.1 离心风机的基本结构和工作原理 基本结构：离心式风机的基本部件是由叶轮和固定的机壳组成。 离心式风机主要结构分解示意图 1-吸入口； 2-叶轮前盘； 3-叶片； 4-后盘； 5-机壳； 6-出口； 7-截流板(风舌)；8-支架
191离心风机的基本结构和工作原理 吸入口; 2-叶轮前盘; 06月 3-叶片; 4-后盘; 5-机壳; 6-出口 后盘 7-截流板(风舌);8-支架 工作原理:叶轮随转轴旋转时,叶片间的气体也随叶轮旋转而获得 惯性离心力,并使气体从叶片间的出口甩出。被甩出的气体挤入机 ●壳,于是机壳内的气体压强增高,最后被导向出口排出。气体被甩 出后,叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能从风机的吸入口通 过叶轮前盘中央的孔口吸入,源源不断地输送气体
5 1.9.1 离心风机的基本结构和工作原理 1-吸入口； 2-叶轮前盘； 3-叶片； 4-后盘； 5-机壳； 6-出口； 7-截流板(风舌)；8-支架 工作原理：叶轮随转轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得 惯性离心力，并使气体从叶片间的出口甩出。被甩出的气体挤入机 壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩 出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能从风机的吸入口通 过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体
192离心风机的性能参数与性能曲线 选择标准:安全高效运行 主要性能参数:流量、压头、效率、轴功率等,它们之间的关系用 性能曲线来表示。 ●(1)流量Q:单位时间内风机所输送的流体量,常用体积流量表示, 单位m3/s或m3/h,与风机的结构、尺寸和转速有关。 (2)压头p:风机对单位体积流量所提供的有效能量,单位为pa。 (3)效率n:风机在实际运转中,由于存在各种能量损失,致使其 实际(有效)压头和流量均低于理论值,而输入的功率比理论 值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。效率与风机的 类型、尺寸、加工精度、气体流量和性质等因素有关。通常, 小风机效率为50%~70%,而大型风机可达90%
6 1.9.2 离心风机的性能参数与性能曲线 性能曲线来表示。 主要性能参数：流量、压头、效率、轴功率等，它们之间的关系用 选择标准：安全高效运行 (1)流量Q：单位时间内风机所输送的流体量，常用体积流量表示， 单位m 3/s或m 3/ h ，与风机的结构、尺寸和转速有关。 (2)压头p：风机对单位体积流量所提供的有效能量，单位为pa。 (3)效率η：风机在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使其 实际(有效)压头和流量均低于理论值，而输入的功率比理论 值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。效率与风机的 类型、尺寸、加工精度、气体流量和性质等因素有关。通常， 小风机效率为50％～70％，而大型风机可达90%
192离心风机的性能参数与性能曲线 (4)轴功率N与有效功率Me:由电动机输入风机轴的功率。单位为W或 kW。离心风机的有效功率是指气体在单位时间内从叶轮获得的能量 则有 N。=Qp N D N 77 (5)转速n:风机与风机叶轮每分钟的转数即“r/mn” 离心风机的性能参数 p-Q 离心风机的压头p、轴功率N及效 率均随流量而变,它们之间的关 系可用离心风机工作性能曲线表 小 风机的性能曲线
7 (4) 轴功率N与有效功率Ne：由电动机输入风机轴的功率。单位为W或 kW。离心风机的有效功率是指气体在单位时间内从叶轮获得的能量， 则有 (5)转速n:风机与风机叶轮每分钟的转数即“r/min” 。 N Qp e = N Qp N e = = 离心风机的性能参数 离心风机的压头p、轴功率N及效 率均随流量而变，它们之间的关 系可用离心风机工作性能曲线表 示。 风机的性能曲线 1.9.2 离心风机的性能参数与性能曲线
192离心风机的性能参数与性能曲线 离心风机的工作性能曲线 离心风机的压头、轴功率N及效率均随流量而变, 它们之间的关系可用离心风机工作性能曲线表示。 风机设计 ·离心风机的轴功率随流量的增大而上升。在 点,最佳 工况参数 启动离心风机时,应关闭风机的出口阀门,以 Qs, Ps 减少启动电流,保护电机; 离心风机铭牌性能参数———最佳工况参数。 ·离心风机应尽可能在高效区(在最高 E.2 效率的92%范围内)工作。 注意:测定标准条件大气压强为 101325kpa、空气温度为20°C。 风机的性能曲线
8 离心风机的工作性能曲线 离心风机的压头p、轴功率N及效率均随流量而变， 它们之间的关系可用离心风机工作性能曲线表示。 风机的性能曲线 1.9.2 离心风机的性能参数与性能曲线 风机设计 点，最佳 工况参数 Qs ,Ps ,Ns •离心风机的轴功率随流量的增大而上升。在 启动离心风机时，应关闭风机的出口阀门，以 减少启动电流，保护电机； •离心风机铭牌性能参数——最佳工况参数。 •离心风机应尽可能在高效区（在最高 效率的92％范围内）工作。 注 意 ：测定标准条件大气压强为 101.325kpa、空气温度为20°C
193离心式风机性能参数的换算 ●当气体性质(温度、压强)、风机的结构尺寸、风机的转速等参 数任一个发生变化时,都会改变风机的性能,此时需要对风机的 性能参数或性能曲线进行换算。 ()气体密度的影响 当输送介质的温度和压强改变时,风机的性能参数也发生相应的改变 Q=C,且=7 B273+地大气压强,单位为KPa 101.325273+t NB273+t:被输送气体的温度,℃。 N。101.325273+t (2)离心风机转速n的影响 当气体的粘度不大,效率变化不明显时,不同转速下风机的流量, 压头和功率与转速的关系可近似表达成如下各式,即
9 1.9.3 离心式风机性能参数的换算 当气体性质（温度、压强）、风机的结构尺寸、风机的转速等参 数任一个发生变化时，都会改变风机的性能，此时需要对风机的 性能参数或性能曲线进行换算。 (1) 气体密度的影响 当输送介质的温度和压强改变时，风机的性能参数也发生相应的改变。 0 0 273 101.325 273 p B t p t + = + Q Q= 0 ，且 =0 0 0 273 101.325 273 N B t N t + = + B：当地大气压强，单位为kPa； t：被输送气体的温度，℃。 (2) 离心风机转速n的影响 当气体的粘度不大，效率变化不明显时，不同转速下风机的流量， 压头和功率与转速的关系可近似表达成如下各式，即
离心风机 O2 n2 p2(n2)N2( 比例定律 Q1、p、N-转速为n时风机的体积流量、压头和轴功率; g2、P2、N2转速为n2时风机的体积流量、压头和轴功率 适用条件:离心风机的转速变化不大于±20%。 (3)离心风机叶轮直径的影响 当离心风机的转速一定时,流量、压头与叶轮直径有关,它们 之问的近似关系为 O(Dy D 离心风机 0(D2 D ND 切割定律 Q、p、N叶轮直径为D2时风机的性能; Q、P、N叶轮直径为D时风机的性能。 适用条件:固定转速下,叶轮直径的车削不大于20%D2 10
10 1 1 2 2 Q n Q n = 2 2 1 2 1 = n n p p 3 2 1 2 1 = n n N N Q1 、 p1 、 －转速为n1时风机的体积流量、压头和轴功率; N1 Q2 、 p2 、 N －转速为 2 n2时风机的体积流量、压头和轴功率。 离心风机 比例定律 (3) 离心风机叶轮直径的影响 当离心风机的转速一定时，流量、压头与叶轮直径有关 ，它们 之间的近似关系为： 3 ' ' 2 2 Q D Q D = 2 2 ' 2 ' = D D p p 5 2 ' 2 ' = D D N N 离心风机 切割定律 适用条件：离心风机的转速变化不大于±20％。 Q 、 p 、 N—叶轮直径为 时风机的性能； ' D2 Q 、 p 、 N—叶轮直径为 D2 时风机的性能。 适用条件：固定转速下，叶轮直径的车削不大于20％D2