軸流風(fēng)機(jī)的性能測(cè)定

1、 目 錄摘要 3 1 軸流式風(fēng)機(jī)概述 1.1軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理 1 1.2軸流式風(fēng)機(jī)的基本形式 1 1.3軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造 2 2通風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 2.1空氣動(dòng)力性能曲線的基本參數(shù) 4 2.2壓力的測(cè)量 6 2.3流量的測(cè)量 8 2.4轉(zhuǎn)速的測(cè)量 8 2.5功率的測(cè)量 93 通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 3.1軸流式風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)裝置 10 3.2軸流式風(fēng)機(jī)的性能曲線分析 104 通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn) 4.1軸流式風(fēng)機(jī)的性能實(shí)驗(yàn) 11 4.2離心式風(fēng)機(jī)的性能實(shí)驗(yàn) 165 通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 25總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 28 主要符號(hào) q - - - - - - - - - - - - - -

2、- - - - - - - - 通風(fēng)機(jī)流量 ( m/s ) p - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 全壓 ( n/m) p- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 動(dòng)壓 ( n/m) p- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 靜壓 ( n/m) n- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 軸功率 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 全壓效率- - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 靜壓效率 d - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 風(fēng)管直徑 p- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 大氣壓力 ( p) a - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 風(fēng)管面積 ( m) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 空氣溫度 ( k )- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -空

4、氣密度 ( kg/m) 軸流風(fēng)機(jī)的性能測(cè)定 摘 要 通風(fēng)機(jī)是電廠中重要的輔機(jī)之一，其運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性尤為重要，通風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)是保證通風(fēng)機(jī)質(zhì)量和獲得通風(fēng)機(jī)性能特性的一項(xiàng)重要工作。所以使用前對(duì)通風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試是必不可少的。通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，包括空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)和噪聲性能實(shí)驗(yàn)兩部分。通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的目的，在于通過測(cè)試與計(jì)算，求得風(fēng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下的流量、壓力、所耗功率、效率、噪聲等是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的要求，并繪制其特性曲線。 關(guān)鍵詞 ：軸流式通風(fēng)機(jī)、性能參數(shù)、性能曲線1 軸流式風(fēng)機(jī)概述1.1軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理軸流式風(fēng)機(jī)得名于流體從軸向流人葉輪并沿軸向流出。其工作原理基于葉翼型理論：氣體由一個(gè)攻角。進(jìn)

5、入葉輪時(shí)，在翼背上產(chǎn)生一個(gè)升力，同時(shí)在翼腹上產(chǎn)生一個(gè)大小相等方向相反的作用力，該力使氣體排出葉輪呈螺旋形沿軸向向前運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口處由于壓差的作用，氣體不斷地被吸入。對(duì)動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，攻角越大，翼背的周界越大，則升力越大，風(fēng)機(jī)的壓差就越大，而風(fēng)量越小。當(dāng)攻角達(dá)到臨界值時(shí)，氣體將離開翼背的型線而發(fā)生渦流，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力大幅度下降而產(chǎn)生失速現(xiàn)象。軸流式風(fēng)機(jī)中的流體不受離心力的作用，所以由于離心力作用而升高的靜壓能為零，因而它所產(chǎn)生的能頭遠(yuǎn)低于離心式風(fēng)機(jī)。故一般適用于大流量低揚(yáng)程的地方，屬于高比轉(zhuǎn)數(shù)范圍。軸流風(fēng)機(jī)中當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)浸在工質(zhì)中的葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪內(nèi)流體就相對(duì)葉片作用一個(gè)升力，而葉片同時(shí)

6、給流體一個(gè)與升力大小相等方向相反的反作用力，稱為推力，這個(gè)葉片推力對(duì)流體做功使流體能量增加。1.2軸流式風(fēng)機(jī)的基本形式軸流式通風(fēng)機(jī)可分為以下四種基本型式：a）在機(jī)殼中只有一個(gè)葉輪，沒有導(dǎo)葉。如圖3-2(a)所示，這是最簡(jiǎn)單的一種型式，這種型式易產(chǎn)生能量損失。因此這種型式只適用于低壓風(fēng)機(jī)。b）在機(jī)殼中裝一個(gè)葉輪和一個(gè)固定的出口導(dǎo)葉。如圖3-2(b)所示，在葉輪出口加裝導(dǎo)葉。這圖3-2軸流泵與風(fēng)機(jī)的基本形式（a）單個(gè)葉輪機(jī)（b）單個(gè)葉輪后設(shè)置導(dǎo)葉（c）單個(gè)葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉(d) 單個(gè)葉輪前、后均設(shè)置導(dǎo)葉種型式因?yàn)閷?dǎo)葉的加裝而減少了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所造成的損失，提高了效率，因而常用于高壓風(fēng)機(jī)與水泵。c） 在機(jī)

7、殼中裝一個(gè)葉輪和個(gè)固定的入口導(dǎo)葉。如圖3-2(c)所示，流體軸向進(jìn)入前置導(dǎo)葉，經(jīng)導(dǎo)葉后產(chǎn)生與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)速度，即產(chǎn)生反強(qiáng)旋。這種前置導(dǎo)葉型，流體進(jìn)入葉輪時(shí)的相對(duì)速度比后置導(dǎo)葉型的大，因此能量損失也大，效率較低。但這種型式具有以下優(yōu)點(diǎn)：在轉(zhuǎn)速和葉輪尺寸相同時(shí)，具有這種前置導(dǎo)葉葉輪的泵或風(fēng)機(jī)獲得的能量比后置導(dǎo)葉型的高。如果流體獲得相同能量時(shí)，則前置導(dǎo)葉型的葉輪直徑可以比后置導(dǎo)葉型的稍小，因而體積小，可以減輕重量。工況變化時(shí)沖角的變動(dòng)較小，因而效率變化較小。如前置導(dǎo)葉作成可調(diào)的，則工況變化時(shí)，改變進(jìn)口導(dǎo)葉角度，使其在變工況下仍保持較高效率。d) 在機(jī)殼中有一個(gè)葉輪并具有進(jìn)出口導(dǎo)葉。如圖3-

8、2(d)所示，如前置導(dǎo)葉為可調(diào)的，在設(shè)計(jì)工況下前置導(dǎo)葉的出口速度為軸向，當(dāng)工況變化時(shí)，可改變導(dǎo)葉角度來適應(yīng)流量的變化。因而可以在很大的流量變化范圍內(nèi)，保持高效率。這種型式適用于流量變化較大的情況。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了制造、操作、維護(hù)等的困難，所以較少采用。1.3 軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造軸流式風(fēng)機(jī)與軸流式水泵結(jié)構(gòu)基本相同。有主軸、葉輪、集流器、導(dǎo)葉、機(jī)殼、動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置、進(jìn)氣箱和擴(kuò)壓器等主要部件。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式見圖3-1所示。 1 葉輪葉輪的作用與離心式葉輪一樣，是提高流體能量的部件，其結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求較高。它主要由葉片和輪轂組成。葉輪上通常有46片機(jī)翼型葉片，葉片有固定式、半調(diào)節(jié)式和全調(diào)節(jié)式三種，

9、目前常用的為后兩種。它們可以在一定范圍內(nèi)通過調(diào)節(jié)動(dòng)葉片的安裝角度來調(diào)節(jié)流量。半調(diào)節(jié)式只能在停泵后通過人工改變定位銷的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。全調(diào)節(jié)式葉片葉輪配有動(dòng)葉調(diào)解機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)桿上下移動(dòng)，帶動(dòng)拉板套一起移動(dòng)，拉臂旋鈕，從而改變?nèi)~輪安裝角。輪轂是用來安裝葉片和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的，有圓錐形、圓柱形和球形三種。球形輪轂可以使葉片在任意角度下與輪轂有一固定間隙，以減少流體流經(jīng)間隙的泄漏損失。 2 軸軸是傳遞扭矩的部件。軸流式風(fēng)機(jī)按有無中間軸分為兩種形式：一種是主軸與電動(dòng)機(jī)軸用聯(lián)軸器直接相連的無中間軸型；另一種是主軸用兩個(gè)聯(lián)軸器和一根中間軸與電動(dòng)機(jī)軸相連的有中間軸型。由中間軸的風(fēng)機(jī)可以在吊開機(jī)殼的上蓋后，不拆卸

10、與電動(dòng)機(jī)相連的聯(lián)軸器情況下吊出轉(zhuǎn)子，方便維修。3 導(dǎo)葉軸流風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉包括動(dòng)葉片進(jìn)口前導(dǎo)葉和出口導(dǎo)葉，前導(dǎo)葉有固定式和可調(diào)式兩種。其作用是使進(jìn)入風(fēng)機(jī)前的氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也就是使氣流由軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般情況下是產(chǎn)生負(fù)預(yù)選。前導(dǎo)葉可采用翼型或圓弧版葉型，是一種收斂型葉柵，氣流流過時(shí)有些加速。前導(dǎo)葉做成安裝角可調(diào)時(shí)，可提高軸流風(fēng)機(jī)變工況運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)中，一般只安裝出口導(dǎo)葉。出口導(dǎo)葉可采用翼型，也可采用等厚的圓弧版葉型，做成扭曲形狀。為避免氣流通過時(shí)產(chǎn)生共振，導(dǎo)葉數(shù)應(yīng)比動(dòng)葉數(shù)少些。a) 吸入室軸流風(fēng)機(jī)的吸入室與離心風(fēng)機(jī)類似，為只有集流器的自由進(jìn)氣和帶進(jìn)氣箱的非自由進(jìn)氣兩種?；鹆?/p>

11、發(fā)電廠鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)均設(shè)置進(jìn)氣箱。氣流由進(jìn)氣箱進(jìn)風(fēng)口沿徑向流入，然后在環(huán)形流道內(nèi)轉(zhuǎn)彎，經(jīng)過集流器(收斂器)進(jìn)入葉輪。進(jìn)氣箱和集流器的作用與結(jié)構(gòu)要求是使氣流在損失最小的情況下平穩(wěn)均勻地進(jìn)土葉輪。b) 整流罩整流罩安裝在葉輪或進(jìn)口導(dǎo)葉前，以使進(jìn)氣條件更為完善，降低風(fēng)機(jī)的噪聲。整流罩的好壞對(duì)風(fēng)機(jī)的性能影響很大，一般將其設(shè)計(jì)成半圓或半橢圓形，也可與尾部擴(kuò)壓器內(nèi)筒一起設(shè)計(jì)成流線型。c) 擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器是將從出口導(dǎo)葉流出的流體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高泵與風(fēng)機(jī)的流動(dòng)效率的部件，它由外筒和芯筒組成。擴(kuò)壓器按外筒的形狀分為圓筒形和錐形兩種。圓筒形擴(kuò)壓器的芯筒是流線形或圓臺(tái)形的；錐形擴(kuò)壓器的芯筒是流線形或

12、圓柱形的。d) 軸承軸承有徑向軸承和推力軸承。徑向軸承主要承受徑向推力，防止軸徑向晃動(dòng)，起徑向定位作用。推力軸承主要承受軸向推力，并保持轉(zhuǎn)子的軸向位置，將軸向力傳到基礎(chǔ)上。推力軸承一般裝在電動(dòng)機(jī)軸頂端的機(jī)架上。 2.通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)2.1 空氣動(dòng)力性能曲線的基本參數(shù) 通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能曲線，一般可由通風(fēng)機(jī)的流量、全壓、動(dòng)壓 靜壓、軸功率、全壓效率、靜壓效率、全壓內(nèi)效率、靜壓內(nèi)效率 _ 等參數(shù)來表示，以及采用流量系數(shù)、全壓系數(shù)、靜壓系數(shù)和功率系等無因次量來表示。1.通風(fēng)機(jī)流量 通風(fēng)機(jī)流量指通風(fēng)機(jī)進(jìn)口法蘭處全壓和總溫狀態(tài)下容積流量，用符號(hào)q來表示.單位為m/min. 2.通風(fēng)機(jī)全壓p 通風(fēng)機(jī)全壓指通

13、風(fēng)機(jī)出口法蘭處全壓與通風(fēng)機(jī)進(jìn)口法蘭處全壓之差，它表示了氣體通過通風(fēng)機(jī)后的全壓升高 p =p p n / m式中 p是通風(fēng)機(jī)出口法蘭處絕對(duì)全壓，p是通風(fēng)機(jī)進(jìn)口法蘭處絕對(duì)全壓. 3.通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓指通風(fēng)機(jī)出口法蘭處氣體的動(dòng)壓 = n / m 式中 通風(fēng)機(jī)出口法蘭處氣體狀態(tài)下的氣體密度 / m 通風(fēng)機(jī)出口法蘭處氣流平均速度 m / s 4.通風(fēng)機(jī)靜壓通風(fēng)機(jī)靜壓指通風(fēng)機(jī)全壓與通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓之差 = n / m 5.軸功率 通風(fēng)機(jī)軸功率指輸給通風(fēng)機(jī)主軸的功率.這項(xiàng)軸功率是用于葉輪對(duì)氣體作用所消耗的內(nèi)功率和用于支持主軸的軸承機(jī)械損耗的功率,而不包括其他傳動(dòng)上的機(jī)械損耗. 6.內(nèi)功率 通風(fēng)機(jī)內(nèi)功率指通風(fēng)機(jī)

14、葉輪對(duì)氣體作用所消耗的功率.在通風(fēng)機(jī)葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)軸上的情況下，通風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率就等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率:在通風(fēng)機(jī)的主軸支承在通風(fēng)機(jī)本身的軸承上的情況下，通風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率就等于通風(fēng)機(jī)的軸功率減去軸承機(jī)械損耗所消耗的功率. 7.有效功率 通風(fēng)機(jī)是通過葉輪對(duì)氣體做功時(shí)，使氣體的能量提高，我們把其中全壓能的提高看作有效能量的提高.它所相應(yīng)的功率稱為全壓有效功率，表示為 = kw 我們把氣體靜壓能的提高作為有效能量的提高，它所相應(yīng)的功率稱為靜壓有效功率，表示為 = kw 式中 p和p分別是指通風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓 n / m q通風(fēng)機(jī)流量 m / min 8.效率 通風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率之比。全壓效率是全壓

15、有效功率與軸功率之比，即=靜壓效率是靜壓有效功率與軸功率之比.即= 9.內(nèi)效率 通風(fēng)機(jī)有效功率與通風(fēng)機(jī)內(nèi)功率之比。全壓內(nèi)效率是全壓有效功率與內(nèi)功率之比,即=靜壓內(nèi)效率是靜壓有效功率與內(nèi)功率之比，即=10.流量系數(shù)=式中 q通風(fēng)機(jī)流量 m / min 1mp葉輪外徑 m 葉輪外緣的圓周速度 m / s 11.全壓系數(shù)=式中 通風(fēng)機(jī)進(jìn)口法蘭處氣體密度 / m 12.靜壓系數(shù)=13.功率系數(shù)=2.2 壓力的測(cè)量在通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)中，對(duì)氣體壓力的測(cè)量包括在試驗(yàn)風(fēng)筒壁面開孔測(cè)量靜壓，由復(fù)合測(cè)壓計(jì)測(cè)量氣流動(dòng)壓和靜壓，測(cè)量大氣壓等.這些壓力的測(cè)量，在通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)中一般采用液柱式壓力計(jì)、補(bǔ)償式穩(wěn)壓計(jì)以及水

16、銀氣壓表。本次實(shí)驗(yàn)，我們采用畢托管測(cè)壓力；現(xiàn)場(chǎng)一般采用 實(shí)驗(yàn)。 畢托管（皮托管）測(cè)量原理在通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)中，要測(cè)出試驗(yàn)風(fēng)管的動(dòng)壓大小，可以采用動(dòng)壓管，也就是畢托管。畢托管也可以用來測(cè)量流速，從而算出流量。 如圖3-31所示，動(dòng)壓管為一復(fù)合測(cè)壓計(jì)，管頭部通孔測(cè)全壓，管外周小孔測(cè)靜壓。當(dāng)測(cè)壓管正對(duì)著氣體來流方向，頭部通孔所測(cè)得氣流的滯止壓力即為該點(diǎn)的全壓，外周小孔測(cè)得靜壓，全壓和靜壓之差即氣流的動(dòng)壓，可以由動(dòng)壓管直接測(cè)出動(dòng)壓的數(shù)值。 在離心式風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)中還應(yīng)用到補(bǔ)償式微壓計(jì)和大氣壓力計(jì)。 補(bǔ)償式微壓計(jì)是用來測(cè)量極小壓力的壓力計(jì)，它具有較高的測(cè)量精度。測(cè)量誤差可在士0.05毫米水柱以內(nèi)，測(cè)量的讀數(shù)

17、是以0.01毫米來計(jì)數(shù)，可以用它來測(cè)量?jī)A斜微壓計(jì)難以測(cè)量精確的空氣流速在1米/秒時(shí)的動(dòng)壓(約為1/16毫米水柱)。測(cè)量范圍可在0 150和0 250毫米，在通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)中，常常用這種補(bǔ)償式微壓計(jì)測(cè)量流量。補(bǔ)償式微壓計(jì)結(jié)構(gòu)圖 大氣壓力計(jì)通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的大氣壓力測(cè)量是確定通風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣體狀態(tài)的一項(xiàng)重要參數(shù)。測(cè)量大氣壓力最常用的是杯形水銀氣壓表。 圖2-5表示了杯形水銀氣壓表的原理簡(jiǎn) 圖。杯形水銀氣壓表可看 作主要是由一根 封閉的玻璃管和一個(gè)盛有水銀的杯子組成。玻璃管充滿了水銀以后，倒置在敞開的水銀杯里.玻璃管的封閉端在上側(cè)，利用水銀重力向下的作用，在玻璃管長(zhǎng)度足夠的情況下.玻璃管的上側(cè)封閉端將出現(xiàn)真空.

18、這時(shí).水銀柱高度h即顯示了大氣的壓力.為了保持水銀杯中水銀液面高度一定，在水銀液面上設(shè)有固定的象牙尖作為液位指示。在水銀杯底下設(shè)有調(diào)節(jié)螺絲可供液位調(diào)整之用。在測(cè)盤大氣壓力時(shí)，應(yīng)把水銀杯中的水銀液面調(diào)整到與固定的象牙尖剛好碰到，以保證大氣壓力測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。在大氣壓力測(cè)量完畢后，應(yīng)調(diào)整調(diào)節(jié)螺絲使杯中的水銀液面離開象牙尖，避免象牙尖由于與水銀長(zhǎng)期接觸而沾污。2.3 流量的測(cè)量通風(fēng)機(jī)的流量，無特殊說明時(shí)，一般是指進(jìn)口狀態(tài)下的容積流量。在通風(fēng)機(jī) 空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)中，通常是采用集流器或孔板進(jìn)行流量測(cè)量。本次實(shí)驗(yàn)我們采用集流器和畢托管測(cè)量流量。集流器測(cè)流量原理介紹 在進(jìn)氣試驗(yàn)裝置及進(jìn)、排氣聯(lián)合裝置中，都

19、在進(jìn)氣試驗(yàn)風(fēng)， 集流器測(cè)量裝置 2.4 轉(zhuǎn)速的測(cè)量 通風(fēng)機(jī)的流量與轉(zhuǎn)速大小成正比，壓力大小與轉(zhuǎn)速平方成正比，功率大小與轉(zhuǎn)速立方成正比。而通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的目的就是為了求得在規(guī)定轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生流量、壓力、所耗功率及其效率間的相互關(guān)系。所以，轉(zhuǎn)速的精確測(cè)量是獲得風(fēng)機(jī)特性的重要條件。通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)速測(cè)量一般可采用數(shù)字式轉(zhuǎn)速儀和頻閃式測(cè)速儀，本次實(shí)驗(yàn)采用數(shù)字式測(cè)速儀。數(shù)字式測(cè)速儀簡(jiǎn)介 數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)由測(cè)速傳感器和電子計(jì)數(shù)器兩大部分組成： 一方面，從旋轉(zhuǎn)體中取出的與轉(zhuǎn)速成比例的脈沖信號(hào)，通過整形電路中整形放大；另一方面，由石英晶體震蕩器來的信號(hào)所形成的門電路脈沖，在一定時(shí)間內(nèi)打開門電路，在此期間進(jìn)入門電路的脈

20、沖通過計(jì)數(shù)電路而被計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果就顯示或者記錄下來。 該測(cè)速儀有較高的精度，測(cè)量誤差可在0.1%以內(nèi)。轉(zhuǎn)速讀數(shù)是以數(shù)字形式直接顯示的，測(cè)量范圍可達(dá)每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)以上。因此，是目前直接測(cè)量轉(zhuǎn)速的一種精密而使用方便的儀器。 2.5 功率的測(cè)量 功率通常是指機(jī)械的回轉(zhuǎn)功率。在通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)中，要獲得通風(fēng)機(jī)的效率， 功率的測(cè)量是必不可少的。這些功率的測(cè)量，一般可包括通風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率和軸功率通常采用的測(cè)功方法有扭矩法和電測(cè)法等等。本次實(shí)驗(yàn)我們采用電測(cè)法測(cè)功率。電測(cè)法測(cè)量原理介紹 電力測(cè)功法是一般通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品出廠試驗(yàn)中用得最為廣泛的一種功率測(cè)量方法，它是采用電功率測(cè)量設(shè)備測(cè)量出電動(dòng)機(jī)的輸入電功率n，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)

21、效率n和機(jī)械傳動(dòng)效率來確定通風(fēng)機(jī)的軸功率和內(nèi)功率等。 三相功率可以采用二個(gè)單相瓦特表來測(cè)量，測(cè)量的三相功率為二個(gè)單相瓦特表功率之代數(shù)和。為了使用上的方便，常常采用由二個(gè)單相瓦特表元件組合成一體的三相瓦特表來測(cè)量，測(cè)量的三相功率的大小就可以從三相瓦特表一次直接測(cè)出。在一般的情況下，可以按照瓦特表的規(guī)定，采用如圖2-28所示的電路直接進(jìn)行三相功率測(cè)量。這個(gè)電路無論對(duì)于采用一個(gè)三相瓦特表，還是采用二個(gè)單相瓦特表都是相同的。瓦特表中的ab線圈為電流線圈，cd線圈為電壓線圈。瓦特表上帶有“*”或“士”符號(hào)的電流。電壓接線頭除了特殊說明外，一般都是指與電流的同一進(jìn)線相連接。三相功率的測(cè)量3軸流式風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)

22、力性能的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量 3.1 軸流式風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 通風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置分為風(fēng)管式和風(fēng)室式實(shí)驗(yàn)裝置兩類。在此，主要介紹風(fēng)管式實(shí)驗(yàn)裝置；根據(jù)試驗(yàn)風(fēng)管與風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口和出氣口連接方式不同，分為進(jìn)氣、出氣和進(jìn)出氣三種實(shí)驗(yàn)裝置。本次設(shè)計(jì)我們選擇進(jìn)氣試驗(yàn)裝置重點(diǎn)介紹。 進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)裝置，在通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口端面連接測(cè)試風(fēng)管，而出氣口端開向大氣，他由進(jìn)口集流器，試驗(yàn)風(fēng)管，多孔整流柵和節(jié)流金屬網(wǎng)等部分組成。進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)裝置圖1-離心式試驗(yàn)風(fēng)機(jī) 2-接頭 3-多孔整流柵 4-試驗(yàn)管路 5-節(jié)流金屬網(wǎng) 6-進(jìn)口集流器 7-壓力機(jī) 8-大氣壓力計(jì) 9-溫度計(jì) 3.2 軸流式風(fēng)機(jī)性能曲線分析 1 .h(p)-性能曲線是一條陡降的

23、倒s形曲線，即=0時(shí)壓頭最大，壓頭隨流量的增大而急劇下降，在后壓頭反之隨流量增大而升高，直到后轉(zhuǎn)折。軸流式風(fēng)機(jī)之所以這種性能，其原因是流量從設(shè)計(jì)工況開始減小時(shí)，流體進(jìn)入葉珊的入流角減小，因此翼型的沖角增大，從而使壓頭增高。當(dāng)流量達(dá)到曲線上c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)，沖角已增大到使翼型產(chǎn)生脫流而造成失速現(xiàn)象，因此升力系數(shù)降低，壓頭下降。當(dāng)流量減少到曲線上b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)，壓頭又繼續(xù)升高。這是由于在葉輪的葉片中產(chǎn)生二次回流之故。軸流式風(fēng)機(jī)當(dāng)流量很小時(shí)，不同半徑上流束的壓頭不相等，葉片頂部流束的壓頭高，根部的壓頭低，導(dǎo)致部分從葉頂流出的流體又又返回葉輪再次獲得能量，使得壓頭升高。 軸流式風(fēng)機(jī)的性能曲線 2 .p-性能

24、曲線是一條下降趨勢(shì)的曲線，即軸功率隨流量的增大而減小。=0時(shí)軸功率最大。其原因是，由于h-為陡降型，大流量時(shí)流量增大增加的功率小于揚(yáng)程下降減少的功率。隨著流量的減少，二次回流加劇，流體的流動(dòng)更加混亂，流體的相互撞擊和回流與葉片的撞擊使能量損失增大，導(dǎo)致軸功率的迅速的增加。鑒于軸功率p在空轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)最大，為避免原動(dòng)機(jī)過載，軸流式 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)管路中的閥門應(yīng)全開。 3 .軸流式風(fēng)機(jī)的高效區(qū)工況窄。其原因是失速現(xiàn)象的尾渦損失和二次回流的撞擊損失使效率急劇下降。因此軸流式風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)工況區(qū)范圍小，工作流量一旦偏離額定流量，效率將明顯下降。如果采用動(dòng)葉片可調(diào)的軸流式風(fēng)機(jī)，則可擴(kuò)大它們經(jīng)濟(jì)工作的范圍。4 通風(fēng)機(jī)

25、性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)4.1軸流式風(fēng)機(jī)的性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 熟悉軸流式通風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置； 2. 掌握軸流式通風(fēng)機(jī)性能曲線的測(cè)定方法；3. 熟悉個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb1236-2000通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)方法實(shí)際并制作了本實(shí)驗(yàn)裝置，本實(shí)驗(yàn)采用了進(jìn)口實(shí)驗(yàn)法以及出口實(shí)驗(yàn)法。流量采用皮托-靜壓管（皮托管）測(cè)定法。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：空氣經(jīng)過調(diào)節(jié)風(fēng)門進(jìn)入風(fēng)管（出氣實(shí)驗(yàn)為出口端連接風(fēng)管，經(jīng)由調(diào)節(jié)風(fēng)門通向大氣）在整流格柵后面使用畢托管和微壓計(jì)測(cè)量試驗(yàn)管內(nèi)靜壓與動(dòng)壓，用溫度傳感器測(cè)量斷面溫度，大氣壓力由大氣壓計(jì)測(cè)量的出，然后計(jì)算出斷面平均流速和風(fēng)量，通風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力，通風(fēng)機(jī)

26、出口壓力，通風(fēng)機(jī)全壓以及通風(fēng)機(jī)有效功率等。軸功率由功率表讀出。風(fēng)機(jī)效率、流量 、風(fēng)壓p和軸功率p由計(jì)算得出。三、計(jì)算由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣流馬赫數(shù)小于0.15根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb 1236-2000規(guī)定，流經(jīng)通風(fēng)機(jī)和試驗(yàn)風(fēng)道的空氣可以看做是不可壓縮流體。1.斷面平均流速c及容積流量 斷面平均流速c及容積流量用畢托靜壓管測(cè)定。為了測(cè)定風(fēng)量，將風(fēng)管斷面等成等面積的圓環(huán)，測(cè)定各個(gè)圓環(huán)的靜壓動(dòng)壓。平均流速按下式確定：式中 膨脹系數(shù)，取1；流量系數(shù)，一般取0.99即可。 式中 錯(cuò)誤！未找到引用源。 流量測(cè)量斷面空氣密度； k流量測(cè)量斷面溫度； r濕空氣氣體常數(shù)，取r=288j/(kgk)。 容積流量計(jì)算1. 通風(fēng)機(jī)

27、進(jìn)口壓力進(jìn)口靜壓進(jìn)口全壓2. 通風(fēng)機(jī)出口壓力通風(fēng)機(jī)出口靜壓通風(fēng)機(jī)出口全壓3. 通風(fēng)機(jī)壓力p通風(fēng)機(jī)壓力p可按下式求得4. 通風(fēng)機(jī)靜壓5. 通風(fēng)機(jī)有效功率的計(jì)算6.通風(fēng)機(jī)效率的計(jì)算供給通風(fēng)機(jī)軸的機(jī)械功率用各相功率相加得到7.通風(fēng)機(jī)軸效率四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 按要求記錄實(shí)驗(yàn)常數(shù)和儀器常數(shù)。2. 安實(shí)驗(yàn)裝置圖接好各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器（電源、微壓計(jì)或者壓力傳感器、畢托管測(cè)壓系統(tǒng)以及溫度測(cè)量系統(tǒng)）。3. 將調(diào)節(jié)閥門調(diào)至全開狀態(tài)，起動(dòng)電機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定后在表中記錄各項(xiàng)初始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4. 逐漸開小閥門開度，沒調(diào)節(jié)一次閥門稱為一個(gè)工況，在表中記錄工況的所有數(shù)據(jù)，共計(jì)15個(gè)工況。 5.將計(jì)算結(jié)果記錄在表中，并在坐標(biāo)紙上

28、繪制出額定轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)性能曲線(、)五、注意事項(xiàng)軸流式風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是風(fēng)量越小，軸功率越大，所以本實(shí)驗(yàn)不做關(guān)閉閥門的工況點(diǎn)，不要在關(guān)閉閥門時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以防電機(jī)過載。進(jìn)口實(shí)驗(yàn)和出口實(shí)驗(yàn)靜壓及全壓計(jì)算公式不同，其余均一致。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及性能曲線1.出氣實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)工況點(diǎn)a相功率b相功率c相功率風(fēng)機(jī)進(jìn)口空氣溫度t3風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n動(dòng)壓點(diǎn)測(cè)值 pd3靜壓點(diǎn)測(cè)值 pe3wwwr/minpapa11430247.521.7249726172139.50248.621.7250126213139.10249.221.7239826274144.20250.321.7249124335145.10252.121.72

29、473224361520258.621.9243122617155.70260.921.9242118708156.70268.321.7238917829161.90273.321.82369129110166.40276.421.82334910811170.20282.221.92326811412171.20282.421.92303712213176.50286.221.92273512914178.6028421.82240413715181.40293.121.82204315016184.3029722.12167215817188.20304.422.121442172181

30、93.30308.822.1211011802.計(jì)算結(jié)果工況點(diǎn)斷面平均風(fēng)速 c風(fēng)量 qv通風(fēng)機(jī)靜壓 pst通風(fēng)機(jī)全壓 p軸功率 p效率 m/sm3/spapakw%115.9554562.00400516.9745170.39058.72%214.3556891.80307420.9745210.38819.76%312.6605271.59016226.9745270.388311.06%411.0026081.38192832.9765330.394511.56%59.22835121.15908142.9784430.397212.55%67.75069540.97348760.9784

31、610.410614.46%76.54457540.82199969.9824700.416613.81%85.87441380.73782681.9833820.42514.24%94.68587350.58854690.9882910.435212.31%103.7250320.467864107.9911080.442811.41%113.41890330.429414113.9921140.452410.82%123.0914580.388287121.9931220.453610.44%132.54088140.319135128.9951290.46278.90%142.20490

32、740.276936136.9961370.46268.20%151.82488560.229206149.9971500.47457.25%161.45253910.182439157.9981580.48135.99%171.39216970.174857171.9981720.49266.11%180.96228810.120863179.9991800.50214.33%3.性能曲線 軸流式風(fēng)機(jī)性能曲線p-qv-qvp-qv4.2 離心式通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.熟悉離心式通風(fēng)及實(shí)驗(yàn)裝置 2.掌握離心式通風(fēng)機(jī)性能曲線的測(cè)定方法 3.熟悉各實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法二、實(shí)驗(yàn)裝置及所用儀器風(fēng)

33、機(jī)性能試驗(yàn)采用進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)裝置。它由錐形集流器、圓形吸風(fēng)筒、“井”形進(jìn)氣整流器、節(jié)流器及通風(fēng)機(jī)等組成。其風(fēng)筒橫截面積與風(fēng)機(jī)入口的橫斷面積相等。在距風(fēng)洞入口d/2（d為風(fēng)筒直徑）處設(shè)有一處?kù)o壓管頭，與補(bǔ)償式微壓計(jì)相接，測(cè)定該處的靜壓值，用以計(jì)算流量（流量也可用畢托管測(cè)量）。在距入口1d處設(shè)有調(diào)節(jié)流量用的網(wǎng)柵節(jié)流器；在風(fēng)筒末端處設(shè)一組測(cè)壓管頭，與傾斜式壓力計(jì)相接，測(cè)量通風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓的大小，用以計(jì)算通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓。實(shí)驗(yàn)風(fēng)筒內(nèi)氣流可能產(chǎn)生阻力損失，為使測(cè)點(diǎn)附近氣流穩(wěn)定，在通風(fēng)機(jī)進(jìn)口前順氣流方向設(shè)置“井”形進(jìn)口整流柵，因其產(chǎn)生阻力損失，在其性能計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)壓力的影響。通風(fēng)機(jī)由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用聯(lián)軸器連接

34、；直流電動(dòng)機(jī)配有啟動(dòng)變阻器和調(diào)速變阻器；其轉(zhuǎn)速用手持離心式轉(zhuǎn)速表測(cè)定；功率由設(shè)備直接讀取。三、實(shí)驗(yàn)原理由于流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性，無法精確的計(jì)算出各種損失，因此風(fēng)機(jī)的性能曲線也是通過實(shí)驗(yàn)的方法得到的。離心式通風(fēng)機(jī)在其固定轉(zhuǎn)速不變的情況下，將其全壓p、靜壓 、軸功率p、效率及靜壓效率 等隨流量 的變化關(guān)系用曲線表示出來，這些曲線稱為離心風(fēng)機(jī)的性能曲線。為了做出通風(fēng)機(jī)的性能曲線，必須測(cè)量風(fēng)機(jī)的流量、全壓、靜壓、軸功率及轉(zhuǎn)速，并計(jì)算出通風(fēng)機(jī)的效率。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過改變離心式通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒的節(jié)流器，逐漸改變通風(fēng)機(jī)流量，同時(shí)測(cè)出相應(yīng)的風(fēng)壓和軸功率。1. 流量實(shí)際流體流量式中 進(jìn)氣管道（風(fēng)筒）橫截面積 集

35、流器系數(shù)，錐形集流器0.98 風(fēng)筒進(jìn)口處的氣流密度式中 101325（） =273k； 風(fēng)筒進(jìn)口處的氣流溫度（k）； 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，273k時(shí)的空氣密度，取1.2928。2. 動(dòng)壓通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓以出口動(dòng)壓表示，即（1） 通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓 式中 通風(fēng)機(jī)出口截面積，； 通風(fēng)機(jī)出口處的氣流密度，；當(dāng)風(fēng)機(jī)的出口為大氣壓時(shí)，即，上式變?yōu)椋?） 通風(fēng)機(jī)進(jìn)口動(dòng)壓 進(jìn)口動(dòng)壓以集流器測(cè)定的真空值表示對(duì)于錐形集流器3. 阻力損失進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)阻力損失包括管道摩擦損失和整流柵局部阻力損失。（1） 測(cè)壓段管道摩擦損失式中 摩擦阻力系數(shù)，取0.025 l測(cè)壓段管長(zhǎng)，取2d d管道直徑將上述各值帶入，測(cè)壓斷摩擦損失為（2）“井”

36、形整流柵局部阻力損失由流體力學(xué)公式式中 局部阻力系數(shù)，取0.1（3）阻力損失4. 全壓通風(fēng)機(jī)的全壓等于出口全壓與進(jìn)口全壓之差，即 ，全壓又是動(dòng)壓于靜壓之和。于是，通風(fēng)機(jī)全壓為對(duì)于進(jìn)氣而言，風(fēng)機(jī)出口靜壓為大氣壓力，按相對(duì)壓力計(jì)算，進(jìn)口相對(duì)壓力為。通風(fēng)機(jī)的全壓為式中 通風(fēng)機(jī)入口前處的壓力值； ；5. 靜壓通風(fēng)機(jī)的靜壓是與全壓的出口之差6. 軸功率p由功率表直接讀出7. 全壓有效功率8. 靜壓有效功率9. 全壓效率10. 靜壓效率性能測(cè)試完畢后，應(yīng)換算成規(guī)定轉(zhuǎn)速下，標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)（壓力為101325n/ ,溫度為293k，相對(duì)濕度為50%，大氣密度為1.2 ）的空氣性能，其計(jì)算式如下四、實(shí)驗(yàn)步驟1.檢

37、查 （1）各表計(jì)是否在零位；風(fēng)機(jī)與其他相連的部件是否牢固 （2）調(diào)速變阻器指針應(yīng)在最低點(diǎn)，啟動(dòng)變阻器應(yīng)在起始位置 2.準(zhǔn)備工作（1）盤動(dòng)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，檢查有無碰擅等異聲，轉(zhuǎn)動(dòng)是否輕快靈活 （2）關(guān)閉通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門 3.啟動(dòng) （1）合閘 （2）緩慢旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)變阻器手柄直至最后點(diǎn)（電磁鐵將滑塊吸?。?待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，驚醒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 4.實(shí)驗(yàn) 調(diào)節(jié)節(jié)流器和通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門，使其流量從零到最大逐漸增加，測(cè)定多個(gè)測(cè)點(diǎn)每個(gè)測(cè)點(diǎn)均要使通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持一定，記錄數(shù)據(jù) 5.停機(jī) （1）降低轉(zhuǎn)速至最低點(diǎn) （2）關(guān)閉通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口門 （3）拉閘停機(jī) 6.將實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果記錄在表中，并在坐標(biāo)紙上以 為橫坐標(biāo)，以p、 、p、 、 為縱

38、坐標(biāo)，繪制出額定轉(zhuǎn)速、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)口狀態(tài)下離心式風(fēng)機(jī)的性能曲線。五、注意事項(xiàng) （1）啟動(dòng)時(shí)，通風(fēng)機(jī)不能帶負(fù)荷 （2）改變通風(fēng)機(jī)流量時(shí)，要關(guān)閉它的進(jìn)出口門六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及性能曲線1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄工況點(diǎn)補(bǔ)償式微壓計(jì)的液柱高度hstj斜管壓力計(jì)的液柱高度hst1功率 p轉(zhuǎn)速 n1022.7895720.541462.8495631.631642.8895742.171652.8995755.881563.0495766.361503.09957710.491183.54956818.67554.499542.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果工況點(diǎn)流量qv出口動(dòng)壓pd2進(jìn)口動(dòng)壓pd1阻力損失hw全壓p100007.8420.3

39、7573482.5404515.080320.762048570.542230.65279747.66839815.335042.300256637.513640.753207210.2088520.415363.062304639.655851.239861727.6626955.319048.297856592.161561.289475729.9208759.834888.975232567.061271.656045849.3506198.6899214.80349428.024282.209310587.83374175.647426.3471154.1335工況點(diǎn)靜壓pst全壓有效

40、功率pe靜壓有效功率pste全壓效率靜壓效率st10.00784000.00%0.00%23.7459520.2143730.0014077.55%0.05%312.39190.4161670.00808914.45%0.28%416.706260.4817930.01258316.67%0.44%546.409660.7341980.05754224.15%1.89%650.271650.7312120.06482423.66%2.10%783.423870.7088280.13815420.02%3.90%8149.08470.3405290.3293747.58%7.34%3.轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)

41、狀態(tài)工況流量qv0全壓p0靜壓pst0功率 p全壓效率0靜壓效率st0108.3373640.00833700.00%0.00%20.377307608.0073.9919310.2294057.55%0.05%30.6548438677.95713.178040.44395614.45%0.28%40.7555683680.235117.766090.51396416.67%0.44%51.2437484629.727849.353860.78322324.15%1.89%61.2935179603.035253.460850.78003723.66%2.10%71.6629748456.130588.901920.75853420.02%3.90%82.2232055164.9441159.54120.3667057.58%7.34%4.性能曲線5 通風(fēng)機(jī)電場(chǎng)試驗(yàn) 前面所討論的通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)是，是對(duì)制造好的通風(fēng)機(jī)放在試車車間或試驗(yàn)室內(nèi)，采用所規(guī)定的試驗(yàn)裝置進(jìn)行的。這種實(shí)驗(yàn)方法具有比較高的試驗(yàn)精度，一般是由制造廠或研究單位進(jìn)行的。但是對(duì)于用戶在使用系統(tǒng)中工作的通風(fēng)機(jī)，往往不知道他們的空氣動(dòng)力性能的情況，不知道他們的性能參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)