船舶輔機-(哈工程出版社)風機

第二篇

氣體輸送機械離心風機軸流風機壓縮機通風機：全壓p<1500mmH2O。鼓風機：1500mmH2O<全壓p<3bar。

風機（通風機）在船舶上應用于各類艙室：機艙、貨艙、燃料艙和生活艙室。制冷空調：風冷冷凝器風機、空調的送風風機、冷藏間的冷風機、冷卻塔用風機。鍋爐：送風機和引風機。

第一節(jié)分類和性能參數一、分類1按全壓分低壓：全壓p<100mmH2O（風扇全壓p<10mmH2O）

中壓：100<全壓p<300mmH2O

高壓：全壓p>300mmH2O第五章通風機2按工作原理分（1）離心式：利用高速旋轉的葉輪對氣體產生的離心力提高氣體的能量。氣體軸向流入，徑向流出。（2）軸流式：利用高速旋轉的葉輪在葉片正背面產生的壓力差提高氣體的能量。氣體軸向流入，軸向流出。（3）其他類型：橫流式（慣流式）、混流式。3按風機進、出口位置與服務艙室分（1）送風式：服務艙室與風機出口或送風管道連接，將外界空氣送入艙室。艙室內為正壓（壓入式）。（2）抽風式：服務艙室與風機進口或進風管道連接，將艙室內的空氣送出艙外。艙室內為負壓（抽出式）。

4驅動方式分（1）電機驅動（2）水力驅動：利用水泵產生的高壓水驅動葉片帶動風機。可以輸送易燃易爆氣體，也可以在高溫（250C）下工作。應用于油船、液化氣船、化學品船、海上平臺和軍用艦艇的輸送氣體和清艙。在陸用上應用于油庫、飛機庫和彈藥庫等具有易燃易爆的場所。1全壓（壓頭）：氣體通過風機以后提高的能量。p=pd+pst=H=gH=p出-p進=（pd+pst

）出-（pd+pst

）進二、性能參數（2.1—1）風機的出口全壓與風機的進口全壓有關。標準風壓的進氣狀態(tài)為標準狀態(tài)，即20℃、1atm的空氣。2功率有效功率:Ne、

指示功率Ni

和軸功率Nb

與泵相同。3流量或風量（體積流量與進氣狀態(tài)無關）4效率容積效率v、水力效率h、機械效率m總效率（2.1—2）靜壓總效率（2.1—3）第二節(jié)離心風機一、基本理論對于離心通風機，其全壓小于1500mmH2O?？梢院雎詺怏w的壓縮性，即可將風機中氣體的流動作為不可壓縮流體。這樣，有關離心泵的基本理論也完全適用用于離心風機。如：速度三角形、Euler方程、對Euler方程分析、葉片形式分析（2y對HT、Hst、Hd的影響）、有限葉片對壓頭的影響、損失、效率、相似理論等。二、主要結構1葉輪(1)直線形徑向葉輪：1y=2y=90，1?90。結構最簡單，適用于正反兩方向旋轉，氣流進入葉輪時有較大的沖擊損失，效率低，噪聲大，應用于低壓風機。（2）曲線形徑向葉輪：1=90，2y=90，進氣沖擊損失小，水力效率高，噪聲小，應用于中低壓風機。（3）直線形后彎葉輪：1=90，2y<90，制造簡單，價格便宜，當轉速和壓力為定值時，外徑較大。（4）曲線形后彎葉輪：1=90，2y<90，與離心泵相同。損失小，效率高，噪聲小。當轉速和壓力為定值時，外徑較大。適用于中高壓大流量風機。（5）曲線形前彎葉輪：1=90，2y>90，當轉速和壓力為定值時，外徑較小，但噪聲大，效率低，應用于流量大而壓力低的場合。（6）曲線前彎多葉葉輪：1=90，2y>90，葉輪直徑小，葉片短而多（多達80片）。當轉速和壓力為定值時，外徑小，造價低，占地小，重量輕。但損失大，效率低，噪聲大，應用于流量大，壓力低的場合。

根據葉片截面形狀分：機翼形：后彎，高壓，高效，大功率，高速送風機。直線形：徑向或后彎中型引風機或送風機。曲線形：前彎或后彎中小型引風機或送風機。前盤：平直前盤：流動損失大，效率低，制造工藝簡單。弧形前盤：效率高，制造工藝復雜。錐形前盤：性能和制造工藝居中。大型風機前盤聯(lián)結采用焊接、鉚接。焊接比鉚接重量輕，流道光滑。小型風機葉片與前盤制成一體（塑料、鋁合金）。

2進氣室

功用：保證氣體均勻平穩(wěn)地進入風機，減少流動損失和噪聲。進氣室主要應用在大型風機、雙吸葉輪風機或氣流進入風機前需接彎管的場合。進氣室進口截面積與葉輪進口截面積之比為1.75～2.0。進氣室進口中心與風機出口中心為90最佳，180為最差。3進氣口

功用：保證氣流能均勻地充滿葉輪進口截面，降低流動損失。其優(yōu)劣程度主要看他使葉輪進口截面氣流充滿的程度。進氣口形狀應盡可能符合葉輪進口附近氣流的流動狀況，避免渦流及其引起的損失。4導流器功用：擴大風機使用范圍，提高風機調節(jié)性能。導流器分為徑向和軸向兩種，改變導流葉片的開度，控制進氣流的大小和方向。導流葉片的形狀有平板、弧形和機翼形，數目為8～12個。5蝸殼

功用：將離開葉輪的氣流集中、導流，并將氣流的部分動能轉變?yōu)閴毫δ?。蝸殼橫截面為阿基米德螺旋曲線或對數曲線?！拔伾唷钡奈恢门c形狀對風機的性能影響很大。

一、相似條件幾何相似：風機過流部分主要線性尺寸成比例。運動相似：各相應點的速度成比例。動力相似：流體質點所受的各力比值相等。與離心泵相似理論相同。二、性能相似換算

第三節(jié)相似理論在風機中的應用（2.1—4）（2.1—5）（2.1—6）結構常數：三、比轉數1比轉數推導

將式（2.1—4）兩邊開方得將式（2.1—5）兩邊開3次方得

可得

在風機中，氣體作為不可壓縮流體處理，因此2比轉數計算風機的全壓與氣體在風機進口處的狀態(tài)（P、）和種類有關，因此，計算比轉數時應定義氣體進氣的狀態(tài)，并且與單位制有關。（1）風機進口處為常溫常壓的空氣、國際單位制（2.1—7）p20為在進口處為20，760mmHg的空氣時風機的全壓。式中Q（m3/s）、n（rpm）、p20（Pa）（2）風機進口處為非常溫常壓的空氣、國際單位制因所以

帶入式（2.1—6）得（2.1—8）

為風機進口處空氣的密度，單位為kg/m3。（3）風機進口處為常溫常壓的空氣、工程單位制因1N=（1/9.8）kgf，帶入式（2.1—6）得（2.1—9）3比轉數的應用（1）用比轉數對風機分類

ny：2.7～12（國際單位制）或15～66（工程單位制）前彎離心風機

ny：16.6～17.6（國際單位制）或20～90（工程單位制）后彎離心風機

ny：18～36（國際單位制）或100～200（工程單位制）軸流風機

ny<1.8～2.7（國際單位制）或10～15（工程單位制）回轉式風機

第四節(jié)軸流風機一主要結構和工作原理1主要結構：集風器、葉輪、導葉和擴壓筒。

集風器：將氣體引入；葉輪：提高氣體的能量；導葉：將部分氣體的旋轉速度轉化為軸向速度并支撐電機；擴壓筒：將部分氣體的動能轉化為壓力能。

氣體軸向流入，軸向流出。2工作原理在任意半徑r處將葉片切開并展開成平面，其中每個斷面為翼形，相同的翼形系列組成了葉柵，翼形與翼形的距離t稱為柵距。氣體流過軸流泵的三維流動分析可以轉變?yōu)闅怏w流過葉柵二維流動分析。即對氣體流過翼形的分析。當氣體為理想流體時，流過單個翼形的二維流動如圖所示。其中P為流動的氣體對翼形的作用力。翼形上表面為低壓，產生吸氣作用，使氣體進行軸向旋轉運動。

特點：大流量，低壓頭，體積小，噪聲大。在船上用于各類艙室的通風。冷庫中的冷風機，風冷式冷凝起器的風機等。

二理論壓頭分析根據Euler方程

進出口速度三角形為

u1=u2cr1=cr2

對于軸流式風機，u1=u2

則u1u212在轉速，外徑一定時，軸流泵產生的壓頭小于離心泵。（2.1—10）式（2.1—10）中cu稱為扭速，他表示氣流在葉柵中繞流程度。

Pt=u（c2u–c1u）=u（c2cos2–c1cos1）

因c2cos2=u-crctg2

所以Pt=ucr（ctg1-ctg2）從式（2.1—11）看出，提高軸流式風機全壓有以下途徑：1）增加葉輪圓周速度；2）2>1;3)增加cr,也可提高理論壓力。根據Euler方程（2.1—11）軸流式風機的全壓一般不高。在2000Pa左右。以上對軸流式風機的全壓是理論分析的結果，在實際流動中，應考濾流動阻力實際氣體作用力為

v0——無限遠處來流速度。

cy、cx——升力系數和阻力系數。

A——機翼面積。

——氣體的密度。三軸流式風機的類型1僅有葉輪，沒有導葉流體出口速度c2可以分解為圓周速度c2u和軸向速度c2r，圓周速度c2u產生能量損失(旋轉)。故效率低，應用于低壓軸流式風機。2一個出口導葉出口導葉將圓周速度c2u部分轉換為軸向速度，因此，效率有所提高，應用于高壓軸流式風機。3一個進口導葉進口導葉產生反預旋，即c1u<0，因此可以提高全壓，調節(jié)流量。4進、出口各有一個導葉設計工況時，流體軸向進入葉輪，進口導葉無反預旋，當需要調節(jié)流量時，可調節(jié)進口導葉，保證在流量變化時，效率變化不大。但其結構復雜，因此制造、操作和維護困難。應用不多。第五節(jié)通風機性能曲線一、定速性能曲線1前彎離心風機～Q：效率較低。

H～Q：S形或馬鞍形

N～Q：原動機易過載，啟動時出口閥門應關閉。

2后彎離心風機

～Q：效率較高。

H～Q：單調下降

N～Q：原動機無過載，啟動時出口閥門應關閉。3軸流式風機～Q：較尖陡，調節(jié)范圍小，采用改變進口葉片角度。

N～Q：較陡傾的s形曲線，啟動時，出風管不能堵塞（出口處不裝排出閥），原動機無過載危險。

H～Q：較陡傾的s形曲線，峰值點左側為不穩(wěn)定工作區(qū)域。二、無因次性能曲線1無因次參數（1）流量系數Q

根據式（2.1—4）可知定義：流量系數Q（2）壓力系數p

根據式（2.1—3）可知壓力系數p=

（3）功率系數N

根據式（2.1—5）可知

功率系數N

從以上無因次參數的推導可以看出，無因次參數也是相似數，因此，對于相似的風機，當其運行在相似工況時，不管其尺寸的大小，轉速的高低和輸送介質的不同，都具有相同的無因次參數。2無因次性能曲線由無因次參數繪制出的性能曲線即為無因次性能曲線。用無因次性能曲線來比較和選擇風機非常方便

第六節(jié)典型風機1、CXZ小型軸流風機船用小型低噪聲節(jié)能風機。特點：低噪聲、高效率、尺寸小和中；重量輕。葉輪直徑200～400mm，功率40～310w，重量4～35kg。共有20種規(guī)格。2CNZ和CBN可逆式軸流風機正轉和反轉性能一致（既能抽風又能送風）。CNZ為普通型，CBN為防爆型。3CQ型船用風機船用前彎離心風機。Q：400～1000m3/h，p：30～200mmH2O，

Nb：120～850w，n：960～2900rpm。4IC型船用風機船用徑向離心風機。Q：100～15000m3/h，Nb：75～28.2kw，

p：120～750mmH2O。共17鐘規(guī)格。

第七節(jié)泵與風機的選擇目的：滿足系統(tǒng)要求；能安全、經濟的運行。確定：類型、形式、臺數、規(guī)格、轉速和原動機功率。一、選擇原則1工作點和工作范圍應滿足泵與風機的額定工況點和適宜工作范圍；2結構簡單、體積小、重量輕和效率高；3安全可靠；4特別的要求。二、需確定的參數1Q、P的范圍及Qmax和Pmax；2輸送介質的溫度、密度；3安裝條件PA、HB；4主要參數應有一定余量：計算流量Q=（1.1～1.15)Qmax

計算壓頭H=（1.10～1.15)Hmax

計算壓力P=（1.10～1.15)Pmax

5實際工況與額定工況的換算。三、水泵的選擇1確定水泵的類型（1）根據輸送液體的性質確定泵的類型，如：海水泵、清水泵、油泵和耐腐蝕泵等；（2）利用泵的使用范圍圖和特點；（3）計算比轉數來確定