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摘要:轴流风机的性能测定_电力/水利_工程科技_专业资料。目 录 摘要 3 1 轴流式风机概述 1.1 轴流式风机的工作原理 目 录 摘要 3 1 轴流式风机概述 1.1 轴流式风机的工作原理 1 1.2 轴流式风机

  轴流风机的性能测定_电力/水利_工程科技_专业资料。目 录 摘要 ····························· 3 ····························· 1 轴流式风机概述 1.1 轴流式风机的工作原理·····

  目 录 摘要 ····························· 3 ····························· 1 轴流式风机概述 1.1 轴流式风机的工作原理····················· 1 ···················· 1.2 轴流式风机的基本形式····················· 1 ···················· 1.3 轴流式风机的构造······················· 2 ······················ 2 通风机性能参数 2.1 空气动力性能曲线的基本参数 ················· 4 ················· 2.2 压力的测量 ························· 6 ························· 2.3 流量的测量·························· 8 ························· 2.4 转速的测量·························· 8 ························· 2.5 功率的测量·························· 9 ························· 3 通风机空气动力性能的实验室测定 3.1 轴流式风机空气动力性能的实验装置··············· 10 ·············· 3.2 轴流式风机的性能曲线分析··················· 10 ·················· 4 通风机性能测试实验 4.1 轴流式风机的性能实验····················· 11 ···················· 4.2 离心式风机的性能实验····················· 16 ···················· 5 通风机现场试验························ 25 ······················· 总结······························· 26 ······························ 参考文献···························· 28 ···························· 1 主 要 符 号 3 Q - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 通风机流量 ( m /s ) P - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 全压 ( N/m ) 2 P - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 动压 ( N/m ) 2 d P - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 静压 ( N/m ) 2 st N - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 轴功率 st ? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 全压效率 ? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 静压效率 st D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 风管直径 - 大气压力 ( P ) a P - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - a A - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 风管面积 ( m ) 2 ? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 空气温度 ( K ) ? - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -空气密度 ( kg/m ) 3 2 轴流风机的性能测定 摘 要 通风机是电厂中重要的辅机之一,其运行安全性和经济性尤为重要, 通风机性能实验是保证通风机质量和获得通风机性能特性的一项重要工 作。所以使用前对通风机性能进行测试是必不可少的。 通风机性能试验,包括空气动力性能试验和噪声性能实验两部分。通 风机性能试验的目的,在于通过测试与计算,求得风机在给定转速下的流 量、压力、所耗功率、效率、噪声等是否达到设计规定的要求,并绘制其 特性曲线。 关键词 :轴流式通风机、性能参数、性能曲线 轴流式风机的工作原理 轴流式风机得名于流体从轴向流人叶轮并沿轴向流出。其工作原理基于叶翼型理 论: 气体由一个攻角。进入叶轮时,在翼背上产生一个升力,同时在翼腹上产生一个大 小相等方向相反的作用力,该力使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。同时,风机 进口处由于压差的作用,气体不断地被吸入。 对动叶可调轴流式风机,攻角越大,翼背的周界越大,则升力越大,风机的压差就 越大,而风量越小。当攻角达到临界值时,气体将离开翼背的型线而发生涡流,导致风 机压力大幅度下降而产生失速现象。 轴流式风机中的流体不受离心力的作用,所以由于离心力作用而升高的静压能为 零,因而它所产生的能头远低于离心式风机。故一般适用于大流量低扬程的地方,属于 高比转数范围。 轴流风机中当原动机驱动浸在工质中的叶轮旋转时,叶轮内流体就相对叶片作用一 个升力,而叶片同时给流体一个与升力大小相等方向相反的反作用力,称为推力,这个 叶片推力对流体做功使流体能量增加。 1.2 轴流式风机的基本形式 轴流式通风机可分为以下四种基本型式: a)在机壳中只有一个叶轮,没有导叶。如图 3-2(a)所示,这是最简单的一种型式, 这种型式易产生能量损失。因此这种型式只适用于低压风机。 b) 在机壳中装一个叶轮和 一个固定的出口导叶。如 图 3-2(b)所示,在叶轮出 口加装导叶。这种型式因 为导叶的加装而减少了旋 转运动所造成的损失,提 高了效率,因而常用于高 压风机与水泵。 图 3-2 轴流泵与风机的基本形式 (a) 单个叶轮机 (b) 单个叶轮后设置导叶 (c) 单个叶轮前设置导叶(d) 单个叶轮前、后均设置导叶 1 c) 在机壳中装一个叶轮和—个固定的入口导叶。如图 3-2(c)所示,流体轴向进入前置 导叶, 经导叶后产生与叶轮旋转方向相反的旋转速度, 即产生反强旋。 这种前置导叶型, 流体进入叶轮时的相对速度 w 1 比后置导叶型的大,因此能量损失也大,效率较低。但这 种型式具有以下优点: ①在转速和叶轮尺寸相同时, 具有这种前置导叶叶轮的泵或风机获得的能量比后置导叶 型的高。 如果流体获得相同能量时, 则前置导叶型的叶轮直径可以比后置导叶型的稍小, 因而体积小,可以减轻重量。 ②工况变化时.冲角的变动较小,因而效率变化较小。 ③如前置导叶作成可调的,则工况变化时,改变进口导叶角度,使其在变工况下仍保持 较高效率。 d) 在机壳中有一个叶轮并具有进出口导叶。如图 3-2(d)所示,如前置导叶为可调的, 在设计工况下前置导叶的出口速度为轴向,当工况变化时,可改变导叶角度来适应流量 的变化。因而可以在很大的流量变化范围内,保持高效率。这种型式适用于流量变化较 大的情况。其缺点是结构复杂,潍坊塑料袋印刷包装增加了制造、操作、维护等的困难,所以较少采用。 1.3 轴流式风机的构造 轴流式风机与轴流式水泵结构基本相同。有主轴、叶轮、集流器、导叶、机壳、动 叶调节装置、进气箱和扩压器等主要部件。轴流风机结构型式见图 3-1 所示。 1 叶轮 叶轮的作用与离心式叶轮一样,是提高流体能量的部件,其结构和强度要求较高。 它主要由叶片和轮毂组成。叶轮上通常有 4—6 片机翼型叶片,叶片有固定式、半调节 式和全调节式三种,目前常用的为后两种。它们可以在一定范围内通过调节动叶片的安 装角度来调节流量。半调节式只能在停泵后通过人工改变定位销的位置进行调节。全调 节式叶片叶轮配有动叶调解机构,通过调节杆上下移动,带动拉板套一起移动,拉臂旋 钮,从而改变叶轮安装角。 轮毂是用来安装叶片和叶片调节机构的,有圆锥形、圆柱形和球形三种。球形轮毂 可以使叶片在任意角度下与轮毂有一固定间隙,以减少流体流经间隙的泄漏损失。 2 轴 轴是传递扭矩的部件。轴流式风机按有无中间轴分为两种形式:一种是主轴与电动 2 机轴用联轴器直接相连的无中间轴型;另一种是主轴用两个联轴器和一根中间轴与电动 机轴相连的有中间轴型。由中间轴的风机可以在吊开机壳的上盖后,不拆卸与电动机相 连的联轴器情况下吊出转子,方便维修。 3 导叶 轴流风机的导叶包括动叶片进口前导叶和出口导叶,前导叶有固定式和可调式两 种。其作用是使进入风机前的气流发生偏转,也就是使气流由轴向运动转为旋转运动, 一般情况下是产生负预选。前导叶可采用翼型或圆弧版叶型,是一种收敛型叶栅,气流 流过时有些加速。前导叶做成安装角可调时,可提高轴流风机变工况运行的经济性。 在动叶可调的轴流风机中,一般只安装出口导叶。出口导叶可采用翼型,也可采 用等厚的圆弧版叶型,做成扭曲形状。为避免气流通过时产生共振,导叶数应比动叶数 少些。 a) 吸入室 轴流风机的吸入室与离心风机类似,为只有集流器的自由进气和带进气箱的非自由 进气两种。火力发电厂锅炉的送、引风机均设置进气箱。气流由进气箱进风口沿径向流 入,然后在环形流道内转弯,经过集流器(收敛器)进入叶轮。进气箱和集流器的作用与 结构要求是使气流在损失最小的情况下平稳均匀地进土叶轮。 b) 整流罩 整流罩安装在叶轮或进口导叶前,以使进气条件更为完善,降低风机的噪声。整流 罩的好坏对风机的性能影响很大,一般将其设计成半圆或半椭圆形,也可与尾部扩压器 内筒一起设计成流线型。 c) 扩压器 扩压器是将从出口导叶流出的流体的部分动能转化为压力能,从而提高泵与风机的 流动效率的部件,它由外筒和芯筒组成。扩压器按外筒的形状分为圆筒形和锥形两种。 圆筒形扩压器的芯筒是流线形或圆台形的;锥形扩压器的芯筒是流线形或圆柱形的。 d) 轴承 轴承有径向轴承和推力轴承。径向轴承主要承受径向推力,防止轴径向晃动,起径 向定位作用。推力轴承主要承受轴向推力,并保持转子的轴向位置,将轴向力传到基础 上。推力轴承一般装在电动机轴顶端的机架上。 3 2.通风机性能参数 2.1 空气动力性能曲线的基本参数 通风机空气动力性能曲线,热水器安全阀价格一般可由通风机的流量 Q 、全压 ? 、动压 ? 静压 P st 、轴功率 N sh 、全压效率 ? 、静压效率 ? st d 、全压内效率 ? in 、静压内效率 和功率 ? st _ in 等参数来表示,以及采用流量系数 ? 、全压系数? 、静压系数? sh 系 ? 等无因次量来表示。 1.通风机流量 Q 通风机流量指通风机进口法兰处全压和总温状态下容积流量,用符号 Q 来表 示.单位为 m 3 /min. 2.通风机全压 P 通风机全压指通风机出口法兰处全压与通风机进口法兰处全压之差,它表示 了气体通过通风机后的全压升高 P =P 2 - P 1 N / m2 式中 P 2 是通风机出口法兰处绝对全压,P 1 是通风机进口法兰处绝对全压. 3.通风机动压 ? d 通风机动压指通风机出口法兰处气体的动压 ? d2 p 式中 2 d =p = d2 ? 2 2 c 2 2 N / m2 3 ? —通风机出口法兰处气体状态下的气体密度 ㎏ / m c —通风机出口法兰处气流平均速度 m / s 2 4.通风机静压 ? st 通风机静压指通风机全压与通风机动压之差 ? st = p ? pd N / m2 5.轴功率 ? sh 通风机轴功率指输给通风机主轴的功率.这项轴功率是用于叶轮对气体作用所消耗 的内功率和用于支持主轴的轴承机械损耗的功率,而不包括其他传动上的机械损耗. 4 6.内功率? in 通风机内功率指通风机叶轮对气体作用所消耗的功率.在通风机叶轮直接装在电动 机轴上的情况下,通风机的内功率就等于电动机的输出功率:在通风机的主轴支承在通 风机本身的轴承上的情况下, 通风机的内功率就等于通风机的轴功率减去轴承机械损耗 所消耗的功率. 7.有效功率 通风机是通过叶轮对气体做功时,使气体的能量提高,我们把其中全压能的提高看 作有效能量的提高.它所相应的功率称为全压有效功率,表示为 N t = PQ 6 ? 10 6 kw 我们把气体静压能的提高作为有效能量的提高,它所相应的功率称为静压有效功 率,表示为 N = ste Q P st 4 6 ? 10 kw 式中 P 和 P st 分别是指通风机的全压和静压 N / m Q—通风机流量 m 3 / min 8.效率 通风机有效功率与轴功率之比。 全压效率是全压有效功率与轴功率之比,即 ?= N N e sh 静压效率是静压有效功率与轴功率之比.即 ? st = N N ste sh 9.内效率 通风机有效功率与通风机内功率之比。 全压内效率是全压有效功率与内功率之比,即 ? in = Ne N in 静压内效率是静压有效功率与内功率之比,即 5 ? st - in = N ste N in 10.流量系数 ? ? = Q 60 ? 4 D 2 1mp u 1mp 式中 Q—通风机流量 m 3 / min D 1mp—叶轮外径 1 mp m m/s u —叶轮外缘的圆周速度 11.全压系数? ? = P ? u 1 2 tmp 式中 ? -通风机进口法兰处气体密度 1 ㎏ / m3 12.静压系数? st ? = P ? u st st 2 tmp 1 13.功率系数 ? ? = 1000 ? 4 N 1 in 3 tmp D 2 1mp ? u 2.2 压力的测量 在通风机空气动力性能试验中,对气体压力的测量包括在试验风筒壁面开孔测量静 压,由复合测压计测量气流动压和静压,测量大气压等.这些压力的测量,在通风机试 验中一般采用液柱式压力计、补偿式稳压计以及水银气压表。本次实验,我们采用毕托 管测压力;现场一般采用 实验。 毕托管(皮托管)测量原理 在通风机性能试验中,要测出试验风管的动压大 小,可以采用动压管,也就是毕托管。 毕托管也可以用来测量流速,从而算出流量。 6 如图 3-31 所示, 动压管为一复合测压计, 管头部通孔测全压, 管外周小孔测静压。 当测压管正对着气体来流方向,头部通孔所测得气流的滞止压力即为该点的全压,外周 小孔测得静压,全压和静压之差即气流的动压,可以由动压管直接测出动压的数值。 在离心式风机性能试验中还应用到补偿式微压计和大气压力计。 补偿式微压计是用来测量极小压力的压力计,它具有较高的测量精度。测量误差 可在士 0.05 毫米水柱以内,测量的读数是以 0.01 毫米来计数,可以用它来测量倾斜微 压计难以测量精确的空气流速在 1 米/秒时的动压(约为 1/16 毫米水柱)。测量范围可在 0 ~150 和 0~ 250 毫米,在通风机试验中,常常用这种补偿式微压计测量流量。 补偿式微压计结构图 大气压力计通风机试验时的大气压力测量是确定通风机进口气体状态的一项重要 参数。测量大气压力最常用的是杯形水银气压表。 图 2-5 表示了杯形水银气压表的原理简 图。杯形水银气压表可看 作主要是由一 根 封闭的玻璃管和一个盛有水银的杯子组成。玻璃管充满了水银以后,倒置在敞开的 水银杯里.玻璃管的封闭端在上侧,利用水银重力向下的作用,惠安礼品盒包装印刷在玻璃管长度足够的情 况下.玻璃管的上侧封闭端将出现真空.这时.水银柱高度 h 即显示了大气的压力.为了保 持水银杯中水银液面高度一定,在水银液面上设有固定的象牙尖作为液位指示。在水银 杯底下设有调节螺丝可供液位调整之用。在测盘大气压力时,应把水银杯中的水银液面 调整到与固定的象牙尖刚好碰到,以保证大气压力测量数据的可靠性。在大气压力测量 完毕后,应调整调节螺丝使杯中的水银液面离开象牙尖,避免象牙尖由于与水银长期接 触而沾污。 7 2.3 流量的测量 通风机的流量,无特殊说明时,一般是指进口状态下的容积流量。在通风机 空 气动力性能试验中,通常是采用集流器或孔板进行流量测量。本次实验我们采用集流器 和毕托管测量流量。 集流器测流量原理介绍 在进气试验装置及进、排气联合装置中,都在进气试验风, 集流器测量装置 2.4 转速的测量 通风机的流量与转速大小成正比,压力大小与转速平方成正比,功率大小与转速立 方成正比。而通风机性能试验的目的就是为了求得在规定转速下所产生流量、压力、所 耗功率及其效率间的相互关系。所以,转速的精确测量是获得风机特性的重要条件。通 风机试验时的转速测量一般可采用数字式转速仪和频闪式测速仪,本次实验采用数字式 测速仪。 数字式测速仪简介 数字转速计由测速传感器和电子计数器两大部分组成: 一方面,从旋转体中取出 的与转速成比例的脉冲信号,通过整形电路中整形放大;另一方面,由石英晶体震荡器 来的信号所形成的门电路脉冲,在一定时间内打开门电路,在此期间进入门电路的脉冲 通过计数电路而被计数,计数结果就显示或者记录下来。 该测速仪有较高的精度,测量误差可在 0.1%以内。转速读数是以数字形式 直接显示的,测量范围可达每分钟几十万转以上。因此,是目前直接测量转速的一种精 密而使用方便的仪器。 8 2.5 功率的测量 功率通常是指机械的回转功率。在通风机试验中,要获得通风机的效率, 功率的测量是必不可少的。这些功率的测量,一般可包括通风机的内功率和 轴功率通常采用的测功方法有扭矩法和电测法等等。 本次实验我们采用电测法测功率。 电测法测量原理介绍 电力测功法是一般通风机产品出厂试验中用得最为广泛的 一种功率测量方法,它是采用电功率测量设备测量出电动机的输入电功率 N,然后根据 电动机效率 N 和机械传动效率 ? c 来确定通风机的轴功率 N sh 和内功率 N in 等。 三相功率 可以采用二个单相瓦特表来测量,测量的三相功率为二个单相瓦特表功率之代数和。为 了使用上的方便,常常采用由二个单相瓦特表元件组合成一体的三相瓦特表来测量,测 量的三相功率的大小就可以从三相瓦特表一次直接测出。在一般的情况下,可以按照瓦 特表的规定,采用如图 2-28 所示的电路直接进行三相功率测量。这个电路无论对于采 用一个三相瓦特表,还是采用二个单相瓦特表都是相同的。瓦特表中的 AB 线圈为电流 线圈,CD 线圈为电压线圈。瓦特表上带有“*”或“士”符号的电流。电压接线头除了 特殊说明外,一般都是指与电流的同一进线相连接。 三相功率的测量 3 轴流式风机空气动力性能的实验室测量 3.1 轴流式风机空气动力性能的实验测定 通风机实验装置分为风管式和风室式实验装置两类。在此,主要介绍风管式实验装 置;根据试验风管与风机进气口和出气口连接方式不同,分为进气、出气和进出气三种 实验装置。本次设计我们选择进气试验装置重点介绍。 进气实验装置,在通风机进气口端面连接测试风管,而出气口端开向大气,他由进 口集流器,试验风管,多孔整流栅和节流金属网等部分组成。 9 进气实验装置图 1-离心式试验风机 2-接头 6-进口集流器 3-多孔整流栅 4-试验管路 5-节流金属网 7-压力机 8-大气压力计 9-温度计 3.2 轴流式风机性能曲线 .H(P)- q v 性能曲线是一条陡降的倒 S 形曲线 时压头最大,压头随流量的 增大而急剧下降,在 q vb 后压头反之随流量增大而升高,直到 q vc 后转折。轴流式风机之 所以这种性能,其原因是流量从设计工况 q vd 开始减小时,流体进入叶珊的入流角 ? ? 减 小, 因此翼型的冲角增大, 从而使压头增高。 当流量达到 H ? qV 曲线上 c 点对应的 q vc 时, 冲角已增大到使翼型产生脱流而造成失速现象,因此升力系数降低,压头下降。当流量 减少到 H ? qV 曲线上 b 点对应的 q vb 时,压头又继续升高。这是由于在叶轮的叶片中产 生二次回流之故。轴流式风机当流量很小时,不同半径上流束的压头不相等,叶片顶部 流束的压头高, 根部的压头低, 导致部分从叶顶流出的流体又又返回叶轮再次获得能量, 使得压头升高。 轴流式风机的性能曲线 .p- q V 性能曲线是一条下降趋势的曲线,即轴功率随流量的增大而减小。 q v =0 时 轴功率最大。其原因是,由于 H- q v 为陡降型,大流量时流量增大增加的功率小于扬程 下降减少的功率。随着流量的减少,二次回流加剧,流体的流动更加混乱,流体的相互 撞击和回流与叶片的撞击使能量损失增大,导致轴功率的迅速的增加。鉴于轴功率 P 在 空转状态时最大,为避免原动机过载,轴流式 风机启动时管路中的阀门应全开。 3 .轴流式风机的高效区工况窄。其原因是失速现象的尾涡损失和二次回流的撞击损 失使效率急剧下降。 因此轴流式风机的经济工况区范围小, 工作流量一旦偏离额定流量, 效率将明显下降。如果采用动叶片可调的轴流式风机,则可扩大它们经济工作的范围。 4 通风机性能测试实验 4.1 轴流式风机的性能实验 一、实验目的 1. 熟悉轴流式通风机的实验装置; 2. 掌握轴流式通风机性能曲线. 熟悉个实验仪器的使用方法。 二、实验装置与实验原理 根据国家标准 GB1236-2000《通风机空气动力性能试验方法》实际并制作了本实验 装置,本实验采用了进口实验法以及出口实验法。流量采用皮托-静压管(皮托管)测 定法。实验装置如下图所示: 空气经过调节风门进入风管 (出气实验为出口端连接风管, 经由调节风门通向大气) 在整流格栅后面使用毕托管和微压计测量试验管内静压与动压,用温度传感器测量断面 11 温度,大气压力由大气压计测量的出,然后计算出断面平均流速和风量,通风机进口压 力,通风机出口压力,通风机全压以及通风机有效功率等。 轴功率由功率表读出。风机效率η 、流量 、风压 p 和轴功率 P 由计算得出。 三、计算 由于本实验台气流马赫数小于 0.15 根据国家标准 GB 1236-2000 规定,流经通风机 和试验风道的空气可以看做是不可压缩流体。 1.断面平均流速 c 及容积流量 q v 断面平均流速 c 及容积流量 q v 用毕托静压管测定。 为了测定风量 q v ,将风管断面等成等面积的圆环,测定各个圆环的静压 p e 3 动压 p d3 。 平均流速按下式确定: 式中 ε —膨胀系数,取 1; α —流量系数,一般取 0.99 即可。 式中 错误!未找到引用源。 —流量测量断面空气密度; K—流量测量断面温度; R—湿空气气体常数,取 R=288J/(Kg?K)。 容积流量计算 12 1. 通风机进口压力 进口静压 进口全压 2. 通风机出口压力 通风机出口静压 通风机出口全压 3. 通风机压力 p 通风机压力 p 可按下式求得 4. 通风机静压 p e 3 5. 通风机有效功率 p e 的计算 6. 通风机效率η 的计算 供给通风机轴的机械功率用各相功率相加得到 7.通风机轴效率 四、实验步骤 1. 按要求记录实验常数和仪器常数。 2. 安实验装置图接好各个实验设备和测试仪器(电源、微压计或者压力传感器、 13 毕托管测压系统以及温度测量系统) 。 3. 将调节阀门调至全开状态,起动电机,运行稳定后在表中记录各项初始实验 数据。 4. 逐渐开小阀门开度,没调节一次阀门称为一个工况,在表中记录工况的所有 数据,共计 15 个工况。 5.将计算结果记录在表中,并在坐标纸上绘制出额定转速下的风机性能曲线 ( p ? q v 、 p st -qv 、 P - q v和 ? -qv ) 五、注意事项 轴流式风机的特点是风量越小, 轴功率越大, 所以本实验不做关闭阀门的工况点, 不要在关闭阀门时启动电动机,以防电机过载。 进口实验和出口实验静压及全压计算公式不同,其余均一致。 六、实验数据及性能曲线.出气实验实验数据 A 相功率 W 143 139.5 139.1 144.2 145.1 152 155.7 156.7 161.9 166.4 170.2 171.2 176.5 178.6 181.4 184.3 188.2 193.3 B 相功率 W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 相功率 W 247.5 248.6 249.2 250.3 252.1 258.6 260.9 268.3 273.3 276.4 282.2 282.4 286.2 284 293.1 297 304.4 308.8 风机进 口空气 温度 t3 ℃ 21.7 21.7 21.7 21.7 21.7 21.9 21.9 21.7 21.8 21.8 21.9 21.9 21.9 21.8 21.8 22.1 22.1 22.1 风机转 速n r/min 2497 2501 2398 2491 2473 2431 2421 2389 2369 2334 2326 2303 2273 2240 2204 2167 2144 2110 动压点 测值 pd3 Pa 26 26 26 24 22 22 18 17 12 9 8 7 5 4 3 2 2 1 静压点 测值 pe3 Pa 17 21 27 33 43 61 70 82 91 108 114 122 129 137 150 158 172 180 工况点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 14 2.计算结果 断面平均 风速 c m/s 15.955456 14.355689 12.660527 11.002608 9.2283512 7.7506954 6.5445754 5.8744138 4.6858735 3.725032 3.4189033 3.091458 2.5408814 2.2049074 1.8248856 1.4525391 1.3921697 0.9622881 风量 qv m /s 2.004005 1.803074 1.590162 1.381928 1.159081 0.973487 0.821999 0.737826 0.588546 0.467864 0.429414 0.388287 0.319135 0.276936 0.229206 0.182439 0.174857 0.120863 3 工况点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 通风机 静压 pst Pa 16.9745 20.9745 26.9745 32.9765 42.9784 60.9784 69.9824 81.9833 90.9882 107.991 113.992 121.993 128.995 136.996 149.997 157.998 171.998 179.999 通风机 全压 p Pa 17 21 27 33 43 61 70 82 91 108 114 122 129 137 150 158 172 180 轴功率 P KW 0.3905 0.3881 0.3883 0.3945 0.3972 0.4106 0.4166 0.425 0.4352 0.4428 0.4524 0.4536 0.4627 0.4626 0.4745 0.4813 0.4926 0.5021 效率 η % 8.72% 9.76% 11.06% 11.56% 12.55% 14.46% 13.81% 14.24% 12.31% 11.41% 10.82% 10.44% 8.90% 8.20% 7.25% 5.99% 6.11% 4.33% 3.性能曲线 轴流式风机性能曲线 P-qv ? -qv p-qv 4.2 离心式通风机性能试验 一、实验目的 1.熟悉离心式通风及实验装置 2.掌握离心式通风机性能曲线.熟悉各实验仪器的使用方法 16 二、实验装置及所用仪器 风机性能试验采用进气实验装置。它由锥形集流器、圆形吸风筒、 “井”形进气整 流器、节流器及通风机等组成。其风筒横截面积与风机入口的横断面积相等。热水器安全阀价格在距风洞 入口 D/2(D 为风筒直径)处设有一处静压管头,与补偿式微压计相接,测定该处的静 压值 p st ,用以计算流量(流量也可用毕托管测量) 。在距入口 1D 处设有调节流量用的网 栅节流器;在风筒末端处设一组测压管头,与倾斜式压力计相接,测量通风机进口静压 p st1 的大小,用以计算通风机的风压。 实验风筒内气流可能产生阻力损失,为使测点附近气流稳定,在通风机进口前顺气流方 向设置“井”形进口整流栅,因其产生阻力损失,在其性能计算时应考虑其对压力的影 响。通风机由直流电动机驱动,采用联轴器连接;直流电动机 配有启动变阻器和调速变阻器;其转速用手持离心式转速表测定;功率由设备直接 读取。 三、实验原理 由于流体机械内部流动的复杂性,无法精确的计算出各种损失,因此风机的性能曲 线也是通过实验的方法得到的。 离心式通风机在其固定转速不变的情况下,将其全压 p、静压 、轴功率 P、效率 17 及静压效率 等随流量 的变化关系用曲线表示出来,这些曲线称为离心风机的性能曲 线。为了做出通风机的性能曲线,必须测量风机的流量、全压、静压、轴功率及转速, 并计算出通风机的效率。 在实验过程中,通过改变离心式通风机风筒的节流器,逐渐改变通风机流量,同时 测出相应的风压和轴功率。 1. 流量 实际流体流量 式中 A 1 —进气管道(风筒)横截面积 ? —集流器系数,锥形集流器 0.98 ? 1 —风筒进口处的气流密度 式中 p0 —101325( N/m 2 ) T0 =273K; T 1 —风筒进口处的气流温度(K) ; ?0 —在标准大气压下,273K 时的空气密度,取 1.2928 。 2. 动压 通风机的动压以出口动压表示,即 p 2 (1) 通风机出口动压 p d2 ? p d2 式中 A 2 —通风机出口截面积, ; 3 ?2 —通风机出口处的气流密度, Kg/m ; ,上式变为 当风机的出口为大气压时, p 2 ? p a ,即 ? 2 ? ? a (2) 通风机进口动压 p d1 进口动压 p d1 以集流器测定的真空值 p stj 表示 18 对于锥形集流器 3. 阻力损失 进气实验阻力损失包括管道摩擦损失和整流栅局部阻力损失。 (1) 测压段管道摩擦损失 式中 ? ——摩擦阻力系数,取 0.025 L——测压段管长,取 2D d——管道直径 将上述各值带入,测压断摩擦损失为 (2) “井”形整流栅局部阻力损失 由流体力学公式 式中 ? 局部阻力系数,取 0.1 (3)阻力损失 h w 4. 全压 通风机的全压等于出口全压与进口全压之差,即 ,全压又是动压于静压之和。 于是,通风机全压为 对于进气而言,风机出口静压为大气压力,按相对压力计算, p st2 对压力 p st1 为。通风机的全压为 ? 0 ,进口相 式中 p st1 ——通风机入口前处的压力值; 19 p st1 ? -Kh st1 ; 5. 静压 通风机的静压 p st 是与全压的出口之差 6. 轴功率 P 由功率表直接读出 7. 全压有效功率 8. 静压有效功率 9. 全压效率 10. 静压效率 性能测试完毕后,应换算成规定转速下,标准进气状态(压力为 101325 N/ , 温 度 为 293K,相对湿度为 50%,大气密度为 1.2 )的空气性能,其计算式如下 20 四、实验步骤 1.检查 (1)各表计是否在零位;风机与其他相连的部件是否牢固 (2)调速变阻器指针应在最低点,启动变阻器应在起始位置 2.准备工作 (1)盘动通风机转轴,检查有无碰擅等异声,转动是否轻快灵活 (2)关闭通风机进出口门 3.启动 (1)合闸 (2)缓慢旋转启动变阻器手柄直至最后点(电磁铁将滑块吸住),待运转正常后,惊 醒转速调节 4.实验 调节节流器和通风机进出口门,使其流量从零到最大逐渐增加,测定多个测点每个 测点均要使通风机转速保持一定,记录数据 5.停机 (1)降低转速至最低点 (2)关闭通风机进出口门 (3)拉闸停机 6.将实验计算结果记录在表中,并在坐标纸上以 为横坐标,以 p、 、P、 、 为纵坐 标,绘制出额定转速、标准进口状态下离心式风机的性能曲线)启动时,通风机不能带负荷 (2)改变通风机流量时,要关闭它的进出口门 21 六.实验数据及性能曲线.实验数据记录 补偿式微压计 斜管压力计的液 的液柱高度 柱高度 hst1 hstj 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.54 1.63 2.17 5.88 6.36 10.49 18.67 2 146 164 165 156 150 118 55 工况点 功率 P 转速 n 2.78 2.84 2.88 2.89 3.04 3.09 3.54 4.49 957 956 957 957 957 957 956 954 2.实验数据计算结果 工况点 1 2 3 4 5 6 7 8 工况点 1 2 3 4 5 6 7 8 流量 qv 0 0.3757348 0.6527974 0.7532072 1.2398617 1.2894757 1.6560458 2.2093105 静压 pst 0.00784 3.745952 12.3919 16.70626 46.40966 50.27165 83.42387 149.0847 出口动压 pd2 0 2.540451 7.668398 10.20885 27.66269 29.92087 49.35061 87.83374 全压有效 功率 Pe 0 0.214373 0.416167 0.481793 0.734198 0.731212 0.708828 0.340529 进口动压 pd1 0 5.08032 15.33504 20.41536 55.31904 59.83488 98.68992 175.6474 静压有效 功率 pste 0 0.001407 0.008089 0.012583 0.057542 0.064824 0.138154 0.329374 阻力损失 hw 0 0.762048 2.300256 3.062304 8.297856 8.975232 14.80349 26.3471 全压效率 η 0.00% 7.55% 14.45% 16.67% 24.15% 23.66% 20.02% 7.58% 全压 p 7.84 570.5422 637.5136 639.6558 592.1615 567.0612 428.0242 154.1335 静压效率 η st 0.00% 0.05% 0.28% 0.44% 1.89% 2.10% 3.90% 7.34% 3.转换为标准状态 工况 1 流量 qv0 全压 p0 静压 pst0 功率 P 全压效 静压效 率η 0 率η st0 0 0.00% 0.00% 0 8.337364 0.008337 22 2 3 4 5 6 7 8 0.377307 0.6548438 0.7555683 1.2437484 1.2935179 1.6629748 2.2232055 608.007 677.957 680.2351 629.7278 603.0352 456.1305 164.9441 3.991931 13.17804 17.76609 49.35386 53.46085 88.90192 159.5412 0.229405 0.443956 0.513964 0.783223 0.780037 0.758534 0.366705 7.55% 14.45% 16.67% 24.15% 23.66% 20.02% 7.58% 0.05% 0.28% 0.44% 1.89% 2.10% 3.90% 7.34% 4.性能曲线 通风机电场试验 前面所讨论的通风机空气动力性能试验是,是对制造好的通风机放在试车车间或试 验室内,采用所规定的试验装置进行的。这种实验方法具有比较高的试验精度,一般是 由制造厂或研究单位进行的。但是对于用户在使用系统中工作的通风机,往往不知道他 们的空气动力性能的情况,不知道他们的性能参数是否达到设计要求和使用是否合理。 这样就要求能在使用的现场进行通风机的空气动力性能的实测。此外,对于大型通风机 以及特殊用途的通风机,制造厂常常缺乏试验条件,这时也往往采用现场试验的方法进 行通风机的空气动力性能测量。 现场试验中,惠安礼品盒包装印刷测试风压和风量的仪表。一般采用动压管,亦可采用其他风速仪来测 量风量。功率的测量一般是采用电力测功法。对于不是采用电力驱动的通风机,则可采 用温度侧功法。而其他测量转速温度和大气参数的方法则以前面的讨论方法相同。 现场试验可以不一定在具备专用专用的试验装置,一般都是利用系统中现有的风道进 行试验。但在试验时应尽量注意以下几点。 1.系统的吸气风道和排气风道要尽量做好密 封工作, 不要有漏气现象, 以免影响测 试的线.测量处的气流要尽量平直,不能有漩涡等情况产生。因此不能再弯头处或变性接头 25 处的附近测试,也最好不要再通风机进口或出口处太近的地方测量。 通风机性能的现场测试和计算方法,基本上与前面所介绍的采用动压管进行通过风 机性能试验的方法类似。 1.通风机系统中只有吸气风道时,可参考进气试验方法与计算公式。 2.通风机系统中只有排气风道时,可参考进气试验方法与计算公式。 3.通风机系统中具有近,排气风道时,热水器安全阀价格可参考进气联合试验方法和计算公式。 总 结 随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过近一个月的奋战我的毕业设计 终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总 结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对这三年来 所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了 自己原来知识还很欠缺。 自己要学习的东西还太多, 以前老是觉得自己什么东西都会点, 什么东西都懂点,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的 过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,潍坊塑料袋印刷包装努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不 懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以里非常感谢帮助我 26 的同学。 总之,最后终于做完有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过 应用才能实其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我 认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢李老师、 伍老师对我悉心的指导, 感谢老师给我的帮助。 在设计过程中, 我通过查阅大量相关资料和手册,与同学交流和一起做实验,并向老师请教等方式,使 自己学到了不少知识。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力, 树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且 大大提高了动手的能力。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西 是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。 在这里我要再次感谢李老师和伍老师,衷心祝福你们身体健康、工作顺利、心想事 成、万事如意。 27 参考文献 【1】 张良瑜 谭雪梅 王亚荣 合编 《泵与风机》第二版,中国电力出版社 2005 【2】 郭立君 何川 主编 《泵与风机》第三版,中国电力出版社 1986 【3】 孙丽君主编 王海瑛 侯涛副主编 《工程流体力学》 ,中国电力出版社 2005 【4】 《通风机测试技术》 【5】 《GB 中国国家标准汇编 GB1236-2000》 ,中国标准出版社 1984 28 29

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