設(shè)計時選用高效優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)
及應(yīng)注意的問,為丁程設(shè)計提供廣有益的建議,比轉(zhuǎn)數(shù),引言在空調(diào)系統(tǒng)中,風(fēng)機(jī)是常設(shè)備,同時也是重要設(shè)備。方面,它為系統(tǒng)提供動力,其運(yùn)行的好壞,直接影響著整個系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量;另方面,風(fēng)機(jī)又是高耗能設(shè)備有資料顯,在全年空調(diào)的現(xiàn)代化旅游飯店高級賓館以及辦公大樓中,風(fēng)機(jī)和水杲設(shè)備的用電量占整個建筑用電量的3040,風(fēng)機(jī)在空調(diào)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用,其選擇也就非常關(guān)鍵。高效,低噪音,可靠性好,是進(jìn)行風(fēng)機(jī)選擇在風(fēng)機(jī)的高效區(qū)內(nèi)。
在現(xiàn)在暖通空調(diào)的設(shè)計中,常有人只簡單地按風(fēng)量全壓選用風(fēng)機(jī),這樣做很難保證風(fēng)機(jī)處于高效區(qū)內(nèi)。風(fēng)機(jī)的工作點不僅與風(fēng)機(jī)的特性有關(guān),還和管路計,則是種靜態(tài)設(shè)計,而系統(tǒng)在運(yùn)行過程中,80的時間內(nèi)處于部分負(fù)荷下,負(fù)荷是不斷變化的,即空調(diào)系統(tǒng)實際是動態(tài)的,因此設(shè)計中對風(fēng)機(jī)的選擇時必須予以注意。由于技術(shù)運(yùn)行等各方面原因,定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)仍占主流,本文以下僅對定風(fēng)量系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的設(shè)計選擇進(jìn)行了分析和探討。
1合理確定空調(diào)系統(tǒng)所需風(fēng)量與風(fēng)壓在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中,有時設(shè)計人員過于保守,確定風(fēng)量偏大,全壓過高,會造成巨大浪費(fèi)和不穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)相似定律,在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中,當(dāng)系統(tǒng)的風(fēng)量變化時,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和功率按下式變化8風(fēng)機(jī)的功率詼。
從上式可以看出,風(fēng)機(jī)的風(fēng)黽與功率是3次方的關(guān)系。如風(fēng)最偏大2倍,風(fēng)機(jī)的功率將增大8倍。
另外,如果4機(jī)選擇全1過,剩余壓頭過大,+何易使系統(tǒng)風(fēng)量偏大,偏離設(shè)汁丁。況,風(fēng)機(jī)能耗增加,還易使風(fēng)機(jī)電機(jī)過載。點為設(shè)汁1作點,全壓為,而實際系統(tǒng)所需全壓為,所以風(fēng)機(jī)丁。作點由偏離到8點,電機(jī)功率呈3次方劇增,有過載燒毀的危險。所以設(shè)計風(fēng)機(jī)的運(yùn)行點最好位1其最大效率點因此,對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要進(jìn)行精確設(shè)計,不能片面追求大風(fēng)量高全+,由此不僅會造成燒毀隱患,且造成的能源浪費(fèi)是巨大的,應(yīng)引起設(shè)計管理部門的高度重視。
2風(fēng)機(jī)出口安裝角的選擇由風(fēng)機(jī)的葉輪理論可知,風(fēng)機(jī)都有定的高效區(qū)。廠家樣本給出的推薦風(fēng)量,即處于高效區(qū)內(nèi)。按此風(fēng)量選擇的風(fēng)機(jī),在設(shè)計工況下,理應(yīng)處于高效區(qū),但在定流量系統(tǒng)中,當(dāng)系統(tǒng)處于部分負(fù)荷下,是靠增大節(jié)流損失來調(diào)節(jié),此時,風(fēng)機(jī)的工作點要發(fā)生偏離,其偏離情況首先取決于風(fēng)機(jī)的出口安裝角。
根據(jù)葉輪理論,我們可寫出風(fēng)機(jī)的能童歐拉方程軸面速度,5由葉輪出口速度角形得將3式代人2式,得速n不變時,圓周速度V2不變,風(fēng)機(jī)全壓H7僅與風(fēng)機(jī)葉片出口安裝角根據(jù)機(jī)葉片出口安裝角02,的大小,風(fēng)機(jī)葉片型式有以下種石9后彎式葉片;0.,=9O.徑向式葉片前彎式葉片在上可做出各葉片型風(fēng)機(jī)各葉片型式的曲線從上中可看出,隨安裝角增加,流體獲得的理論能頭增加。后彎式葉片全壓隨著流量的增加而下降,而前彎式葉片產(chǎn)生的全壓則隨著流量的增加反而變大。
在實際的空調(diào)系統(tǒng)中,當(dāng)處于過渡季時,負(fù)荷下降,系統(tǒng)流量減小。在定風(fēng)量系統(tǒng)中,系統(tǒng)是通過減小閥門的開度,增大節(jié)流損失來減小流量的。此時,風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計工作點,當(dāng)系統(tǒng)流量由減小到時,風(fēng)機(jī)工作點分別變?yōu)?與。
而風(fēng)機(jī)的功率與風(fēng)機(jī)的全壓和流量的乘積成正比,可由下式求得分析上與上式可看出對于前彎式葉片的風(fēng)機(jī),節(jié)流后流量與風(fēng)機(jī)全壓均下降風(fēng)機(jī)功率將顯著降低;而后彎式葉片節(jié)流后流量減小,風(fēng)機(jī)全壓則升高,通過用筆者編寫的仿真程序?qū)ζ浞抡娴慕Y(jié)果看,其風(fēng)機(jī)耗能將略有降低。不難看出,僅從調(diào)節(jié)特性±看,選用前彎式葉片的節(jié)能。
另外,由于前彎式葉片有較高的能頭,在相同轉(zhuǎn)速下,產(chǎn)生相同的全壓,前彎式葉片的風(fēng)機(jī)外徑可做的小些。從而減小了風(fēng)機(jī)體積和初投資。但前彎式葉片的風(fēng)機(jī)也有其跣點在相同條件下,前彎式葉片產(chǎn)生的絕對速度比后彎此,前彎式葉片損失將大于后彎式葉片,所以對于離心泵而言,般均采用口為2035.范圍的后彎式葉片。而對于風(fēng)機(jī),氣體密度遠(yuǎn)小于液體,摩擦阻力正比于密度,所以風(fēng)機(jī)損失遠(yuǎn)小于泵。鑒于以上原因,低壓徼中可采用前彎式葉片,3,般取90155 3風(fēng)機(jī)性能曲線形狀的選擇對于離心式的后彎葉片風(fēng)機(jī),其曲線有種基本的形狀。
3.1陡降的曲線,中的,這種曲線有2530的斜度,當(dāng)流量變化很小時,全壓變化很大,適用與全壓變化大而流量變化小的地方。
3.2平坦的曲線,中的13,這種曲線有812的斜度,當(dāng)流量變化很大時,全壓變化很小,適用與流量變化大而全壓變化小的地方。
3.3有駝峰的曲線,中的。,其全壓隨流量的變化是先增大后減小,曲線上存對應(yīng)全壓的最大值和,在點的左邊為不穩(wěn)定工作段。當(dāng)管路的特征曲線與之的交點,即風(fēng)機(jī)的工作點,位于該區(qū)域時,粗看似乎也能平衡工作,但實際是不穩(wěn)定的,當(dāng)管路稍有干擾,平衡即被打破,造成風(fēng)機(jī)的喘振。
因此,在設(shè)計中對風(fēng)機(jī)的選擇,必須根據(jù)風(fēng)機(jī)的作用和管路的特性曲線,合理選擇陡降型或平坦型曲線的風(fēng)機(jī)。如果所選風(fēng)機(jī)為管路的循環(huán)風(fēng)機(jī),則應(yīng)選擇有平坦型曲線的風(fēng)機(jī)。這是因為當(dāng)系統(tǒng)處于部分負(fù)荷時,流量減小,風(fēng)機(jī)壓頭升高,但其曲線平坦,升高值較陡降型的小,所以可最大限度的減小風(fēng)機(jī)能耗。
同時,應(yīng)盡量避免選擇性能曲線為駝峰喂的風(fēng)機(jī),既使使用,也必須保證丁。作點在14點的心邊,即曲線的下降段丁作,比轉(zhuǎn)數(shù)是由相似定律推導(dǎo)而得,幾何相似的泵與風(fēng)機(jī)在相似丁況下其比轉(zhuǎn)數(shù)相等,因而它是個相似準(zhǔn)則數(shù)1它反映了泵與風(fēng)機(jī)性能上及結(jié)構(gòu)上的特點如當(dāng)轉(zhuǎn)速不變,對于揚(yáng)程高,流量小的泵與風(fēng)機(jī),其比轉(zhuǎn)數(shù)小,反之,則增加。對風(fēng)機(jī)=2.712為前彎式離心風(fēng)機(jī);卟=3.61606為后彎式離心風(fēng)機(jī);1=18,36為軸流式風(fēng)機(jī)。
9,等各種曲線。從只曲線中可看出,在低比轉(zhuǎn)數(shù)時,揚(yáng)程隨流量的增加,下降較為緩和;當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)增大時,揚(yáng)程曲線逐漸變陡,因此,軸流風(fēng)機(jī)的揚(yáng)程隨流量的增加下降的最陡。
時,功率隨流量的增加而增加,功率曲線呈上升狀;但隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增加=400,曲線變的比較平坦;比轉(zhuǎn)數(shù)再增加=700,則功率隨著流量的增加而下降。所以,離心式風(fēng)機(jī)的功率隨著流量的增加而增大;軸流風(fēng)機(jī)的功率隨著流量的增加而減小。
風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況與管網(wǎng)特性密切有關(guān)。作為設(shè)計者,應(yīng)熟悉風(fēng)機(jī)的性能曲線和管網(wǎng)的特性曲線。
高比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī),如軸流式風(fēng)機(jī)流量大全壓低結(jié)構(gòu)簡單重量相對較輕,屋頂引風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)均可選用軸流式風(fēng)機(jī);而低比轉(zhuǎn)數(shù)的風(fēng)機(jī),如離心式風(fēng)機(jī),則具右較,全樂,流甘相對較小,效申高的特點。適用于系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī),閃此,在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)汁中,成根據(jù)系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)的要求,合理選擇風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)。
由于風(fēng)機(jī)仵空調(diào)系統(tǒng)的重要地位,選擇的風(fēng)機(jī)必須有高的可靠性。在實踐中常出現(xiàn)有些風(fēng)機(jī)質(zhì)量差,風(fēng)機(jī)效率低,運(yùn)行電耗大,常出現(xiàn)以下的問風(fēng)機(jī)的角傳送帶變松,或角帶部分?jǐn)鄺l,使風(fēng)機(jī)效率下降或轉(zhuǎn)數(shù)掉轉(zhuǎn)。除加強(qiáng)運(yùn)行管理外,如有條件最好選擇風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián),以增強(qiáng)傳動效率和可靠性。
葉輪龍骨強(qiáng)度不夠,長時間運(yùn)行后龍骨變形,風(fēng)機(jī)動平衡被破壞。
運(yùn)行時間稍長后,風(fēng)機(jī)軸承磨損,噪音增大,故障率高。
對于以上問的解決,建議設(shè)計時選用高效可靠耐用少維修的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)投資約占公共建筑總投資的0.5但其電功率卻約為空調(diào)系統(tǒng)總電功率的1520.因此,設(shè)計時選用高效優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī),即使價格貴些,也是合算的。
在暖通空調(diào)設(shè)計中,風(fēng)機(jī)的選擇必須確保風(fēng)機(jī)在整個運(yùn)行期間處在高效區(qū)內(nèi)。從部分負(fù)荷時調(diào)節(jié)特性分析,如有條件,應(yīng)優(yōu)先選擇前彎葉片風(fēng)機(jī);如選擇后彎葉片風(fēng)機(jī),應(yīng)選擇性能曲線為平坦型風(fēng)機(jī)。
分析7曲線可,比轉(zhuǎn)數(shù)低時,曲線平坦,高效率區(qū)域較寬,比轉(zhuǎn)數(shù)越大,效率曲線越陡,高效率區(qū)域變窄。這就是軸流式風(fēng)機(jī)的主要缺點。為了克服功率變化急劇和高效區(qū)窄的缺點,軸流式風(fēng)機(jī)可以采用可調(diào)葉片,使其在工況改變時,仍保持較高的效率。
同時,根據(jù)系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)的要求,合理選擇比轉(zhuǎn)數(shù)。
風(fēng)機(jī)作為空調(diào)系統(tǒng)的高耗能設(shè)備,其選擇應(yīng)引起高度重視。即使初投資高些,也要選擇優(yōu)質(zhì)高效風(fēng)機(jī)。