核电厂通用机械设备-风机.ppt

核电厂通用机械设备之三,风机核电站员工基础理论培训教材,3.1风机概述,风机是输送气体的机械，一般分为三大类，即通风机、鼓风机和空压机核电站用的最多的是通风机，它为核电站各厂房、各不同工作区域的通风、空调系统提供空气输送动力在大亚湾核电站中通风、空调系统约有40多个，其中核岛和核辅助厂房的核通风、空调占一半以上核通风、空调不仅是创造舒适的工作环境，更主要的是保证工作人员身体健康的辐射防护要求；有的核通风系统还和核安全直接有关因此，了解和掌握通风机的性能、基本构造、使用和操作条件，是保证通风机安全运行的基本要求3.2通风机的基本理论,3.2.1 通风机的工作原理和理论方程 通风机的工作原理和离心水泵工作原理相同，也是依靠叶轮的旋转运动,使气体获得能量，从而提高了压强和速度，达到输送气体的目的3.2.2 通风机理论方程 离心风机的理论方程也是以速度三角形为基础由动量矩定理推导出来的又因通风机是单级泵，对气体压缩性不大，可以认为进、出口气体密度相同，这样就和离心水泵的理论方程完全相同因此离心通风机也具有离心水泵的理论特性轴流风机也符合离心通风机理论方程，并遵循机翼理论，它的设计和制造的主要依据是机翼理论。

3.2.3通风机叶片 1)叶片形式 根据通风机理论方程和叶轮速度三角形原理，通风机的叶片也有三种形式，即： 当流动角β2＞90°时为前弯叶片，如图3.1—2（a）所示； 当流动角β2＜90°时为后弯叶片，如图3.1—2（b）所示； 当流动角β2＝90°时为径向叶片，如图3.1—2（c）所示 2)三种叶片形式的性能比较： （1）前弯叶片：风压最大，叶片最小，效率最差，适应于风压要求高，而转速（n）和叶轮直径（D）受到一定限制的工况； （2）后弯叶片：效率最高，叶片最大，风压最低，适应于大功率的风机； （3）径向叶片：风压、叶片、效率在三者中均居中，但叶片加工制造简单，不易积垢和磨损，所以一般中、低压风机多采用径向叶片3.2.4 通风机的相似原理和相似换算 在通风机中，相似理论的应用是非常重要的，它主要应用于通风机的相似设计及性能的相似换算 相似设计:即根据试验研究出来的性能良好、运行可靠的模型来设计与模型相似的新通风机； 相似换算:当试验条件不同于设计条件时，将试验条件下的性能利用相似原理换算到设计条件下的性能。

3.2.4.1 通风机的相似理论 两个通风机的相似理论是指叶轮与气体的能量传递过程以及气体在通风机内流动过程相似，或者说它们在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数（或比例常数）根据相似理论，要保证气体流动过程相似必须满足几何相似、运动相似、动力相似(也可以说：几何相似、叶片速度三角形相似、雷诺数相等） 1)几何相似:几何相似是指模型风机（以“M”注角表示模型）与实际风机的几何形状相同，对应的线性长度比为一定值 2)运动相似:当流体流经几何相似的模型与实物时，其对应点的速度方向相同比值保持常数，称为运动相似，即对应点的速度三角形相似，对应气流角相等几何相似是运动相似的先决条件3)动力相似:动力相似是指作用于运动相似的流体各对应点的力相似，即作用于对应点上的外力方向相同，大小之比保持常数对于通风机内的流体，作用于流体上的力主要有惯性力I，粘性力R及总压力P .3.2.4.2通风机性能的相似换算（相似定律） 1)压力换算公式 （3.1—1） 2)流量换算公式 （3.1—2） 3)功率换算公式 （3.1—3）3.2.5通风机的比转速:表征通风机最佳工况的特性参数——比转速（nS）。

1)比转速: （3.1—4）,,,,,2)比转速的应用: (1)用比转速ns对通风机进行分类: ——离心式通风机 ns = 11～90 ①高压离心风机 ns = 11～30 ②中压离心风机 ns = 30～60 ③低压离心风机 ns = 60～90 ——混流式通风机 ns = 90～110 ——轴流式通风机 ns = 110～500 (2)按比转速ns选取满足工况需要的风机：通风机是按比转速命名和确立型号的如4—72型通风机，该风机型号中的4表示压力系数，72表示该风机的比转速ns因此可根据工况要求先算出比转速ns，就可以查到满足工况需要的风机 (3)比转速用于新风机的相似设计：相似设计的原理是根据两个相似的通风机，其比转速ns必然相等的原理来进行设计新的风机若已给定新风机的设计参数，如流量Q，全压P，工质，及转速n等，首先计算出比转速ns的大小，然后在已有的经过试验或长期运行性能良好的通风机中，选择出一个比转速ns相同或相近的通风机作为模型机，再将模型机按比例放大或缩小得到新设计风机的几何尺寸。

3.3通风机的类型、结构和型号,3.3.1通风机的类型 1)按工作原理分类 （1）离心风机 （2）混流风机 （3）轴流风机 2)按风机压力分类 —低压通风机，风压在100 mm水柱以下； —中压通风机，风压为100～300 mm水柱； —高压通风机，风压在300～1500 mm水柱3.3.2通风机的基本结构,3.3.2通风机的基本结构(续),3.3.2.1 集流器 集流器也称喇叭口，是通风机的入口它的作用是在损失较小的情况下，将气体均匀地导入叶轮目前常用的集流器有如图3.2—2所示的四种类型：圆筒形、圆锥形、圆弧形及双曲线形（喷嘴形）3.2.2.2 叶轮 叶轮是通风机的主要部件，它的尺寸和几何形状对通风机的性能有着重大的影响离心式通风机的叶轮由前盘、后盘、叶片和轮毂组成，叶轮前盘的形式有如图3.2—4所示的平前盘、圆锥前盘和圆弧前盘等几种3.3.2.2叶轮（续） 离心式通风机的叶轮，根据叶片出口角的不同，可分为如图3.2—5所示的前向（前弯）、径向和后向（后弯）三种在叶轮圆周速度相同的情况下，叶片出口角β2越大，则产生的压力越高所以两台同样大小和同样转速的离心式通风机，前弯叶轮的压力比后弯叶轮的压力要高。

但一般后弯叶轮的流动效率比前弯叶轮要好，所以，在一般情况下，使用后弯叶轮的通风机，耗电量比前弯叶轮通风机要小同时从图3.2-6所示的三种叶轮通风机的性能曲线可以看出，当流量超过某一数值后，后弯叶轮通风机的轴功率具有下降的趋势，表明它具有不超过负荷的特性；而径向叶轮与前弯叶轮的通风机，轴功率随流量的增加而增大，表明容易出现超负荷的情况如果在通风除尘系统工作情况不正常时，后弯叶轮通风机由于不超过负荷的特性，因而不会烧坏电动机，而其它两类通风机，就会出现超负荷以致烧坏电动机的事故3.3.2.3 机壳:机壳为包围在叶轮外面的外壳，一般多为螺线形断面沿叶轮转动方向渐渐扩大，在气流出口处断面为最大机壳可以用钢板、塑料板、玻璃钢等材质制成机壳断面有方形及圆形一般低、中压通风机的机壳多呈方形断面，高压通风机多呈圆形断面机壳的作用在于收集从叶轮甩出的气流，并将高速气流的速度降低，使其静压力增加，以此来克服外界的阻力，将气流送出 离心式通风机的机壳出口方向，可以向任何方向使用时，一般由通风机叶轮旋转方向和机壳出口位置联合表示决定，如图3.2—9所示3.3.2.4 传动部件:离心式通风机的传动部件包括轴和轴承，有的还包括联轴器或皮带轮，是通风机与电动机连接的构件。

通风机的叶轮用键或沉头螺钉固定在轴上，轴安装在机座上的轴承中，然后，与电动机相连接通风机的轴承用的最多的是滚动轴承离心式通风机与电动机的连接方式共有六种，如图3.2—14所示3.3.2通风机的基本结构(续),3.3.2.5 轴流风机一般结构 : 一般轴流式通风机的结构如图3.2—15示叶轮安装在圆筒形机壳中，当叶轮旋转的时候，空气由集流器进入叶轮，在叶片的作用下，空气压力增加，并接近于沿轴向流动，由排出口排出一般轴流式通风机的叶轮直接安装在电动机的轴上为了减小气流运动的阻力，常在叶轮前面设置一个流线型整流罩，并把电动机用流线罩罩起来，也可起到整流作用，如图3.2—16所示轴流式通风机的集流器与离心式通风机的集流器作用相同由于气流在轴流式通风机内是近似沿轴向流动的，因此，轴流式通风机在通风系统中往往成为通风管道的一部分它既可以水平放置，也可以垂直放置或倾斜地放置3.3.2.5 轴流风机一般结构（续）:1）轴流式通风机和离心式通风机一样有六种传动方式，如图3.2—19所示2）轴流式通风机的风口位置，分为进风口和出风口两种，一般用出（或入）若干角度表示，如图3.2—20所示3.3.3 离心通风机的型号及命名,我国通风机行业命名离心式通风机时，主要是采取压力系数和比转数ns ，这两项数字进行的。

例如4—72型离心式通风机，“4”为压力系数0.4×10，“72”代表比转数ns = 72（取正整数）离心式通风机的全称包括名称、型号、机号、传动方式、旋转方向和风口位置六个部分 例如：有一离心式通风机，其命名表示为C4—73—11 №5.5C右90°其表示的内容如下：,3.4通风机的主要参数及性能曲线,3.4.1 通风机的主要参数及其测定 通风机和水泵一样主要参数有五项，即风量Q，全压P，功率N，转速n及效率η3.4.1.1通风机的压力P:均以全压表示通风机的全压为通风机的出口全压与进口全压的绝对值之和 即： （3.3—1） 在通风机进出口同一截面上，全压为静压和动压之和 即： （3.3—2） 式中 P —— 通风机的全压（mm水柱）； Pi —— 通风机的静压（mm水柱）； Pd —— 通风机的动压（mm水柱）。

3.4通风机的主要参数及性能曲线（续）,1）通风机压力的测定方法：通风机的全压、静压和动压一般可采用皮托管和压力计进行测定 皮托管 压力计,,,3.4通风机的主要参数及性能曲线（续）,2）通风机压力测量截面的选择：通风机进口压力测量截面应离通风机进口处1.5倍管径处；通风机出口压力测量截面应离通风机出口处2.5倍管径处设置测量点的设置应按下述图形进行3.4通风机的主要参数及性能曲线（续）,3.4.1.2 通风机的流量Q1）通风机的流量是通过测定风管直径和风速来确定的通风机的流量为：式中： Q1 —进口管的流量（m3/h） Q2—出口管的流量（m3/h） Q1=3600F1×V1 Q2=3600F2×V2 2）通风机风速的确定：可以采用风速计来测定；也可以根据风机所测定的动压Pd来计算，即： （3.3-4）,。