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排风机

书籍：工厂消烟除尘手册

出处：按学科分类—工业技术科学普及出版社《工厂消烟除尘手册》第178页（7008字）

3．6．1 选择排风机的原则

(1)风量

计算集尘装置和气体处理装置所需排气量，据此决定风量。风量太大不经济，还会使集尘装置以及气体处理装置的性能受到影响。

(2)静压

计算上述风量经过的通道，包括吸尘罩、通风管、集尘装置的总阻力。静压比总阻力稍高即可。同时，还要注意吸气位置与排气位置的高低差，不要忘记修正位置压力(1．2毫米H₂O)。如果静压太大，不仅使集尘率降低，还会使电机超负荷。

(3)排风机的安装位置

用于集尘、排气的排风机原则上安装在整个装置的最后部，这样才能保持整个装置负压。即使万一排风管道出现漏孔，粉尘及有害气体也不会外漏。要检查经过排风机的气体中有无异物混入，并要事先准备好异物混入的对策，例如：粉尘、损耗性粉尘、粗大异物、腐蚀性气体、易燃易爆气体等混入。

(4)型式

排风机种类较多，要根据风量、静压、是否有异物混入等条件，选定最合适的类型。

(5)动力

计算所需动力，考虑到用于此目的电动机的使用状况，最好留出20～25%的余地。

3．6．2 送风机与压缩机的区别

送风机与压缩机的区别见表3－18。

表3－18 送风机与压缩机的区别

试验用小型风洞示于图3－62。

图3－62 试验用小型风洞

3．6．3 排风机种类

(1)离心型

①涡轮排风机——叶片数12～24个，效率为60%～85%，合适的静压为2～10千帕斯卡(kPa)(多级式为10～100)。其特点是效率高，在风量和静压同等水平时，噪声最小，阻力变化时，风量变化小，适于集尘，其示意图见3－63。

图3－63 叶片形状

②片型(径向式)排风机——叶片数6～12个，效率为50%～60%，合适的静压为0．5～3千帕斯卡。其特点是阻力变化时风量的变化大。叶片结构简单、结实，适于处理含尘气体，其示意图见3－64。

图3－64 叶片形状

③限制杆排风机——叶片数12～24个，效率为50%～60%，合适的静压为2千帕斯卡以下。其特点是在套管式吸入部分安装有放射状固定导向叶片，运转时可减小阻力。旋转气流能够限制风量的增加，所需动力因此不会超过某一限度(其示意图见3－65)。

图3－65 叶片形状

④多叶片排风机——叶片数36～64个，效率为40%～55%，合适的静压为1千帕斯卡以下。其特点是风量变化时，静压变化小，适于向多个分支通风道送、排风；低静压、大风量(其示意图见3－66)。

图3－66 叶片形状

(2)轴流型

轴流排风机——叶片数4～8个，效率为30%～60%，合适的静压为0．5千帕斯卡以下。其特点是可用于低压。当需要大风量时，其缺点是噪声大(其示意图见3－67)。

图3－67 叶片形状

(3)容积型

罗茨通风机——叶片数2个，效率为60%～90%，合适的静压为100千帕斯卡。其特点是静压变化时，风量基本不变化，由于可得到高压，故适用于粉末的空气动力运输(其示意图见3－68)。

图3－68 叶片形状

3．6．4 排风机的一般性能

排风机的一般性能，见表3－19。

表3－19 排风机的一般性能

3．6．5 送风机联合运转

(1)并联运转

两台送风机并联运转时，则成为压力相等点空气量之和。因此，根据FanA、FanB各自的特性曲线作图，可以得到并联运转的特性曲线。

因为送风机的运转点是阻力曲线与特性曲线的交点，阻力曲线不动则风量大，阻力曲线变化时，风量基本不增加。但是，无论怎样，两台送风机并联运转都达不到它们的能力之和。因此，如果真需要两机并联运转，则需重新设计较粗的管道，必须做到阻力曲线达到其风量之和。

(2)串联运转

两台送风机串联运转时，则变成风量相同点的压力之和。与并联运转一样，作图可得出联合压力曲线。这时，阻力曲线越大，风量增加越少。如果希望增加风量，则必须选择并联或串联运转之一。

阻力曲线c：阻力曲线为c时，无论哪种运转方式，气体进量的增加是相同的。但是，从轴动力来看，并联运转时，动力相当于J_A、J_B；而串联运转时，动力相当于G_A、G_B。因此，并联运转所用动力较少。

阻力曲线b：阻力曲线为b时，并联运转较好。

阻力曲线a：阻力曲线为a时，串联运转的风量变大。在联合运转时，要研究联合压力曲线和阻力曲线，以决定用并联或串联方式，同时还要考虑动力问题。

使用两台同样性能的送风机时，问题较少。使用两台性能有很大差别的送风机联合运转时，事前要进行充分的调查研究。

三台以上的机器联合运转时，与上述道理一样，可以求出特性曲线。

送风机联合运转曲线示于图3－69。(图中电阻曲线应更正为阻力曲线)

图3－69 送风机联合运转

3．6．6 空气1立方米／秒时的动力

空气1立方米／秒时的动力见图3－70。η：风机效果

图3－70 空气1m³／min时的动力(η：送风机效率)

3．6。7 风量、静压、排风机轴动力、电动机关系

风量、静压、排风机轴动力、电动机关系见图3－71。

图3－71 风量、静压、排风机轴动力、电动机关系(涡轮排风机常温运转)

3．6．8 高温运转排风机运转时的压力

高温运转排风机运转时的压力见图3－72。

图3－72 高温运转排风机运转时的压力

温度上升时，气体体积膨胀，质量不变，密度下降。排风机的处理体积是不变的，所以，即使温度发生变化，风量基本不变。但是，压力变动与密度变化成比例，所以，温度上升，压力会下降。

看图3－72可知，取横轴的常温压力，可在纵轴上得到高温时的换算压力。另外，排风机的轴动力与(风量×压力)的结果成比例，所以，如果温度上升，则轴动力下降。

在高温下运转的排风机与风量、压力和轴动力有关，不仅如此，还应注意它的结构。如果气体中不含腐蚀性物质，其结构要求如下：

材料：温度在250℃以下时，可用普通钢；如果高于此温度，应使用不锈钢系列的材料。

轴承：温度在100℃左右，可用空气冷却轴承；超过150℃时，采用水冷轴承。另外，还应使用耐热的润滑剂。大型排风机要使用带有油冷却器的油浴器式或强制润滑式的。

3．6．9 经过耐腐蚀处理的排风机

经过耐腐蚀处理的排风机见表3－20。

表3－20 经过耐腐蚀处理的排风机

3．6．10 排风机的环氧树脂衬层

排风机环氧树脂衬层见图3－73。

图3－73 用环氧树脂衬层

(1)环氧树脂

①耐药品性能：耐碱、酸，不耐氧化性的酸、漂白剂。

②耐热性能：经常接触液体的部分为70℃，接触气体的部分在100℃以下。

③机械强度：能与软钢、轻合金很好地粘合。如果在衬层时，用玻璃纤维辅助加强一下，其抗冲击性会更好。在既要求化学强度又要求机械强度的部分，使用环氧树脂衬层，能够保持材料的原有强度，又可明显改善其化学性质。

(2)用衬层的排风机

①结构；需事先做好设计，叶轮要有很好的动态平衡能力。衬层已装到机器上以后，发生不平衡时，可用环氧树脂加厚进行调整。

②气孔检查：将高压电加在原素材上，根据电晕放电原理检查气孔。

③组装：将叶轮安装在轴承上，然后用环氧树脂完全覆盖紧固螺栓。

3．6．11 飞轮效果(GD²)

起动排风机时，电机要将很重的叶片从静止状态慢慢地带动起来，达到正常转速后，进入稳定运转。一般情况下，电机输出要根据稳定运转时所需动力而定。实际上，叶片以静止状态至稳定运转的过渡期，必需给叶片以运动能。

排风机叶片惯性很大，特别是大型机器，因此，不能忽视这个能量。这种惯性能量被称为“飞轮效果”，用GD²表示。如果GD²大，由于运动能量积蓄或放出，在电机起动、停止时会慢一些，所以，需要合适的起动转矩。如果是55kW以上的大型排风机，要根据电机轴换算的GD²决定电机的叶轮数目。如果是小型排风机，可使用一般电机，但起动时间长于其它机器，因此应注意起动方法。

GD²是根据旋转体的形状和质量计算出的固定值，与物理学的惯性力矩有同样的意义。

GD²=4gI

式中 g——重力加速度(m／s²)；

I——惯性力矩(kgm²)。

3．6．12 GD²的计算方法

(1)圆板(图3－74)——直径d、质量M、重力加速度g，

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