第四节  通风机实际特性曲线

  一、通风机的工作参数

  表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率和转速n等。

 1.风机(实际)流量Q

 风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为 /,/ 或/ 。

 2.风机(实际)全压与静压

 全压:是通风机对空气作功，消耗于每空气的能量（N•m/m³ 或Pa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。

 忽略自然风压时，用以克服通风管网阻力和风机出口动能损失

               即: , 

 静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压（）。

         因此      

 3.通风机的功率

 全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率。计算式： 

 ,       

 静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率 计算式：          ,   

 风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）。计算式：

       或

   式中 _t、 _S分别为风机的全压和静压效率。

  电动机的输入功率（ Nm ）：

  设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则

二、通风系统主要参数关系 －－ 风机房水柱计示值含义

 1、抽出式通风矿井

（1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系     水柱计示值:即为 4 断面相对静压，故（负压），沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程:

 由风流入口边界条件：

  即 

  又因1与4断面同标高，所以 

且：

  故上式可写为:                              

  即 :

 即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。

 （2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系

  类似地对4、5断面(扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。

  扩散器的阻力

  风流出口边界条件：

  故  

  即 

  因为风机全压

                          

  若忽略 不计，则 ≌  

  风机静压

 （3） 、 、 之间的关系

  综合上述两式： 

     

即

 表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。

 2、压入式通风的系统

对1、2两断面列伯努力方程得：

∵ 边界条件及1、2同标高：                

∴         故有：

 

   

故上式可写为

 

即 

又  

  

 同理可得：

  三、通风机的个体特性曲线

 1、工况点：当风机以某一转速、在风阻Ｒ的管网上工作时、可测算出一组工作参数（风压Ｈ、风量Ｑ、功率Ｎ、和效率η），这就是该风机在管网风阻为Ｒ时的工况点。

 2、个体特性曲线：不断改变R，得到许多的Q、H、N、η。以Q为横坐标，分别以H、N、η为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。

 3、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。

  4、通风机装置的全压：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压之关系为:

    式中: ━━扩散器阻力。

 5、通风机装置的静压：                                      

  6、和 的关系

  ∵

  _而

   ∴ 只有当    时，才有，

 即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。

  7、 、 、 和 之间的关系图

  8、离心式通风机个体特性曲线

 特点：

 （1）离心式风机风压曲线驼峰不明显，且随叶片后倾角度增大逐渐减小，其风压曲线工作段较轴流式风机平缓；

 （2）当管网风阻作相同量的变化时，其风量变化比轴流式风机要大。

 （3）离心式风机的轴功率Ｎ随Ｑ增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略有下降。

 风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。

 说明：（1）离心式风机大多是全压特性曲线。（2）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。

 9、轴流式通风机个体特性曲线

   （1）轴流式风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在。

 （2）驼峰点Ｄ以右的特性曲线为单调下降区段，是稳定工作段；

 （3）点Ｄ以左是不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；

 （4）轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，功率随Ｑ        增加而减小。

 风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（闸门全开）时启动，以减少启动负荷。

  说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。

  三、无因次系数与类型特性曲线

  1.无因次系数

 (1)通风机的相似条件

 比例系数：两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间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系数。

 几何相似是风机相似的必要条件，动力相似则是相似风机的充分条件。

 2、无因次系数

（1）压力系数

 同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数，可用下式表示：

  式中：u为圆周速度，为压力系数。

（2）流量系数

（3）功率系数

  风机轴功率   计算公式中的 和 分别上式代入得：

 同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。

 、、三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数。

 （二）类型特性曲线

  根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数、、和η。利用上三式计算出该系列风机的 、、和η。然后以为横坐标，以 、和η为纵坐标，绘出，和η 曲线，此曲线即为该系列风机的类型特性曲线，见书P67图4-4-6和图4-4-7

 四、比例定律与通用特性曲线

 1、比例定律   同类型风机它们的压力、流量和功率与其转速、尺寸和空气密度成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律。

 将转速 u=πDn/60 代入无因次系数关系式得：

                         

                         

                   

对于1、2两个相似风机而言，,,

 

 2、通用特性曲线

 根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H、Q、n、D、N、和等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线

 例题 某矿使用主要通风机为4-72-11№20B离心式风机，图上给出三种不同转速n的Ht--Q曲线。转速为=630,风机工作风阻R=0.0547×9.81=0.53657 ，工况点为（Q=58,Ht=1805)，后来，风阻变为R’=0.7932 ，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量Q=58 ，求转速调至多少？

 解：同型号风机，故其直径相等。由比例定律有：

＝630×58/51.5＝710

   即转速应调至=710， 可满足供风要求。