風(fēng)機(jī)在工業(yè)中非常常見，而風(fēng)機(jī)根據(jù)工業(yè)種類和適用環(huán)境的不同衍生出了不同的種類。面對(duì)這么多種類的風(fēng)機(jī)，如果不事先了解的話，一定會(huì)感到十分頭疼，風(fēng)機(jī)選型無疑是一個(gè)重要的問題，這篇文章將為大家?guī)盹L(fēng)機(jī)選型的八大法則，從多角度來考量風(fēng)機(jī)性能。
一、通風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)：
通風(fēng)機(jī)是用于輸送氣體的機(jī)械，從能量的觀點(diǎn)來 ，它是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機(jī)械。通常把產(chǎn)生的壓力小于或等于14700Pa以下者為通風(fēng)機(jī)。按型式可分為：離心通風(fēng)機(jī)、軸流通風(fēng)機(jī)、混流通風(fēng)機(jī)。
二、通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)：
流量、壓力、轉(zhuǎn)速 、功率及效率是表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)，稱為通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)。
A.流量：單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體容積，稱為流量(又稱風(fēng)量)。常用單位為m3/s(米3/秒)、m3/min(米3/分鐘)、m3/h(米3/小時(shí))。
B.壓力：通風(fēng)機(jī)的壓力是指升壓(相對(duì)于大氣的壓力)，即氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力的升高值，或者說是通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處氣體壓力之差。它有靜壓、動(dòng)壓、全壓之分。性能參數(shù)是指通風(fēng)機(jī)的全壓(它等于通風(fēng)機(jī)出口與進(jìn)口全壓之差)。單拉為Pa(帕斯卡)。
C.轉(zhuǎn)速 ：通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的快慢將直接影響通風(fēng)機(jī)的流量、壓力、效率。單位為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)即rpm。
D.軸功率：驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)所需要的功率N稱為軸功率，或者說是單位時(shí)間內(nèi)傳遞給通風(fēng)機(jī)軸有能量，單位為kw(千瓦)。
E.效率：通風(fēng)機(jī)在把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給氣體的過程中，要克服各種損失，其中只有一部分是有用功。常用效率來反映損失的大小，效率高，即損失小。從不同的角度出發(fā)有不同效率。
三、風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)的匹配基本原理、常見問題及原因分析
1、系統(tǒng)：空氣系統(tǒng)簡單地說，包括風(fēng)機(jī)及與其進(jìn)口或出口或兩者都連接的管路。較為復(fù)雜的空氣系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、管網(wǎng)、空氣控制調(diào)節(jié)風(fēng)門、冷卻管、加熱管、過濾器、擴(kuò)散器、消聲器和導(dǎo)向葉片等。風(fēng)機(jī)是本系內(nèi)給氣體以能量，用以克服其它部件的流動(dòng)阻力的一個(gè)組成部分。
2、系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)匹配的基本原理：每個(gè)空氣系統(tǒng)對(duì)氣流都有一個(gè)流動(dòng)阻力和附加阻力，如果已精確地確定系統(tǒng)阻力,并提供了理想的進(jìn)出口工況;當(dāng)空氣系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)流量QA時(shí)，那么選擇風(fēng)機(jī)時(shí)的壓力就必須達(dá)到滿足系統(tǒng)阻力的要求，當(dāng)風(fēng)機(jī)安裝在系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的全壓的一部分即靜壓用于克服管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力，全壓的其余部分消耗在氣流從管網(wǎng)出口時(shí)所具有的動(dòng)能上;風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)流量QA。(如圖1所示)。如果沒有精確地計(jì)算系統(tǒng)阻力或進(jìn)出口工況不理想，那么就不能得到理想的設(shè)計(jì)性能(如圖2所示);當(dāng)系統(tǒng)阻力大于設(shè)計(jì)壓力P時(shí)，風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量，達(dá)不設(shè)計(jì)要求;當(dāng)系統(tǒng)阻力小于設(shè)計(jì)壓力P時(shí)，風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)流量，超出設(shè)計(jì)要求;風(fēng)機(jī)的電機(jī)會(huì)有超載運(yùn)行的危險(xiǎn)。
圖1、2：
四、廚房抽油煙風(fēng)機(jī)選型知識(shí)：
1、廚房抽油煙風(fēng)量的確定：
(1)、以廚房的炒爐爐頭數(shù)和蒸柜數(shù)量計(jì)算風(fēng)量：一般每個(gè)炒爐爐頭和蒸柜數(shù)量取2000-2500m3/h計(jì)算。
例：廚房的炒爐爐頭數(shù)為：4個(gè)和蒸柜數(shù)量：2個(gè)。
風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)量為：Q=(4+2)×2500=15000m3/h
(2)、以煙罩的長度計(jì)算風(fēng)量：一般每米煙罩取2000-2500m3/h計(jì)算。
例：廚房煙罩總長度為5米。
風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)量為：Q=5×2500=12500m3/h
2、主風(fēng)管風(fēng)速的確定：
風(fēng)管風(fēng)速既要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，又要考慮不要因風(fēng)速太大而對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生噪聲干擾，抽油煙風(fēng)管風(fēng)速一般取10-15m/s。
3 風(fēng)管斷面形狀的選擇
風(fēng)管斷面形狀有圓形和矩形兩種。兩者相比：在相同斷面積時(shí)，圓形風(fēng)管的阻力小;材料省，強(qiáng)度較大;圓形風(fēng)管直徑較小時(shí)比較容易制造。但圓形管件的放樣、制作較矩形風(fēng)管困難，布置時(shí)不易與建筑結(jié)構(gòu)配合，明裝時(shí)不易布置美觀。建議直徑斷面積≤0.07m2(即直徑≤300mm)時(shí)選用圓形斷面，直徑斷面積>0.07m2時(shí)選用矩形斷面。
矩形風(fēng)管寬高比最大為8：1。但自1：1到8：1的表面積要增加60%。因此設(shè)計(jì)風(fēng)管時(shí)，除特殊情況外，寬高比愈接近于1愈好，可以節(jié)省動(dòng)力及制造和安裝費(fèi)用。適宜的寬高比在3以下。
4、煙罩吸口的位置和尺寸的確定
煙罩吸口的位置應(yīng)設(shè)置在炒爐的正上方，考慮吸風(fēng)口的風(fēng)速與主風(fēng)管的風(fēng)速相等，故煙罩吸口的長寬尺寸一般設(shè)置為：300×300mm，最大不能超過：400×300mm。
5、風(fēng)機(jī)與風(fēng)管安裝的注意事項(xiàng)
(1)通風(fēng)機(jī)與風(fēng)管連接，在通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口兩倍葉輪直徑長度范圍內(nèi)不能有彎頭或其它管道截面發(fā)生突然變化，因通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)不順暢而會(huì)造成通風(fēng)機(jī)的性能異常。
(2)通風(fēng)機(jī)與風(fēng)管連接，在通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口兩倍葉輪直徑長度范圍內(nèi)不能有彎頭或其它管道截面發(fā)生突然變化，會(huì)因在出風(fēng)口處產(chǎn)生渦流而引起管道阻力急劇增加而導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量下降。
(3)通風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)口與風(fēng)管連接有彎頭時(shí)推薦連接方式(圖3)
6、抽油煙系統(tǒng)風(fēng)管的阻力計(jì)算
風(fēng)管內(nèi)沿空氣流動(dòng)的阻力有兩種，一種是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的沿程能量損失，稱為摩擦阻力;另一種是空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時(shí)，由于流速的大小和方向變化以及產(chǎn)生渦流造成比較集中的能量損失，稱為局部阻力。
a) 摩擦阻力
風(fēng)管摩擦阻力用Hm表示，單位長度的摩擦阻力用hm表示，hm稱為比摩損。
摩擦阻力按下式計(jì)算：Hm=hmxL (mmH2O)
式中： L—風(fēng)管的長度，單位：m。
hm—可直接由附圖1比摩損圖解圖查出。
注：附圖1比摩損圖解圖是按圓形風(fēng)管得出的，為利用該圖進(jìn)行矩風(fēng)管計(jì)算，需先將矩形風(fēng)管斷面折算成相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即折算成當(dāng)量直徑。再由此查得矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。
矩形風(fēng)管的當(dāng)量直徑：DV=2ab/(a+b) mm
式中：a—矩形風(fēng)管的寬度，單位：mm。
b—矩形風(fēng)管的高度，單位：mm。
b) 局部阻力
當(dāng)空氣流過斷面變化的管件(如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出口、閥門)、流向變化的管件(彎頭)和流量變化的管件(如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口)都會(huì)產(chǎn)生局部阻力。
局部阻力按下式計(jì)算：Hju=ξυ2(ρ/2 ) ( Pa)
式中：ξ—局部阻力系數(shù)，可直接由附圖2查出。
υ—計(jì)算局部阻力部份風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，單拉：m/s。
ρ—風(fēng)管內(nèi)的氣體密度，一般取1.2kg/m3。
7、廚房抽油煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例：
有一如下圖所示的廚房抽油煙系統(tǒng)。風(fēng)管用鋼板制造，輸送蒸氣和油煙，氣體溫度為常溫。該系統(tǒng)釆用靜電式油煙靜化器，油煙靜化器的阻力為250Pa。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，確定主風(fēng)管尺寸和選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。
已知：
1、煙罩8米，共的6外炒爐，1個(gè)蒸爐長度為2米。
2、靜電式油煙靜化器1個(gè)，油煙靜化器的阻力為250Pa。
3、風(fēng)管總長度為：(8+50+25+3+35+50)=171米。
4、連接風(fēng)管共有90度彎頭3個(gè)。
解：
1、確定抽風(fēng)量
根據(jù)煙罩長度計(jì)算抽風(fēng)量，每米煙罩的抽風(fēng)量取值為：Qi=2500m3/h
總抽風(fēng)量：∑Q =8X2500=20000m3/h
2、確實(shí)風(fēng)管風(fēng)速
根據(jù)抽油煙風(fēng)管風(fēng)速一般取v=8-15m/s
這里選取計(jì)算風(fēng)速為：v=12 m/s
3、確定主風(fēng)管尺寸
風(fēng)管截面計(jì)算公式：A=Q/(3600v) m2
計(jì)算主風(fēng)管尺寸
A=20000/(3600X12)=0.46m2
選用矩形風(fēng)管：0.6X0.8=0.68m2
主風(fēng)管的實(shí)際風(fēng)速: V=20000/(3600X0.68)=11.5m/s
4、計(jì)算主風(fēng)管的摩擦阻力
計(jì)算矩形主風(fēng)管的當(dāng)量直徑：
DV1=2ab/(a+b)=2×0.6×0.8/(0.6+0.8)=0.685m=685mm
根據(jù)當(dāng)量直徑685mm和風(fēng)管風(fēng)速V=11.5m/s查附圖1比摩損圖解圖得：hm=0.25 mmH2O
主風(fēng)管長度為：L=171m
主風(fēng)管的摩擦阻力：Hm1=0.25×171=42.75mmH2O×9.81Pa=419Pa
5、計(jì)算局部阻力
根據(jù)附圖2查得局部阻力系數(shù)ξ
90°矩形弧管頭： h/D=1.3 R/D=0.8時(shí) ，ξ=0.6
計(jì)算1個(gè)90°矩形弧管頭彎頭局部阻力:：
Hju=ξV2(ρ/2 )=0.6×11.52×(1.2/2)=47.5Pa
計(jì)算3個(gè)90°矩形弧管頭彎頭局部阻力：3×47.5=142.5Pa
6、計(jì)算系統(tǒng)總阻力
系統(tǒng)總阻力∑H=摩擦阻力Hm+局部阻力Hju+油煙靜化器的阻力
=419+142.5+250=811 Pa
綜上所述，只要好好遵循這八大法則，風(fēng)機(jī)選型也不再是難題。這八大法則在另一個(gè)角度上體現(xiàn)了人們對(duì)風(fēng)機(jī)性能和效率的多方面的要求。大家在進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型的時(shí)候，可以先明確自己的選擇偏好，再在偏好的基礎(chǔ)上進(jìn)行參考，選擇合適的風(fēng)機(jī)。
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