当通风机在如图3-31所示的管网中工作时,通过管网的流量等于通风机的流量,通风管网的总阻力与风道出口动压损失之和等于通风机所产生的全压。因此,在用同一比例尺绘制的通风机全压特性曲线与管网特性曲线的交点表示通风机的工况。图3-33中的曲线pt为通风机的全压特性曲线,OB为管网特性曲线,其交点M即为工况点,由此点可决定通风机的流量、全压和效率、功率等主要性能参数。
随着管网阻力的改变,而工况也随之改变。当管网阻力增大,如曲线OC所示时,通风机的流量将减小;当管网阻力减小,如曲线OD所示时,通风机的流量将增大。所以在进行通风机的试验时,总是用改变管网阻力的办法获得许多不同的工况,而后把这些工况点联成曲线,即为所需要的通风机的特性曲线。
图3-33 通风机工况
q—流量 pt—全压 η—效率 P—功率
显然,上面所说的全压特性曲线是指通风机的全压,管网特性曲线既包括管网阻力也包括出口动压损失。有时,特性曲线图中给出了通风机的静压特性曲线,那么,通风机的工况应由静压特性曲线与按公式(3-100)绘出的不包括出口动压损失的管网阻力线的交点来决定。
要使通风机正常和合理运转,必须在通风机整个工作期间,使工况不越出合理区域。这个合理工作区域是由通风机工作的稳定性和经济性来决定的。
要满足稳定性,通风机压力特性曲线与管网特性曲线的交点只有一个,且位于压力特性曲线最高点的右边。如图3-34a所示,当工况移到K点或越过K点往左移动时,通风机的压力特性曲线与管网特性曲线将出现两个以上的交点,就破坏了稳定性,发生“喘振”现象。当通风机的压力特性曲线形状如图3-34b所示时,工况也要位于K点的右边。如工况移到K点或K点的左边部分时,从图上看虽然交点只有一个,但工况点将交替在第一象限和第二象限内变动,也要发生“喘振”。因此,为了满足稳定性,通常规定通风机要在压力最高点的右侧工作。
图3-34 通风机的稳定工作区域
a)有驼峰的压力特性曲线 b)无驼峰的压力特性曲线
通常都希望通风机在效率最高点工作,因此,我们称此工况点为额定工况。这时的流量qn、压力pn、分别叫额定流量、额定压力。图3-35中的点N即为额定工况。不论流量大于或小于额定流量qn,效率都将降低。要满足经济性,就必须保证通风机在足够高的效率下工作。如以ηmax表示通风机的最高效率,一般规定工况点的效率应不小于(0.85~0.90)ηmax,根据此效率值而决定的流量范围q′~q″即为所规定的经济工作区域。
【例3-3】 已知:T4-72№5型通风机的转速n=1450r/min,全压pt=686.5N/m2,流量q=6200m3/h,效率η=0.90,D2=500mm,b2=127mm,β2A=30°,Z=10,D1=325mm,b1=176mm,β1A=23°,叶轮进风口间隙δ=2mm。
图3-35 通风机的经济工作区域
求:试根据流量来验算通风机的全压和效率。
解 (1)求通风机的容积流量损失和理论流量根据公式(3-80),通风机的容积流量损失为
取α=0.7,ρ=1.199kg/m3。将各值代入公式(3-80)后,得
通风机的理论流量为
根据公式(3-87),容积效率为
(2)求无限多叶片时的理论全压根据公式(3-50),无限多叶片时通风机的理论全压为:
将各值代入公式(3-50)后,得
(3)求有限多叶片时的理论全压根据公式(3-57),环流系数为
有限多叶片时的理论全压为
pt=kpt∞=(0.736×1034)N/m2=761Pa(www.xing528.com)
(4)求流动损失和实际全压在额定工况下冲击损失为零。根据公式(3-79),流动损失为Δph=Δp1+Δp2+Δp3。
由公式(3-73),叶轮入口气流由轴向变为径向的损失为。
在无前导器的情况下,
取ζ1=0.15,将ζ1、c1、ρ等值代入前式后,得
由公式(3-74),叶轮叶道内的损失为
根据图3-36所示入口速度三角形,得
取ζ2=0.15,将ζ2、ρ、w1等值代入前式后,得
图3-36 入口速度三角形
由公式(3-75),扩压部分的损失为
根据出口速度三角形(见图2-7),得
因为扩压部分(指蜗壳)的宽度大于叶轮出口的宽度,故扩压部分的入口速度小于叶轮出口速度c′2。如果取c3≈c′2,ζ3=0.15,则
结果,流动损失为
Δph=(8.64+56.7+32=97.3)N/m2=37.3N/m2
实际全压为
p=pt-Δph=(760-97.3)N/m2=662.7N/m2
计算出的通风机的实际全压比实际上产生的全压稍低。
(5)求通风机的效率通风机的总效率为
计算出的总效率值也比实际上的总效率值稍低。
应该注意到在计算中,所有阻力系数ζ的值都是偏小选取的,如果选取得大一些,计算结果的误差还要更大些。
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