通风机的性能参数和特征曲线简介

1.通风机的基本性能参数　通风机的主要性能参数包括流量L、全风压p、功率N、效率η、转数n以及比转数ns。要了解通风机的性能，必须正确理解通风机性能参数的含义。

（1）流量。通风机的流量常采用容积流量，即单位时间内流过通风机的空气容积。容积流量的单为m3/h或m3/s。在通风机的样本或铭牌上常用m3/h；在通风机的设计计算或性能计算中均用m3/s。

必须注意的是，通风机的容积流量指的都是通风机进口处的容积流量。因为，随着通风机各流通截面上的压力增加，流过各截面上的容积流量将随着变化。通风机进、出口容积流量之间的关系，可以用连续性方程表示：

式中：ρ1——进口处的空气密度；

L1——进口处的容积流量；

ρ2——出口处的空气密度；

L2——出口处的容积流量；

ρ——任意流通截面上的气体密度；

L——容积流量。

当气体的压力很低时，ρ1≈ρ2≈ρ，则称为不可压缩流动，这时通风机各处的容积流量相等。近似计算时空气的密度可取标准状况条件下空气的密度值1.2kg/m3。所谓标准状况条件是指空气的压力为101325Pa，温度为20℃，相对湿度为50％。

（2）全压。通风机的全压P（N/m2）为通风机的出口截面上的总压与进口截面的总压之差，即：

式中：pst2，ρ2，v2——风机出口截面上空气的静压（N/m2），密度（kg/m3）和平均流速（m/s）；

pst1，ρ1，v1——风机进口截面上空气的静压（N/m2），密度（kg/m3）和平均流速（m/s）。

对于通风机来说，由于输送的是气体，即使进出口风管直径相差不大，但流速仍可相差很大。因此，其动压改变较大，且在全压中所占的比例很大，有时甚至可达全压的50％以上。但是，管路的输送阻力要由静压力来克服，因此，有时需用通风机的pst，动压pd的数据。通风机的动压pd（N/m2）是指出口截面气体动能所表征的压力，即：

通风机的静压pst等于通风机的全压减去通风机的动压，即：

由式（3－2）～式（3－4），得：

从式（3－5）可以看出，通风机的静压既不是通风机出口空气的静压pst2，也不等于通风机出口处与进口处空气的静压差。

（3）功率。通风机所输送的气体，在单位时间内从通风机中所获得的有效能量，称为通风机的有效功率Ne也就是通风机的输出功率，即：

通风机对流体所做的有效功率，必须从原动机那里获得。原动机传递给通风机轴上的功率称为轴功率，用符号N表示。因为在通风机内部有各种损失，因而轴功率不可能完全传给流体，所以有效功率始终小于轴功率，即Ne＜N。(www.xing528.com)

（4）效率。通风机的效率是评价能耗指标的主要依据.通风机的有效功率与轴功率之比，称为通风机的总效率，用符号η表示，即

（5）转速。转速系指通风机的转轴每分钟的转速，用符号n表示，单位为r/min。一定的转速，产生一定的流量Q、全压p，并对应着一定的轴功率N。当转速改变后，流量Q、全压p以及轴功率N都将随之改变。

（6）无因次系数。由于同类型通风机具有几何相似、运动相似和动力相似的特性，则每台通风机的流量、压力、功率与输送气体的密度、叶轮外径及转速所组成的同因次量之比是一个常数。也就是说，从通风机的性能参数中除去转速、尺寸、密度等因素的计量单位，就得出无因次性能参数。这些无因次性能参数分别称为流量系数、压力系数、功率系数，其表达式为：

式中：L——通风机的流量，m3/s；

p——通风机的全压，N/m2；

N——通风机的轴功率，W；

D——叶轮直径，m；

ρ——输送气体的密度，kg/m3；

u——叶轮外缘线速度，m/s。

凡几何相似的风机，其无因次系数、是相同的。在相似工况下运行的风机，不管其尺寸大小，只要具有相同的无因次系数组成，就具有相似的性能。利用无因次系数，可以作出无因次性能曲线，用来比较和选择通风机。压力系数p还用来作为通风机的命名参数。

（7）比转速。比转速的概念最早在研究水轮机时引入，以后又广泛地应用于通风机和水泵。比转速可作为通风机分类、系列化和相似设计的依据，因而是通风机的一个非常重要的参数，用ns表示。通风机的比转速用下列式确定

在工程中，当L以m3/s为单位、p以mmH2O为单位、n以r/min为单位计算时，一般离心式通风机的比转速为15～80，轴流式通风机的比转速为100～500。

2.通风机的特性曲线　利用通风机的基本方程式推演可得到理论的通风机特性曲线，但与实际情况差距比较大。因此，实际应用上都采用实验方法绘制。实验的方法是，在通风机入口端设置流量调节阀，用阀门控制，以获得某一型号通风机在一定转速下的各种不同流量与相对应的压力和轴功率数值。在横坐标为流量L，纵坐标表示压力p的坐标系中，将获得的点表示出来。然后用手滑的曲线将所有的点连起来，即得到该通风机的压力特性曲线，称为L—p特性曲线。在以流量L为横坐标，轴功率N为纵坐标的坐标系中，获得该通风机在一定转速下的流量与轴功率之间的关系曲线，称为L—N特性曲线。通过测得的通风机的轴功率N、流量L和压力p，即可利用式（3－6）、式（3－7）计算出通风机的效率。于是，在以流量L为横坐标，以效率η为纵坐标的坐标系中，便可获得通风机的效率曲线，称为L—η特性曲线。

通风机的L—p、L—N、L—η三条特性曲线称为通风机的工作特性曲线。在实际运用中，一般都把这三条曲线绘在一个坐标图上，这时纵坐标分别表示的是压力p、轴功率N和效率η。

（1）离心式通风机的特性曲线分析。图3－20为两种叶轮的离心式通风机的特性曲线略图。从图3－20中可看出，前向叶轮通风机的L—p曲线在某一区段内，流量增大时全压的变化较平缓。而对于后向叶轮通风机来说，全压是随着流量增大呈下降趋势。离心式通风机的L—η曲线是马鞍形的，在设计流量附近效率最高。流量过小或过大时，由于冲击损失的增大，泄露损失的变化均使效率下降。一般地，前向叶轮的效率比后向叶轮的效率稍低些。轴功率N与流量，全压和效率有关。流量开始增加时，轴功率也随之增大。对于前向叶轮通风机，L—N曲线是随L的增加而一直上升，称可过载通风机。后向叶轮通风机当流量超过设计流量时，由于全压减小得较多，轴功率几乎不在增加；故有功率不过载的优点。

图3－21　轴流式通风机的特性曲线

图3－20　离心式通风机特性曲线

（2）轴流式通风机的特性曲线分析。图3－21是轴流式通风机的特性曲线图。轴流式通风机是按照最佳工作点设计的，L—η曲线的最高效率点就是设计工作点。图中的L—p曲线显示，在最高效率点左侧有一段下凹段。这是因为，当轴流式通风机的流量小于设计值时，叶片内部气流的流动情况趋于复杂化，叶顶部的进口端将出现涡流甚至逆流。在这段流量区域内属不稳定工况区。凹部的形形状与叶栅设计所取的参数有关。

由L—N曲线可知，当流量减小时轴功率N反而增大，当流量L＝0时轴功率可达最大值。圆弧板形叶片的轴流式通风机，小流量时的主要特点是零流量的轴功率最大。故此种风机不宜关闭风道启动。一般机翼形叶片的轴流式通风机，在小流量时其功率特性变化比较平缓，最大功率位于最高效率点附近，但其零流量的轴功率也还是较大。因此，轴流式通风机不像离心式通风机那样具有启动功率小的优点。