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采用不同风管试验装置的通风机性能试验研究

刘沪红 朱浩亮 邱 娟 / 沈阳鼓风机集团股份有限公司    

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摘要:通过对几台通风机分别采用不同风管试验装置进行性能试验,将其试验结果进行了比对,发现不同的试验装置对测得的风机性能曲线存在一定的差异,并对差异结果进行了分析,得到初步结论。
关键词:通风机;风管;性能试验;风管试验装置;测量参数 仪表名称 精度

中图分类号:TH432 文献标志码:A
Study on Fan Performance Test Results with Different Duct Test Devices
Abstract: Performance tests of several sets of fans which were carried on with different duct test devices were compared. It was found that there is some deviations among the obtained performance curves with different duct test devices and the differences were analyzed and preliminary conclusions were drawn in this paper.
Key words: fan; duct; performance test; duct test devices
0 引言
  通风机性能试验有多种试验方法。依据GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》标准[1] ,仅风管试验装置共3种类型,B型试验装置(出气试验)、C型试验装置(进气试验)和D型试验装置(进出气试验),每种类型还包含多种试验装置,共有20多种试验装置。该标准前言中指出,“对于同一台通风机,由于采用不同的试验装置或国家标准,往往会导致通风机性能试验结果的差异”。为了确认对同一台风机采用不同的试验装置其试验结果的差异,需要通过性能试验对风机试验结果进行比对。本文通过对几台通风机分别采用不同风管试验装置进行试验,将试验结果进行比对和分析,为今后的进一步深入研究,找出规律打下基础。
1 采用不同风管试验装置进行性能试验及计算
1.1 被测通风机

  选择了6种通风机进行性能试验比对。6种风机分别为:5-55№5A离心通风机、7-28№5A离心通风机、5-41№7.7D离心通风机、№7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.26)、№7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.41)、№6.7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.2)。
1.2 试验装置及方法
  按照GB/T1236-2000《工业通风机 用标准化风道进行性能试验》标准, 分别采用了B型、C型和D型试验装置。
  测量流量方法:B型采用皮托管测量流量,C型和D型采用90°弧型进口喷嘴测量流量。流量调节方式:C型采用进口堵片调节流量,B型和D型采用出口调节门调节流量。功率测量方法:离心风机均采用扭矩仪测量功率,轴流风机均采用电测法测功率[2]
1.3 试验用仪器仪表及计算软件
                表1 试验用仪器仪表

仪表名称

测量参数

精 度

绝压变送器

大气压力 Pa

0.2 级

压力变送器

压差△ P

0.1 级

压力变送器

壁面静压 P e 3P e 4

0.1 级

温度变送器

大气温度 t a

± 0.06 ℃

温湿度一体变速器

干球温度 t d 、相对湿度 Φ

± 0.2%

± 2% RH

扭矩转速仪

扭矩 转速 F . n

± 0.2%

转矩转速传感器

扭矩 转速 F . n

± 0.2%

   对每一台风机分别用各试验装置对应的计算软件对其性能进行计算,并给出无因次计算结果。
2 采用不同试验装置进行试验的比对结果
  将每台风机用不同试验装置进行试验的计算结果进行比较,得到了其试验结果的差异[3-4] 。每台风机采用不同试验装置对比曲线分别见图1~图6。

图1 5-55№5A离心通风机无因次性能对比曲线图

图2 7-28№5A离心通风机无因次性能对比曲线图

图3 5-41№7.7D离心通风机无因次性能对比曲线图

图4 轮毂比0.26轴流通风机无因次性能对比曲线图

图5 轮毂比0.41轴流通风机无因次性能对比曲线图

图6 轮毂比0.20轴流通风机无因次性能对比曲线图

  以C型试验装置测量结果为基本值,在最佳工况点,B型和D型相对于C型的测量结果的差异(偏差值)分别见表2~表7。
                表2 5-55№5A离心通风机

C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

D 型试验装置

测量结果

偏差 /%

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.16

0.16

0

0.16

0

全压系数 ψ

0.545

0.522

-4.22

0.54

-0.9

风机效率ηr/%

85.5

81.6

-4.56

85.0

-0.58

              表3 7-28№5A离心通风机


C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

D 型试验装置

测量结果

偏差 /%

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.07

0.07

0

0.07

0

全压系数 ψ

0.66

0.613

-7.1

0.65

-1.5

风机效率 ηr /%

82.6

76.2

-7.7

81.2

-1.7

              表4 5-41№7.7D离心通风机

C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.085

0.085

0

全压系数 ψ

0.481

0.475

-1.25

风机效率 η r /%

74.6

74.3

-0.40

         表5 №7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.26)

C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

D 型试验装置

测量结果

偏差 /%

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.32

0.32

0

0.32

0

全压系数 ψ

0.082

0.054

-34.1

0.068

-17.1

风机效率 η r /%

64.3

41.3

-35.7

52.2

-18.8

        表6 №7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.41)

C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

D 型试验装置

测量结果

偏差 /%

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.26

0.26

0

0.26

0

全压系数 ψ

0.091

0.060

-34.1

0.074

-18.6

风机效率 η r /%

69.2

46.9

-32.2

56.6

-18.2

       表7 №6.7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.2)

C 型试验装置

测量结果

B 型试验装置

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.2

0.2

0

全压系数 ψ

0.0823

0.0706

-14.2

风机效率 η r /%

0.608

0.539

-11.3

  以上结果说明对同一台风机分别采用B、C、D型试验装置进行试验,其试验结果存在一定的差异。在最佳工况点,C型试验压力系数最高,风机效率最高。以7-28№5A离心通风机为例(见表3),B型与C型试验相比全压系数下降7.1%;风机效率下降7.7%;D型试验与C型试验相比,全压系数下降1.5%,风机效率下降1.7%。以№7单级轴流通风机为例(见表5), B型试验与C型试验相比,全压系数下降34.1%,风机效率下降35.7%;D型试验与C型试验相比,全压系数下降17.1%,风机效率下降18.8% 。可见采用D型试验与采用C型试验其结果相比,7-28№5A离心通风机相差甚微。
3 比对结果分析
3.1 进口流场对风机做功能力的影响

  C 型试验为进口管道进气,出口自由出气;而B型试验为进口自由进气,出口管道出气。所以当气流进入风机时,其进口流场是不同的[5]。对№7单级轴流通风机进行了B型试验,随后在风机进口加了3个D(D为进风口直径)长的直管段,又进行了B型试验,前后性能曲线对比和最佳工况点性能偏差分别见图7和表8。

图7 轮毂比0.41轴流通风机无因次性能对比曲线图
表8 №7单级轴流通风机(无前后导叶、轮毂比0.41)

B 型试验装置

测量结果

B 型试验装置(进口加3个D长直管)

测量结果

偏差 /%

流量系数 φ

0.26

0.26

0

全压系数 ψ

0.060

0.066

+10

风机效率 η r /%

46.9

50.9

+8.5

  由以上结果看出,在最佳工况点,进口加了一段直管后,全压系数提高10%,风机效率提高8.5%。这说明风机进口加了一段直管后改变了风机的进气状况,风机的进口流场得到了改善,从而使叶轮增强了做功能力。所以进口流场对风机做功能力的影响是导致B型试验性能降低的原因之一。
3.2 风机出口压力损失的影响
  1) 对于离心风机,气体由叶轮做功后通过机壳排出,如进行C型试验气体直接排向大气,进行B型试验气体则排向管道。图8和图9为两种机壳的出气型式。图8中机壳出口处有一扩压段,将一部分动压转变为静压,但此处扩散侧的气流通过出口流入管道时会产生涡流,必然存在压力损失。而图9机壳出口处没有扩压段,气流通过出口流入管道时就没有这部分损失。

图8 7-28№5A和5-55№5A机壳型式图

图9 5-41№7.7D机壳型式图

  由以上比对数据和曲线可看出5-41№7.7D离心通风机采用B型试验与C型试验的结果相差甚小,而5-55№5A 离心通风机和7-28№5A离心通风机的B型试验与C型试验结果具有一定差异。说明当进行B型试验时,图8中机壳扩散侧的气流通过出口流入管道时会产生涡流,也是导致B型试验性能降低的原因之一。
  2) 本试验轴流通风机均为无后导叶,所以气流出口的绝对速度方向可能不是轴向的,如果叶轮出口绝对速度方向偏离轴线角度越大,此处的局部损失就越大。加之轮毂比的影响,气流流经出口环形到圆形的截面变化,必然导致突然扩大损失,这些损失的叠加也是导致轴流风机B型试验性能降低的原因之一。
3.3 压力损失的大小与损失系数和动压有关
  如:7-28№5A离心通风机和5-55№5A离心通风机为相同的机壳出口型式(扩散角也相同),二者在相同转速和密度下的最佳工况点的出口流速和动压[6] ,见表9。
        表9 7-28№5A和5-55№5A在最佳工况点的流动参数表

流量系数φ

出口流速υ2/(m/s)

出口动压 p d2 /Pa

5-55 № 5A

0.16

25.2

381.0

7-28 № 5A

0.07

26.6

424.5

  由于此处局部损失p s损=ζpd2,,因此出口流速越大,动压越大、损失也就越大。表2和表3中5-55№5A和7-28№5A离心通风机用不同试验装置试验的比对结果也证明了这一点[7]
4 结论
  通过比对结果分析,对于同一台风机采用不同的风管试验装置,其试验结果存在差异。并且同样采用不同风管试验装置,风机类型不同,性能试验结果差异大小也不同。但这只是初步的分析,还需要大量的试验进行深入的研究。但要说明的是,对于受检风机进行性能试验时,要考虑用户现场的使用情况采用试验装置,这一点至关重要。

                 参 考 文 献

[1] 全国风机标准化技术委员会.GB/T1236-2000工业通风机用标准化风道进行性能试验[S].中国标准出版社,2001.
[2] 李庆宜.通风机[M].北京:机械工业出版社,1983.
[3] 商景泰.通风机实用技术手册[M].北京: 机械工业出版社,1994.
[4] 孔熠.2006版新编风机选型设计实用手册[M].北京:中国知识出版社,2006.
[5] 魏文平.多叶离心通风机变安装角性能计算[J].风机技术,1999(1):21-23.
[6] 孙研.风机产品样本[M].北京:机械工业出版社,1996.
[7] 黄建德.前向多叶离心风机蜗壳内流场的试验[J].上海交通大学学报,1999(3):12-16.

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  评论人:npjfuzuu   打分:85 分  发表时间:2015-8-27 2:00:42
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