通风机的选择方法和规格选择

1.按无因次特性参数选型

离心通风机的无因次特性参数，通常是以输送在标准状态下空气，即以空气的密度ρ=1.2kg/m³为条件制作的。因此在选型前，应按公式（12-1）进行特性参数换算：

式中，有注脚“0”为标准状态，无注脚“0”为使用状态。

按无因次特性参数选型，首先要确定所需风机的比转速：

式中 n——所需风机的转速。

由此可见，欲确定所需风机的比转速，必须首先选定风机的转速。所选用的风机几何尺寸不要太大，叶轮的圆周速度不要太高，如果初定的转速不合格，再调整重新计算。

计算出比转速以后，再算出压力系数，并查找空气动力学略图，尽可能多地找出与计算的比转速相近的，并且效率较高的风机，再进一步找出各类型风机在该比转速下的无因次特性参数φ、ψ、λ、η，然后根据风量，风压计算出所需风机的叶轮直径。

按流量要求所需的风机叶轮直径：

按压力要求所需的风机叶轮直径：

按流量、压力计算出的叶轮直径应十分接近。

确定了风机叶轮以后，还要进一步核算风机是否能达到所要求的流量、压力。根据计算结果，可能同时有几种风机满足需要，这就要进行比较，择优选用。

值得注意的是：离心通风机的空气动力学略图或无因次特性曲线（见图12-1），一般都是按不带进气箱的单吸入结构型式制作的。如果用户需要做成双吸入结构型式时，则应以风量的1/2代入进行初步计算，而风机所需的轴功率则为计算功率的2倍。同时，由于双吸入结构一般带进气箱，致使风机效率略有降低，因此功率还要增大些。

【例12-1】 为2t/h工业锅炉选择一台引风机。已知最大负荷及考虑富裕量以后，每小时流量q_V=6800m³/h；出口全压p_tF=2010Pa；进口温度t=200℃；进口压力p₁₀=96000Pa。

图12-1 Y5—48型锅炉离心引风机无因次性能曲线

解

①每秒钟流量：q_V0=6800/3600m³/s=1.89m³/s

②使用条件下的空气密度：

③换算到ρ₀=1.2kg/m³时的全压：

④选定风机工作转速n=2800r/min；

⑤设叶轮直径为0.5m；

⑥计算全压力系数ψ：

⑦计算压缩性修正系数：

⑧计算所需风机的比转速：

⑨决定选用Y5—48型离心通风机。查得该型风机无因次特性曲线最高效率点参数：

φ=0.1225ψ=1.072

⑩计算叶轮外径：

选用Y5—48型№5C离心通风机：

n=2800r/min

（11）叶轮圆周速度：

（12）审核内功率：

电动机容量储备系数取1.3，带传动机械效率取0.95，则所需功率为6.15kW。

选择电动机型号：Y132S2-2，功率：7.5kW。

2.按对数坐标曲线选型

为了方便地选择通风机，可采用同系列通风机的对数坐标图。它把同系列而不同规格的通风机的压力、功率、转速等与流量的关系配置在同一张对数坐标图上，如图12-2所示为锅炉离心通风机G4—73系列性能选择曲线。

通风机实际工作时的大气条件是以地点和时间为转移的，而选择曲线或性能表中所列性能参数是指通风机在标准状态下（即大气压力为101325Pa，大气温度为20℃，相对湿度为50%的空气状态，其空气密度为1.2kg/m³）输送空气的性能参数。如果使用条件有出入时，根据相似理论，其性能应按公式（12-6）、公式（12-7）进行换算，然后按换算后的性能参数进行选择。

（1）改变介质ρ、转速n时的换算式

（2）改变大气压力p_b、温度t时的换算式

式中有注脚“0”表示标准状态或性能表中的参数，无注脚“0”表示通风机实际工作条件下的参数。所选电动机功率应不低于所需功率的数值。

图12-2 锅炉离心通风机G4-73系列性能对数坐标网

（轴向导流，导叶片全开O℃时，进口温度20qC，进口压力101325Pa，介质密度1.2kg/m³）

【例12-2】 为锅炉选配一台通风机。其进口状态：大气压力p=96000Pa，温度t=50℃，使用要求：流量q_V=49400m³/h，全压p_tF=2590Pa。如拟采用G4—73系列锅炉通风机，试利用对数坐标性能曲线进行选择。

解

①换算为标准状态下的参数：

②在G4—73系列性能对数坐标曲线（见图12-2），分别取横坐标q_V0=49400m³/h，作其垂直线；取纵坐标p_tF0=3014Pa，做其水平线，得两者交点A。A点表明应选№10通风机，其叶轮转速n=1450r/min，该叶轮周速u₂=76m/s，标准状态下的轴功率为P₀=44.3kW，加电动机储备系数后，电动机功率P=55kW。

③以该例题的工作条件和使用要求为依据，计算其比转速n_s的大小，然后在已有的系列产品中查找比转速相等或相近的通风机。

选取n=1450r/min，计算压缩性修正系数：

选取G4—73系列即可。

若能改变转速n，可获得不同比转速的n_s值，再对应通风机的不同系列一一进行选择，将选择结果如叶轮直径、转速、功率、效率等结合使用要求进行对比选定。

3.修正略图选型

当按照比转速选择不到合适的风机空气动力学略图时，可选用比转速相近的风机加以变型。即先根据实际需要的全压求出风机叶轮直径，再根据实际需要的流量修正叶轮和机壳的宽度。

变型选型的方法与步骤如下：

1）将实际需要的流量和全压换算到空气密度ρ=1.2kg/m³时的流量和全压，并选定所需风机的工作转速，按公式（12-3）计算出所需风机的比转速n_s。

2）选择与计算的比转速相近，且效率较高的风机类型，从其无因次特性曲线上找出最佳工况下的无因次特性参数φ、ψ。

3）按公式（12-4）计算出按流量要求所需的风机叶轮直径D₂（q）。

4）按公式（12-5）计算出按全压要求所需的风机叶轮直径D₂（p）。

选用风机的叶轮直径应取D₂（p）。如果D₂（q）≠D₂（pV），则需要对叶轮的宽度进行修正。当D₂（qV）＜D2（p）时，则叶轮需要变窄。当D₂（qV）＞D₂（p）时，则叶轮需要加宽。

5）叶轮宽度的修正：

①按二次方关系修正。按风量要求修正前的叶轮直径为D₂（q），而实际按风量要求修正后的叶轮直径为D₂（p），故实际按风量要求修正后的宽度b₂（q）应为

②按一次方关系修正：

为了不使变型前后风机的空气动力特性相差太大，无论是按一次方还是二次方关系修正，叶轮宽度的修正率应控制在10%～15%范围以内，即

当计算结果D₂（q）＞D₂（p），叶轮需要加宽时，则叶轮宽度应按二次方关系修正，否则风量偏小，不能满足实际风量的要求。

当计算结果D₂（q）＜D₂（p），叶轮需要减窄时，叶轮宽度按二次方关系修正虽然有可能满足实际风量的要求，但为了更可靠，有足够的裕量，最好还是按一次方关系来修正叶轮宽度。

叶轮加宽后，叶轮的刚性降低，故应对叶片的强度进行校核，必要时应增加叶片的厚度，或采取其他加强措施。

6）变型后风机的流量系数可按公式（12-11）计算：

【例12-3】 选择一台风机需满足：流量q_V=130000m³/h、全压p_tF=6474.6Pa、进口静压p_es·st=-392.4Pa、进口空气温度t_j=50℃、当地大气压力p=101325Pa。

解

①流量：

②在使用条件下空气的密度：

③换算到ρ₀=1.2kg/m³时所需的全压：

④选定风机工作转速n=1480r/min；

⑤计算压缩性修正系数：

⑥计算所需风机的比转速：

⑦选择4—72型离心通风机作为基型，由其无因次特性曲线图12-3查得，在最高效率工况下，η_max=89%，φ=0.22，ψ=0.86，λ=0.2164，n_s=72。

图12-3 4—72型离心通风机无因次特性曲线

⑧按压力要求计算所需风机的叶轮直径：

⑨从4-72型空气动力学略图中查出叶轮出口相对宽度：

叶轮宽度：

⑩按流量要求计算所需风机的叶轮直径：

（11）因D₂（q）＜D₂（p），故叶轮需要减窄。为可靠起见，按一次方关系修正，修正后的叶轮宽度：

（12）验算叶轮宽度修正率：

（13）修正后的流量系数：

（14）验算风机所能达到的流量：q_h=q_s×3600=0.041D³₂nφ×3600=0.041×1.52³×1480×0.169×3600m³/h=129648m³/h≈130000m³/h

根据验算结果，可满足要求，故决定选用叶轮直径D₂=1.52m，叶轮出口宽度b₂=0.348m，相对宽度的4—72型离心通风机。

4.按管网阻力选型

选用的风机首先要满足流量要求，其次要有足够的压力去克服管网阻力p=Kq²_V，这就是要求风机能够达到的压力。当管网确定后，管网的总阻力系数K也就确定了。然后按确定了的参数选择风机。

在管网一定（即管网总阻力系数K一定）的条件下，管网阻力系数K与转速n、叶轮直径D₂及圆周速度u₂的关系为

当ρ=1.2kg/m³时：

当ρ=1.2kg/m³时：

由于离心通风机是以最高效率工况下的压力系数和比转速命名的，因此只要将所需要的流量q_V、管网总阻力系数K所选型的风机压力系数ψ和比转速n_s代入公式（12-12）、公式（12-13）、公式（12-15）就可求得所需风机的转速n，叶轮直径D₂和叶轮圆周速度u₂，并可保证风机在最高效率点运行。

【例12-4】 为一送风系统选用一台风机。流量q_V=3.65m³/s，实测系统阻力系数K=134.4，输送的气体为标准状态下的空气。

解 将已知条件代入公式（12-12）、公式（12-13）、公式（12-15）得(www.xing528.com)

利用已有的空气动力学略图进行选型计算和方案比较，见表12-3。

表 12-3

经过分析对比，确定选用6—48型№8离心通风机采用4极电动机C式传动，即可达到设计要求。

5.按特定条件选型

风机选型常遇到一些特定条件。现举例说明在这些特定条件下选型计算。

【例12-5】 已知：风机额定风量G=30000kg/h，额定提升压力p₂=7000Pa，风机进风口压力为一次风压p₁=10500Pa，当地大气压力p_a为740mmHg，气温-4～40℃，电网频率为60Hz。

求：选风机。

解

①计算风机进口气体密度ρ₁：

②容积流量q₁：

③将非标态、60Hz的性能换算为标态、50Hz的性能初选1450r/min、60Hz为1750r/min：

初算全压：p_t=1.2p_s=1.2×4765.997Pa=5719.196Pa

④初选10号风机：

⑤计算压力系数ψ、比转速n_s：

⑥选9—26No.10D，1450r/min。查风机样本：第3点性能已超过所要求的性能：q′=21465m³/h，p′=5920Pa，P=50.5kW

换算为60Hz，1750r/min性能：

选电动机：Y2—315S—4/110kW，380V，60Hz，IP54、F级。

【例12-6】 已知：某五台机组需配2台风机（一用一备），某单台机组风量要求≥1.5kg/s，风机就地吸风。环境温度为20～40.2℃，海拔1250m，要求该风机在某使用机组入口与一次风压差≥3000Pa（一次风压为15000Pa）。

求：选风机。

解

①求风机入口气体密度ρ₁。查表，海拔1250m，大气压力为89.3kPa，

②单台风机风量q：

③单台风机标态全压p_t：

④初选11.2号风机、转速n=2980r/min，

⑤求压力系数ψ和比转速n_s：

⑥计算流量系数φ：

⑦选7—22No.11.2D型风机，查7-22型无因次性能曲线：

φ=0.0426 对应ψ=0.65；

⑧功率计算及电动机选择：

选电动机Y3553—2/280kW，6000V，50Hz，2973r/min，IP54、F级绝缘。

【例12-7】 某矿井主通风机需流量q=40m³/s，矿井等积孔A=1.6m²。

求：选矿井轴流通风机。

解 由下式计算风机静压p_st：

选2k56No.18。查风机样本：35°，40m³/s，883Pa，所需功率46kW，740r/min，选电动机Y315S—8/55kW。

【例12-8】 已知：混合气体质量流量m=8050kg/h，混合气体组分见表12-4。

表12-4 混合气体组分

风机进口介质温度t₁=45℃，进口压力p₁=-5886Pa，出口压力p₂=20601Pa。

求：选风机。

解

①求单一气体百分比g_i：

计算结果见表12-5；

表12-5 各气体百分比

②查表得各气体组分气体常数R_i，列于表12-6；

表12-6 气体常数

③求混合气体的气体常数R_m：

R_m=∑g_iR_i=123.386J/kg·K

④求混合气体密度ρ_m：

⑤求容积流量q：

⑥风机出口全压p_t：

升压 Δp=p₂-p₁=[20601-（-5886）]Pa=26487Pa

风机出口动压 p_d=2596.5Pa

全压 p_t=Δp+p_d=（26487+2596.5）Pa=29083.5Pa

⑦换算为标态下的空气性能：

⑧计算压力系数ψ。初选7.7号风机，转速n=2900r/min，

⑨计算比转速n_s：

⑩选9—12No.7.7D离心风机，查样本：q=3257.79m³/h，对应p_t=14980Pa；

（11）选电动机：

求：介质为空气，在标态下所需功率P₀：

查电动机样本电动机效率_ηm=0.915，查风机样本η=0.641，

换算为给定混合气体的功率P：

选电动机：Y250M—2/55kW。

【例12-9】 已知：流量q=17214m³/h，风机出口全压p_t=1935Pa，风机进口气体温度t₁=450℃。

求：选风机。

解

①求风机进口气体密度ρ₁：

式中 T₀——标态下热力学温度（K）；

T₁——风机进口状态气体热力学温度（K）；

ρ₀——标态空气密度（kg/m³）。

②计算比转速n_s，初选转速n=1450r/min：

③选压力系数ψ。设叶轮叶片出口安装角β_2A=150°，查ψ=1.7；

④求叶轮外缘圆周速度u₂：

⑤求叶轮外圆直径D₂：

⑥验算ψ：

⑦选W9-28No.9D高温风机：

查风机样本：q=17214m³/h，p_t=1935Pa，t₁=450℃

需用功率14.96kW，选电动机Y180M-4/18.5kW。

6.性能图谱选型

有时按用户所要求的性能：流量q、压力p直接查风机样本选型。风机样本很多，漫无边际很难查找。可将现掌握的风机样本性能作成q-p性能图谱。查到属于哪个系列的产品，缩小了范围就容易查。必须换算为同一状态下的性能。首先查找与用户给定的相同状态下的性能图谱。如查不到换算为与性能图谱相同状态下的性能。而后在性能图谱上查找。

【例12-10】 给定流量q=10.750×10⁴m³/h，标态下全压p=2345Pa。

求：选风机。

解 首先在图12-4性能图谱上查找q=10.750×10⁴m³/h流量，全压p=2345Pa，交于O点。O点落在4—72系列风机性能图谱内。查4-72系列离心通风机样本：4—72No.16B，800r/min，第3点：q=107590m³/h，p=2357Pa，电动机Y315L₁-6，110kW。可满足要求。

【例12-11】 已知：流量q=105000m³/h，标态下全压p=14600Pa。

求：选风机。

解 在性能图谱（图12-5）上横坐标轴q=10500m³/h画垂直线，在纵坐标轴p=14600p画水平线，二线交于O点。O点落在9—26系列风机性能图谱内。查样本：9—26No.16D，1450r/min，第5点q=105500m³/h，p=14663Pa，电动机Y4503-4，800kW，6kV，可满足要求。

【例12-12】 已知：锅炉引风机、风机进口烟气温度200℃，流量q=343000m³/h，全压p=4400Pa。

求：选风机。

解 在风机性能图谱（见图12-6）上找到q=343000m³/h，p=4400Pa，交于O点落在Y9—35系列风机性能型谱内。查样本Y9—35—03No.21.5F第3点q=343800m³/h，p=4452Pa，730r/min，电动机Y6301-8、1000kW，10kV，能满足要求。

图12-4 风机性能图谱（标态）

图12-5 风机性能图谱（标态）

图12-6 风机性能图谱（p_a=101300Pa，t=200℃，ρ=0.745kg/m³）