离心风机性能测试实验

离心风机性能测试实验

一、实验目的

1、了解风机的构造，掌握风机操作和调节方法

2、测定风机在恒定转速情况下的特性曲线并确定该风机最佳工作范围

二、基本原理

1、基本概念和基本关系式 1.1、风量

风机的风量是指单位时间内从风机出口排出的气体的体积，并以风机入口处气体的状态计，用Q 表示，单位为m 3/h 。

1.2、风压

风机的风压是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，以t P 表示，单位为J/m 3=N/m 2，由于t P 的单位与压力的单位相同，所以称为风压。

用下标1，2分别表示进口与出口的状态。在风机的吸入口与压出口之间，列柏努力方程：

f

H g u g p z H g u g p z ∑+++=+++222

2

222111ρρ (1)

上式各项均乘以 g ρ并加以整理得：

f

H g u u p p z z g gH ∑+-+

-+-=ρρρρ2

)

()()(212

21212 (2)

对于气体，式中ρ（气体密度）值比较小，故)(12z z g -ρ可以忽略；因进口管段很短， f H g ∑ρ 也可以忽略。当空气直接由大气进入通

风机，则2

1u 也可以忽略。因此，上述的柏努力方程可以简化成：

2)(2

2

12u p p gH P t ρρ+

-== (3)

上式中)(12p p -称为静风压，以st P 表示。 222

u ρ 称为动风压，用d

P 表示。离心风机出口处气体流速比较大，因此动风压不能忽略。离心风机的风压为静风压和动风压之和，又称为全风压或全压。风机性能表上所列的风压指的就是全风压。 2、风机实验

流体流经风机时，不可避免的会遇到种种流动阻力，产生能量损失。由于流动的复杂性，这些能量损失无法从理论上作出精确计算，也因此无法从理论上求得实际风压的数值。因此，一定转速下的风机的t P —Q, st P —Q ，N —Q,t η—Q ，st η—Q 之间的关系，即特性曲线，需

要实验测定。

2.1、风量Q 的测定

我们可以通过测量管路中期体的动风压来确定风量的大小。 我们在管路的适当位置（必须使气体流动的稳定管段）安装一个测量动压头的装置——皮托管。假设皮托管测得的动风压为d P ，测量中，动风压常用水柱高度d h 表示：

d d gh P 水ρ=

则有：

22

2

u gh P d d ρρ=

=水 [Pa]

所以：ρρρ

d

d

gh P u 水222=

=

[m/s]

若假设测量位置的管径为D

则有： 3600

242

••

=

•=ρρπd

gh D u A Q 水 [m 3/h]

另外，测量风量我们还可以用孔板流量计，对于孔板流量计的原理这里略去。下面直接给出计算公式：

gh S C V s 200••= [ m 3/s]

或者：

ρ

ρρ)

(200-•

•=r s Rg S C V [ m 3/s]

式中：

R ——U 型压差计的读数 [m]

r ρ——压差计中指示液的密度 [kg/m 3] ρ ——被测流体的密度 [kg/m 3]

C 0——孔流系数 S 0——孔口面积

2.2、静风压和全风压的测定

由前面的式（3）可以得到实验中测定静风压和全风压的方法。

)(12p p -为静风压，可以通过风机出口处的静压管测得，由于1p 为大

气压强，因此静压管的一端可以直接和大气相通；222

u ρ为动风压，可

以通过管路中安装的皮托管测量得到。

2.3、风机的有效功率和功率

由于风机在运转过程中存在种种能量损失，使得风机的实际风压比理论风压值要低，而输入风机的功率要比理论值高，所以风机的总

效率可以表示为：

轴N N e

=

η

其中e N 为风机的有效功率：

6106.3⨯•=

t

e P Q N [kw]

轴

N 为电机输入风机的功率：

传电电轴ηη•••=N K N 以上各式中：

Q ——风量，[m 3/h]

t P ——全风压，[N/m 2]

K ——用标准功率机校正功率标的校正系数，这里取1.0 电N —— 电机的输入功率，[kw]

电η——电机效率，通常取0.90

传η——传动装置的传动效率，一般取1.0

三、装置和流程

四、实验步骤和操作要点

1、检查管路上各测量仪器是否处于正常状态，确保风量调节阀处于全开或者全闭状态。

2、点击数显仪表盘，打开风机的电机电源，开始实验。

3、点击风量调节阀，调节不同的阀门开度

4、数显仪表会显示实时测量的各个量

5、等显示值稳定后记录各个仪表的数值。

6、至少测量五组以上不同阀门开度下的转速，电机功率，气体出口温度，风机出口静压；其中必须有阀门全开和全闭情况下的数值。 五、数据处理

风机的风压有全风压和静风压之分，所以，风机的特性曲线比离心泵特性曲线多两条，即一定转速下的t P —Q, st P —Q ，N —Q,η—Q ，

st η—Q 五条曲线。由于标准的风机的特性曲线是在20 °C 及

760mmHg 条件下测定的，在此条件下空气的密度为1.2kg/m 3，因此，我们应当对测得的数据进行换算。 风压换算：

ρρ0

0=t

t p p 式中0t p ，0ρ为规定状态下的风压和气体密度；t p 和ρ为操作状态下

的风压和气体密度。

所以：

ρρρ2.100t t

t p p p == 计算功率时，如果t p 用实际风压，则Q 用实际风量；如果t p 用校正