1、Define Process Needs风机系统应用 Transport 运输 Feed 进料 Shape 成型 Ventilate 通风 Grind 打磨Heat 加热Cool 冷却Clean 清洁Dry 干燥Mix 混合Efficiency 能效%100%100 输入输出效率InputOutputFan System Efficiency风机系统效率Plant Power 100%95%Left90%Left58%Left29%LeftMotor Loss 5%Drive Loss 5%Fan Loss 35%System Damper Loss 50%MotorBelt DriveFan
2、Process工厂总功率 剩余95%剩余90100%剩余58%剩余29%电机损失5%驱动损失5%风机损失35%系统挡板损失50%电机 皮带传动 风机 工艺 Typical Plant System典型的工厂系统Input EnergyProcess Needs输入能源工艺需求浪费的能源Achieving a Match实现匹配Input EnergyProcess Needs工艺需要输入能源Energy Law能量守恒定律Energy Cannot BeCreated or Destroyed能量既不能创造也不能消灭能量既不能创造也不能消灭Destructive Energy无用能量Heat&
3、Vapor 热和蒸汽Vibration&Noise震动和噪音Dollar Costs of Destructive Energy 无用能量的经济代价 Equipment breakdowns设备故障 Idle workers 工人没活干 More rejects 废品增加 Reduced productivity 生产力下降 Higher maintenance and repair costs 维修工作量及维修费增大 Priority shipping charges 急件运输费增加 Spoiled product cleanup and disposal 报废产品清理和处理费用 Highe
4、r energy cost 能源成本提高Human Costs of Destructive Energy无用能源的人力代价 Fatigued or unhappy workers 造成工人疲乏或不舒适 Workers with hearing damage 损害工人听力 Disrupted family life of mechanics w/beepers 打乱了配有警报器的机修工的家庭生活 Disrupted schedule 造成倒班混乱 Late delivery,angry customers 迟交货，客户不满意 Spoiled product mess to cleanup an
5、d dispose of 报废产品清理和处理 Fan System Costs风机系统成本 Labor 劳动力 Repair 维修 Capital 投资 Energy 能源 Breakdown losses 故障损失Low 低Low 低Medium 中High 高Very High非常高Quick Payback Fan Opportunities风机系统节能投资回收期短的机会Look for 寻找Fixed position damper 固定挡板Throttle control 节流控制Paddle-wheel fans 叶轮风机Poor duct connections 风管连接不当 F
6、an Types and Applications风机类型及应用Propeller Fans叶轮风机Commonly used in Low pressure,Low volume applications通常用于低压通常用于低压,小风量应用场合小风量应用场合 Cooling tower Wall exhaust Roof exhaust Home window 冷却塔 墙壁排风 屋顶排风 房间窗户排风Not very efficientNoisyNot able to generate much pressure效率不是非常高效率不是非常高存在噪音存在噪音不能产生太高的压力不能产生太高的压力
7、Diagram Courtesy AMCA 该图表为AMCA版权所有VaneAxial Fans叶片轴流风机Used where large quantities of air are needed at modest pressures用于中压，大空气流量的场合用于中压，大空气流量的场合 Tunnel ventilation Large building ventilation Process Air 隧道通风隧道通风 大型建筑通风大型建筑通风 工艺需要的空气工艺需要的空气 Can be very Efficient Can be Variable pitch 效率可以非常高效率可以非常高
8、可变节距调整可变节距调整Diagram Courtesy AMCA 该图表为AMCA版权所有Vane Axial fansInstall With Diffuser if Possible叶片轴流风机尽可能安装扩压器Centrifugal Fans离心风机Can develop Relatively high pressures-5000 Pa and higherSingle or double inletVariety of bearing and motor configurationVariety of pressure classes能够产生相对高的压力能够产生相对高的压力-5000
9、 Pa及更高及更高单进气口或双进气口单进气口或双进气口可以配置各种轴承和电动机可以配置各种轴承和电动机具有各种压力等级具有各种压力等级Diagram Courtesy AMCA 该图表为AMCA版权所有Centrifugal Fan Efficiencies离心风机效率 Radial blade50-60%径向叶片 Radial tip50-65%径向叶尖 Forward curved45-65%前曲叶片 Backward inclined 55-70%后倾叶片 Backward curved55-70 后曲叶片 Airfoil60-75%翼型叶片Double Width Centrifuga
10、l Fan双宽度离心风机 Can handle larger volumes of air Impeller forces balanced(no thrust)Makes ducted inlets trickier 可以处理更大流量的空气可以处理更大流量的空气 叶轮的各个作用力得到平叶轮的各个作用力得到平衡衡(无推力无推力)使管道连接的进口更先进使管道连接的进口更先进Diagram Courtesy AMCA 该图表为AMCA版权所有Radial Bladed Impeller径向叶片状叶轮Simple to buildLeast expensiveCan handle material
11、in the airstreamvery high pressure capabilityLowest efficiency 50-60%结构简单结构简单成本最低廉成本最低廉可以处理空气流中的物质可以处理空气流中的物质能够产生非常高的压力能够产生非常高的压力 效率最低，只有效率最低，只有50-60%Forward Curved Impeller前曲叶轮 Usually 24 to 64 shallow cup-shaped blades Sensitive to dirt Very inexpensive Commonly found in residential air systems 通常
12、情况下为通常情况下为24 到到 64 个浅个浅杯形叶片。杯形叶片。对污垢非常敏感对污垢非常敏感不十分昂贵不十分昂贵通常用于民用通风系统通常用于民用通风系统 Backward Curved Impeller后曲叶轮Efficiency nearly as high as Airfoil fans9-16 Single thickness bladesCan tolerate some dirtVery similar to backward inclined 效率高，接近翼形风机效率高，接近翼形风机9-16个单厚度叶片个单厚度叶片可以耐受一定程度的污垢可以耐受一定程度的污垢具有后倾叶轮的特点具有
13、后倾叶轮的特点 Backward Inclined Impeller后倾叶轮 Similar in performance to the backward curved impeller性能与后曲叶轮相似Airfoil Impeller翼形叶轮Most efficient of all centrifugal fan designs9-16 blades Self-limiting on power at high flowdouble thickness blades expensive to construct Needs clean air所有离心风机机型中效率最高的所有离心风机机型中效
14、率最高的9-16 个叶片个叶片 在高流量是自限制功率在高流量是自限制功率双厚度的叶片，建造成本较高。双厚度的叶片，建造成本较高。需要清洁的空气需要清洁的空气Radial Bladed Blowers径向叶片鼓风机 Blowers typically generate over 5000 Pa pressure Often single inlet Basically same as a radial bladed fan except higher speed 通常情况下能够产生通常情况下能够产生5000Pa以以上的压力上的压力 通常采用单进气口通常采用单进气口 与径向叶片风机基本相同，与径向
15、叶片风机基本相同，但速度更高。但速度更高。Multi-Stage Centrifugal多级离心风机Used in tank aeration and other applications that require high pressure Can easily develop 50,000 Pa(and higher)pressureHighly sophisticated high speed machinesAvoid Surge用于槽罐的通风（加气）以及其它用于槽罐的通风（加气）以及其它需要高压力的使用场合。需要高压力的使用场合。能够轻易产生能够轻易产生50,000 Pa(以及更高以
16、及更高的的)压力。压力。技术先进，运行速度更高的机械。技术先进，运行速度更高的机械。防止出现喘振防止出现喘振Aeration Tank加气池(3.5m deep)（3.5米深）Positive Displacement Blower正排量鼓风机 Can generate very high pressure needs relief valve Not a centrifugal load 能够产生非常高的能够产生非常高的压力压力 需要安装减压阀需要安装减压阀 不是离心负荷不是离心负荷Fan Flow,Pressure Power and Efficiency风机的流量、压力、功率和效率Fan
17、 Power Law风机功率定律pKPQHHKPQpFan Curve风机性能曲线Pressure压力压力 Flow流量流量PQFan Curve风机性能曲线Fan Curve风机风机性能曲线性能曲线Pressure 压力压力Flow 流量流量PQFan Power Curve风机功率曲线Power功率功率Flow流量流量Fan Performance风机性能曲线Diagram Courtesy AMCAPtPstsHAffinity Law Speed Change速度改变的相似定律Fan Curve at High Speed 高速高速时风机时风机曲线曲线Pressure压力压力Flow流
18、量流量Fan Curve at Lower Speed低速低速时风机时风机曲线曲线Simplified Affinity Laws简化的相似定律32NNHHNNPPNNQQccccccSimplified Affinity Laws for Fan Speed Change Example风机速度变化时简化相似定律（示例）Speed Change Example速度变化示例Original operationat 1200 rpm:Flow 23.595 m3/sPressure 3000 PaPower 128,700 W在1200 rpm下的初始运行状况：流量：23.595 m3/s压力：
19、3000 Pa功率：128,700 WChange(slow)same fan to 840 rpm:将同一风机的转速降低（减慢）至840 rpm：32NNHHNNPPNNQQcccccc144,44343.0700,1287.0700,128470,149.030007.03000517.167.0595.237.0120084032ccccccHHPPQNNFan Efficiency风机效率Pressure压力压力Flow流量流量Fan Curve风机曲线风机曲线Iso-efficiency lines 等效率线等效率线75%70%65%60%Operating Points工作点Fan
20、 Curve(slower)风机曲线（慢速）风机曲线（慢速）Pressure压力压力Flow流量流量Fan Curve风机曲线风机曲线System Curve系统曲线系统曲线11Recommended Selection Range推荐选择工作范围Not recommended不推荐不推荐Recommended selection range推荐选择工作范围推荐选择工作范围Pressure压力压力Flow流量流量Not recommended不推荐不推荐Effects of Air Density空气密度的影响Pressure压力压力Flow流量流量Fan curve 风机曲风机曲线线0.61
21、 kg/m3System Curve系统系统曲线曲线 0.61 kg/m3Fan curve 风机曲风机曲线线1.22 kg/m3System Curve 系统系统曲线曲线1.22 kg/m3Effects of Density Change密度变化的影响Simplified Fan Laws for Density Changes密度改变的简化风机定律cccccHHPPQQSystem Interaction and Control系统交互作用及控制Bernouli Theorem伯努利定理vstPPP212211lvsvsPPPPP21ttPP Venturi Flow Meter文丘里流
22、量计Upstream plane 1上游截面1Low velocity 低速High pressure高压332211vsvsvsPPPPPPChoke plane 2 喷管截面2Higher velocity 较高速Lower pressure较低压Downstream plane 3下游截面3Low velocity 低速High pressure高压Duct System Losses管道系统损失Size ductwork so the velocity is no higher than needed by the process正确选择风管的尺寸大小，使风速不高于工艺过程所需的风速U
23、se gradual swept turns when possible在可能的情况下，使用逐渐过渡的弯头Avoid rapid size expansion larger than 7 on a side(15 total both sides)避免在一侧大于7度的管径迅速的扩大（两面一共15度）US 30 wyes on converging and diverging airstreams on high velocity systems高速风管系统中汇集及分散空气流时使用成30度角的Y型管道结构Avoid“Bull Head Tees”避免使用“大头三通”Friction System
24、 CurveFan Curve风机曲线风机曲线Pressure压力压力Flow流量流量System Curve with control damper partly closed调节风门部分关闭的调节风门部分关闭的系统曲线系统曲线Friction System CurveFan Curve风机曲线风机曲线Pressure压力压力Flow流量流量System Curve 系统曲线系统曲线Damper partly closed挡挡板部分关闭板部分关闭System Curve系统曲线系统曲线Damper open挡板挡板打开打开Constant Pressure System Curve恒压系统曲
25、线Fan Curve风机曲线风机曲线Pressure压力压力Flow流量流量System Curve系统曲线系统曲线Controlling Fan Systems控制风机系统 Fans are basically constant volume machines.风机基本上是定容机器For variable flow need to use:对可变流量，需要使用：Adjustable Speed drive调速驱动Variable Pitch(Axial Fans)可变节距（轴流式风机）Variable Inlet Vane(VIV)可调进气叶片（VIV)Inlet Louver Damper
26、(ILD)进口百叶窗式挡板（ILD）Outlet Louver Damper(OLD)出口百叶窗式挡板（OLD）Fan Accessories风机附件Avoid避免使用 Outlet Dampers出口挡板 Inlet Dampers进口挡板Apply carefully谨慎应用 VIV可调进气叶片Adjustable Speed Drive调速驱动Fan Curve(slower)风机曲线（风机曲线（较低速）较低速）Pressure压力压力Flow流量流量Fan Curve风机曲线风机曲线System Curve系统曲线系统曲线11Variable Inlet Vanes(VIV)可调进气叶
27、片Pressure压力压力Flow流量流量Fan Curve VIV 50%open风机曲线风机曲线 VIV开开50%System Curve系统曲线系统曲线11Fan Curve VIV 100%open风机曲线风机曲线 VIV全开全开Fan Curve VIV 25%open风机曲线风机曲线 VIVVIV开开25%25%Variable Inlet Vanes可调进气叶片%peak power%峰值功率峰值功率1开75%open1开50%open开25%open开100%open%Wide Open VolumeVIV%开度时的风量开度时的风量Outlet Louver DamperInl
28、et Louver Damper SimilarDamper Loss风门损失风门损失Flow流量流量Apparent Fan Curve 50%open 风机曲线风机曲线 50%开度System Curve系系统曲线统曲线2 1Fan Curve 100%open风机曲线风机曲线100%开放开放Apparent Fan Curve 25%open 风机曲线风机曲线 25%开开度2Pressure压力压力Fan Power Curve风机功率曲线Power功率功率Flow流量流量Variable Pitch Vane Axial Very efficient way to trim flow
29、是调节流量非常有效的途径 Most sophisticated units can vary pitch in flight to maintain efficiency over a broad flow range大部分先进的风机装置在工作中能够改变其节距，使其在较大流量范围内均能保持其工作效率。Avoiding Losses from System Effect防止系统效应损耗What is System Effect?什么是系统效应?“Deficient performance resulting from undesirable flow conditions”“空气流动不合理导致系
30、统性能低效空气流动不合理导致系统性能低效”AMCAFan manufacturers call it that to make sureyou know that it is not the fans fault!风机制造商提出系统效应的目的，是为了使您了解系统风机制造商提出系统效应的目的，是为了使您了解系统低效并不是风机本身造成的，而是系统效应造成的低效并不是风机本身造成的，而是系统效应造成的!AMCA（译注：（译注：AMCA美国通风与空调协会）美国通风与空调协会）Types of Systems Effects系统效应的类型 Fan Inlet Fan Outlet In the duct
31、work At Silencers At Filters and Coils At System Air Inlets 风机进口风机进口 风机出口风机出口 管道系统管道系统 消声器处消声器处 过滤器及盘管处过滤器及盘管处 系统空气的进口处系统空气的进口处System Air Inlets系统空气进口系统空气进口Damaging Results of System Effect系统效应的损害性后果 Higher energy use Not enough flow/pressure Energy pulsations in fluid flow Possible poor performance
32、 of heat exchangers,duct silencers and filters 系统能耗提高系统能耗提高 系统没有足够的流量系统没有足够的流量/压力压力 在介质流通中出现能量波动在介质流通中出现能量波动 换热器，管道消声器和过滤器的性能可能非常差换热器，管道消声器和过滤器的性能可能非常差Outlet Area Velocity Profiles风机出口区域流速分布图64Blast AreaCut off送风区截面25%50%75%100%Effective Duct Length有效风管长度 OutletArea出口面积DischargeDuct出口管道Centrifugal F
33、an离心风机Axial Fan轴六风机Diagram Courtesy AMCA该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有Watch out for fans with the outlet area much larger than the blast area观察风机的出口面积远观察风机的出口面积远远大于送风面积远大于送风面积Put nothing at the outlet except a diffuser or a run of straight duct 除了按装扩压器和直管除了按装扩压器和直管段外，不允许在风机出段外，不允许在风机出风口处放置任何东西风口处放置任何东西 Outle
34、t Elbows-Centrifugal Fans出口弯管离心风机Trumpeting Elephants Not Allowed in the Plant!系统装置中不允许在出风系统装置中不允许在出风口处安装象鼻喇叭形弯管口处安装象鼻喇叭形弯管Position CPosition BPosition APosition DInletDiagram Courtesy AMCA 该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有Use the Proper Fan Configuration From the Start从开始就采用合适的风机配置Some of the many configuratio
35、ns available许多风机配置方式当中的一些配置情况许多风机配置方式当中的一些配置情况Fan Accessories风机附件AvoidOutlet DampersInlet DampersApply carefullyVIV Inlet boxesUse if possibleDiffuser防止采用防止采用出口调节风门出口调节风门进口调节风门进口调节风门小心使用小心使用可调进气叶片（可调进气叶片（VIV）进口气室进口气室如果可能，尽量使用如果可能，尽量使用扩散器扩散器(扩压器）扩压器）Diagram Courtesy AMCA 该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有Inlet Sy
36、stem Effect进口系统效应The velocity distribution on the inlet is also important风机进口的流速分布也是非常重要的风机进口的流速分布也是非常重要的RLengthof DuctFactory Designed Inlet Box工厂设计的进口气室Inlet Tapped Into Square bottom duct 进气口接入直角（90度）管道Inlet with 3-piece elbow带有3段弯管风机进口Diagram Courtesy AMCA该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有Pre-Swirl正向涡流正向涡流Co
37、unter Swirl反向涡流反向涡流Inlet Swirl进口涡流Diagram Courtesy AMCA 该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有Reducing Swirl降低涡流Turning vanes in the elbow can help reduce swirl,but.Apply Turning Vanes Carefully!Vanes can also preserve a poor velocity profile!位于弯管处的导向叶片可以位于弯管处的导向叶片可以帮助降低涡流帮助降低涡流,但是但是.必须小心使用导向叶片必须小心使用导向叶片!导向叶片还会造成不良的流导向叶片还会造成不良的流速分布速分布!Diagram Courtesy AMCA该图形为该图形为 AMCA版权所有版权所有
