比转速NS是通风机选型和相似设计中的一个非常重要的参数量。下面先了解一下比转速的概念。
比转速——标准模型机(叶轮直径100mm)在最高效率情况下,使通风机的进口体积流量达到1立方米/秒,出口压力达到1毫米水柱时单级单吸入风机的转速,称此风机的比转速。用NS表示。
公式:
上面的公式为通风机比转速的基本计算公式,适用于标况下(如果风机在非标况下工作时或用户提供的性能是非标况下的性能时,应先将其换算成标况下后再代入上式计算)单级单吸入时比转速的求法。求出的比转速Ns为工程制单位。非国际制单位。下面再计算一下非标况下多级多吸入式通风机比转速的求法:
公式:
上式中:
n——风机转速(转/分)
n1———吸入方式,如单吸入时为1,双吸入时为2
n2———级数,如单级时为1,两级时为2,N级时为N。
另外,为了计算的方便,可以不必计算介质的密度而直接利用风机工作的介质温度来将风机在使用状态下的性能换算成标况下后来计算风机的比转速。
公式:
上式中:
t——风机使用状态的温度(℃)
由上面公式可以得出下面三条重要结论:
(1)风机的比转数反映了风机的性能参数方面的特点:比转数大表明了风机的流量大,而压力小;比转数小表明了风机的流量小,而压力大。
(2)比转数反映了风机在构造方面的特点:比转数大则由于风机的流量大而压力小,所以叶轮进口直径D1与出口宽度b2较大,而且叶轮直径D2较小。因此叶轮的形状是厚而小。随着比转数的减小叶轮形状将由厚而小变得扁而大。
(3)比转数还反映了风机性能曲线的变化趋势:比转数越小,则P-Q曲线越平坦,N—Q曲线上升较快,η—Q曲线变化越小。比转数越大,则P-Q曲线下降越快,N—Q曲线变化较缓慢,η—Q曲线变化较大。
下面就举例说明上面的解释:
例:已知4-72№12C风机当n=1120rpm时的性能为:Q=75552M3/h, P=2172Pa,如果将其换型号为9-35系列且风机性能不变时,试确定其机号与转速。
解:(一)由上面(1)中所讲可知,9-35风机在与4-72风机同性能时,其比转速与4-72风机比转速之比为:35/72=0.486,转速N=1120×0.486=544转/分。
(二)计算4-72№12C风机的圆周线速度U=3.14×1120×1.2÷60=70米/秒
(三)由公式 可求出9-35风机的外圆圆周速度U=46.7米/秒。(此公式可用压力与压系数公式使压力相等推出。上式中的压力系数根据风机型号定义中讲到的通风机第一个数字表示压力系数(新标准)乘5后化整数的概念得知:4-72的压力系数为0.4×2=0.8,9-35的压力系数为0.9×2=1.8)
(四)确定9-35风机的叶轮直径D2,由叶轮圆周速度公式可知:D2=1.6米。即改型后风机的型号为9-35№16C,转速为N=544转/分。
(五)验证性能。查9-35№16C的风机性能,没有这个机号,需用通风机的相似换算进行计算后再比较。如下:(1)先查出9-35№10C风机在960转时的******流量时的性能为Q=31250 M3/h P=2412 Pa(2)求出此风机在544转时的性能:由12公式可得:Q=17708 M3/h P=774.5 Pa (3)再由32公式求出当叶轮直径(或机号)变为1.6时的风机性能Q=72533 M3/h P=1982 Pa
(六)结果比较。与4-72№12C风机在1120转时的性能进行比较得知,两者的流量与压力相差不大,可见换算方法是可靠的。运算方式是正确的。
★ 附加说明:为什么要进行型号换算呢?其目的之一就是降低风机的转速,尤其是在高温风机的设计上,此法可以大大延长风机的使用寿命。
★ 重要结论:从上面的例题可以得出四条非常重要的结论,概括如下:
(1) 满足相同性能的风机,压力系数越大,风机的直径越大。
(2) 满足同样性能的风机,压力系数越大,风机的周速越小。
(3) 满足相同性能的风机,其转速之比就等于其比转速之比。
(4) 满足相同性能的风机,其压力系数之比与其周速的平方成反比。