根据GB/T14296-2008《组合式空调机组》定义:
组合式空调机组:由各种空气处理功能段组装而成的一种空气设备。适用于阻力大于等于100Pa的空调系统。
机组空气处理功能段:具有对空气进行一种或几种处理功能的单元体。
机组功能段有:空气混合、均流、过滤、冷却、一次和二次加热、去湿、加湿、送风机、回风机、喷水、消毒、热回收等单元体。
组合式空调机组的基本设计工况:
项目 |
供冷工况 |
供热工况 |
备注 |
干球温度℃ |
27 + 1.0 |
21 + 1.0 |
|
湿球温度℃ |
19.5 + 0.5 |
-- |
|
进水温度℃ |
7 + 0.2 |
60 + 1 |
|
出水温升℃ |
5 + 0.2 |
-- |
|
风量(m3/h) |
名义风量 |
||
出口风压(Pa) |
根据客户需要选择合适的风机 |
||
功能段 |
功能段是根据客户的要求进行匹配,无具体的设计要求。 |
标准空气状态:温度20℃、相对湿度65%、大气压力101.3kPa、密度1.2kg/m 3 的空气状态。
混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热盘管段、电加热段、加湿段、风机段、消声段等进行自由组合,对空气的进行处理,满足用户对空气洁净度和舒适度、环境噪声的需求。
按规格,机组的基本规格可用额定风量表示,见下表:
标记代号应符合下表的规定:
序号 |
分类项目 |
代号 |
|
1 |
结构形式 |
立式 卧式 吊顶式 其他 |
L W D Q |
2 |
用途特征 |
通用机组 新风机组 净化机组 专用机组 |
T X J Z |
标记示例:
ZKL5-X :表示立式新风机组,额定风量5000m 3 /h ;
ZKW10-T :表示卧式空调机组,额定风量10000m 3 /h ;
ZKD20-X :表示吊顶式新风机组,额定风量20000m 3 /h 。
噪音测试不高于下表:
额定风量/(m 3 /h ) |
机组全静压/Pa |
||||
350 |
500 |
750 |
1000 |
1500 |
|
2000~3000 |
60 |
63 |
66 |
69 |
72 |
5000 |
62 |
65 |
68 |
71 |
74 |
6000 |
63 |
66 |
69 |
72 |
75 |
10000 |
65 |
68 |
71 |
74 |
77 |
12000 |
66 |
69 |
72 |
75 |
78 |
20000 |
68 |
71 |
74 |
77 |
80 |
25000 |
69 |
72 |
75 |
78 |
81 |
30000 |
70 |
73 |
76 |
79 |
82 |
50000 |
72 |
75 |
78 |
81 |
84 |
80000 |
74 |
77 |
80 |
83 |
86 |
100000 |
75 |
78 |
81 |
84 |
87 |
160000 |
77 |
80 |
83 |
86 |
89 |
200000 |
78 |
81 |
84 |
87 |
90 |
注:风量和机组全静压在表中规定值之间,可按插入法确定。 |
换热器设计计算方法:
换热器用来实现空气与热源载体—水进行能量交换的设备,是空调末端产品中最重要的部件之一。主要构件有进出水管、集水管、铜管、翅片、U 型管、端板等,下面主要介绍表冷器大小、翅片形式、铜管大小等的选择,其结构上的知识不做介绍。
换热器的命名方法:
以换热器的中文名加三个主参数,即:换热器M*N*L,M表示换热器的排数,N表示换热器高度方向的铜管数,L表示换热器有效长度(即换热铜管长度),如:换热器 4*20*1500,表示 4 排换热器,高度方向有20根管,换热器铜管的有效长度为1500。换热器的其他构件相关尺寸都是以这三个基本参数为依据换算而来。换热器的的系列代号方法如下:(以美的为例)
完整的换热器的表示方法如下:
MK ·HRQ3Z换热器 M × N × L (换热器系列部件图样代号及名称)
MK ·HRQ3Z换热器 8 × 24 × 2015 (换热器系列部件图样代号及名称)
表示换热管规格为φ16、总水管通径为 DN65(3型管)、8排(M=8)换热管、每排管数为24(N=24)、换热器迎风面长度或换热管有效长度为 2015mm(L=2015)的左式换热器。
换热器的设计:
一、基本参数的设计:
M ,一般尽量按用户要求选择,在没有客户要求的情况下,根据 N、L的值,加上经验公式(见后)进行计算。
N 、L,根据规划的段位尺寸,保证换热器在表冷段中便于安装,且有最大的换热面积和迎风面积,具体的段位尺寸见组合空调标准段位图。
二、翅片和铜管的选择 目前有波纹片、开窗片、平片三种翅片形式。波纹片主要是与φ16铜管配套,开窗片、平片与φ9.52铜管配套。风机盘管主要采用φ9.52 铜管套平片,空调箱按风量区别,5000m 3 /h 以上的采用φ16 铜管套波纹片,5000m 3 /h以下的采用φ9.52 铜管套开窗片。
波纹片与φ16铜管换热器,特点:风阻较小,换热能力较小。开窗片与φ9.52 的换热器,特点:风阻较大,换热能力较大。平片与φ9.52的换热能力最小。
三、铜管管路的分布
根据载体—水在管路中的走向及流程分布,管路可以分为:全回路、1/2 回路、3/4回路等,目前多采用的为全回路、1/2 回路。
全回路布管方式的特点:流速较慢,管路阻力小,但换热系数小。适用于换热能力较小的机组。
1/2 回路布管方式的特点:流速快,管路阻力大,但换热系数大。适用于换热能力较大的机组。3/4 回路布管方式的换热系数介于以上两种之间。
四、换热器的经验计算公式(最后一列是以 MKZ0610 为例进行的计算):
表冷器校核计算 |
||||||
输入参数 |
||||||
序号 |
名称 |
代号 |
计算公式 |
单位 |
参数 |
|
1 |
风量 |
L |
m 3 /h |
10000 |
||
2 |
孔数/排 |
N |
孔 |
20 |
||
3 |
有肋长度 |
A 0 |
Mm |
1300 |
||
4 |
排数 |
R |
排 |
4 |
||
5 |
片距 |
T |
Mm |
3.1 |
||
6 |
进风干球温度 |
t 1 |
℃ |
27 |
||
7 |
进风湿球温度 |
t s1 |
℃ |
19.5 |
||
8 |
进水温度 |
t w1 |
℃ |
7 |
||
9 |
出水温度 |
t w2 |
℃ |
12 |
||
10 |
流程比 |
b |
2 |
|||
11 |
流通断面积 |
f 0 |
2 m |
0.000177 |
||
计算方法 |
||||||
12 |
空气质量流量 |
G |
G=1.2*L/3600 |
Kg/s |
3.33 |
|
13 |
接触系数 |
E ' |
E '=A-B*F y |
0.97 |
||
14 |
迎风面积 |
F y |
F y =0.000001*40*N*A 0 |
2 m |
1.04 |
|
15 |
迎面风速 |
V y |
Vy=L/(F y *3600) |
m/s |
2.67 |
|
16 |
散热面积 |
F |
F=R*F y *20.845 |
m 2 |
86.72 |
|
17 |
假设出风干球温度 |
t 2 ' =13 |
℃ |
13.44 |
||
18 |
假设出风湿球温度 |
t s2 ' |
t s2 ' =t 2 '-(t 1 -t s1 )*(1-E') |
℃ |
13.22 |
|
19 |
进风焓 |
I 1 |
I 1 =0.0707*t s1 ^2+0.6452*t s1 +16.18 |
KJ/Kg |
55.65 |
|
20 |
假设出风焓 |
I 2 ' |
I 2 '=0.0707*t s2 ^2+0.6425*t s2 ' +16.18 |
KJ/Kg |
37.03 |
|
21 |
冷量 |
Q ' |
Q '=(I 1 -I 2 ')*G |
KW |
62.06 |
|
22 |
析湿系数 |
ξ |
ξ=(I 1 -I 2 ')/1.01(t 1 -t 2 ') |
1.36 |
||
23 |
水流量 |
W ' |
W '=Q'/((t w2 -t w1 )*4.19) |
l/s |
2.96 |
|
24 |
水流速 |
ω ' |
ω '=W'/((N*f0)/b)/1000 |
m/s |
1.68 |
|
25 |
传热系数 |
K ' |
K '=1.163/(1/(A*Vy m *ξ n )+1/(B*ω' 0.8 )) |
W/m 2 ℃ |
73.43 |
|
26 |
传热单位数 |
β |
β=K '*F/ξ*G*c p |
1.39 |
||
27 |
水当量数 |
γ |
γ=ξ*G*cp/W '*c |
0.37 |
||
28 |
干球温度效率 |
Eg ' |
Eg '=1-e -β(1-γ) /1-γe -β(1-γ) |
0.69 |
||
29 |
需要的效率 |
Eg=(t 1 -t 2 ' )/(t 1 -t w1 ) |
0.68 |
|||
30 |
出风干球 温 度 |
t 2 |
t 2 =t 1 -(t 1 -t w 1 )Eg ' |
℃ |
13.20 |
|
31 |
出风湿球 温 度 |
t s2 |
t s2 = t 2 -( t 1 - t s1 ) *(1-E ') |
℃ |
12.97 |
|
32 |
出风焓 |
I 2 |
I 2 =0.07 0 7*t s 2 ^2+ 0 .6425* t s 2 +16.18 |
KJ/Kg |
36.42 |
|
33 |
冷量 |
Q |
Q=(I1-I2)*G |
KW |
64.09 |
|
34 |
水流量 |
W |
W=Q/((t w2 - t w1 )*4.1 9 ) |
m 3 /h |
11.01 |
|
35 |
水流速 |
ω |
ω=W/((N* f 0 )/b) |
m/s |
1.73 |
|
36 |
空气阻力 |
Hs |
Hs=a*Vy m *ξ n |
Pa |
214.31 |
|
37 |
水阻力 |
P |
P=(ρ/2)*( 0 .44*(R* b -1)+R*b * λ *A0/d)* ω 2 |
KPa |
29.75 |
|
38 |
进水管数 |
N 1 |
1 |
|||
39 |
水管通径 |
Dn |
Dn=(4*W/(3 . 14*3600 * ω *N) 0. 5 *1000 1 |
M m |
47 |
|
实际水管 取 值 |
DN |
M m |
50 |
风机和电机的设计选型:
一、风机的一些基本知识及分类
风机的定义:风机是一个装有两个或多个叶片的旋转轴推动气流的机械。主要有三个部分组成:叶轮(亦称涡轮或转子)、壳体以及驱动设备。
一般没有直联电机的风机主要组成部分:风轮、机壳、框架、轴承、轴、出风法兰(部分有),其中风轮、轴承、轴是关键的部件,需要特别注意。
风机性能参数:风量、静压、动压、功率、效率、静压效率等,性能曲线:Q(风量)- η(效率)、P(压力,包括动压、静压)-Q(风量)等,其中P st (静压)-Q(风量)曲线是风机最重要的性能曲线,也是风机选型中最重要的依据。
风机的类型:离心式,轴流式,贯流式。离心式:空气从轴向进入,径向吹出,风量较大,压力大;轴流式:空气从轴向进入,轴向吹出,风量大,压力较小;贯流式:空气在风机是两进两出,径向进径向出,再径向进径向出,风量小、压力小、噪声低。
二、离心式风机的分类和特点:
离心式风机是末端机组常用到的风机类型,另外也用到风管机,天顶机等按叶片旋转方向分类:
(1)前向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向一致,叶片宽度较小,其叶片形式有:
a 、前弯型薄叶片, b、机翼型叶片;
(2)后向离心叶轮的旋转方向与叶片的弯曲方向相反,叶片宽度大。其叶片形式有:
a 、后倾后弯叶片,b、后弯斜扭叶片。
特点:风量较大,压力大。前向离心适用于风量大,而压力相对较小的场合,比如末端产品的空调箱、风机盘管、阻力较小的组合空调、桂式空调、移动空调等;后向离心适合与风量大,压力大,比如,高阻力的组合空调,还有需要四面出风的场合,比如天顶机等。
三、轴流风机的分类和特点
轴流风机的特点:风量大,压力低,运行转速比较低,噪声大。主要用在一些通风设备中,对风量要求大,而压力要求较低的场合。比如家用空调的室外机、风冷热泵等。
其叶片形式有多种:牛角型,主要用于车间吹风;镰刀型,主要用于风冷热泵等;半椭圆性,主要用于通风,如台扇等。
四、贯流风机
贯流风机是一种用得比较少的风机,运行转速很低,压力很小,运行噪声很低。目前主要用在家用空调的室内机,但次中风机易产生一种啸叫声。让人听着及不舒服。
五、风机的选型
离心风机是末端的主要风机,选型以此为例。风机的选型需要几个基本参数:风量(m 3 /h)、静压或全压(主要是静压,单位Pa)、出风口速度(m/s)、功率,而选型的基本依据是性能曲线,最重要的是 P(静压)-Q(风量)曲线。
在进行风机的选型之前,先要了解与风机有关并且常会遇到的几个术语:静压、动压、全压、风机全压、风机静压、气体流量、风机的内部功率、轴功率、静压效率、机械效率等。
静压:静压即气流中某一点的或充满气体的空间某点的绝对压力与大气压力之压差。该点的压力高于大气压时为正值,低于环境大气压时则为负值。它同样作用于各个方向,与速度无关,是气流中潜能的量度。
动压(也称速度压):动压是将气体从零速度加速至某一速度所需的压力,与气流动能成正比。动压只作用于气流方向,并且永远是正值。其计算公式为:Pt=(1/2)ρνν
式中 V= 速度(m/s),ρ为空气密度(kg/m 3 )。
全压:它是静压与动压之代数和,它是气流中所存在的全部能量的量度。风机全压定义:风机出口平均全压与风机进口平均全压之代数差。它是风机对气体施加的总机械能的量度。
风机静压:风机静压是用于评估风机的抗阻能力。必须在某一转速下,定风量下才能根 据风机的静压高低来说明风机的抗阻能力强弱。某转速下,风量和转速有一定的关系,用 P-Q 曲线表示。
风量(气体流量):它是风机每秒钟所推动的空气立方米数(CMS),而与空气密度无关。风机的内部功率:风机的内部功率是对一个既定体积克服既定压力而运动所需的功率(有效功率或内部功率)假定其效率是100%时:静压有效功率=(Q × Pst) ÷ 1020 ;全压有效功率=(Q × Pt) ÷ 1020 ;式中 Q—空气体积,CMS,P t —全压,Pa, P st —静压,Pa 。
轴功率:它是风机实际所需的功率,因为风机实际上不能100%有效,所以比内部功率(AkW)要大,它包括:V—皮带驱动机构、附件(如轴承)和其它需要加至风机的能量。
计算公式为:W=(Q÷1020) × (Pt ÷η t)
式中:η t =风机总效率
静压效率(S.E):它是静压有效功率除以风机输入的能量。
计算公式为:S.E= 输出功率÷输入功率= (Q × Pst) ÷ (1020 × W)
机械效率(M.E):亦称作全压效率(Et),是输出能量与输入能量之比。计算公式为:M.E(Et)= (Q × Pt) ÷ (1020 × W)
以上10个术语中,其中轴功率、静压效率、机械效率(也称全压效率)这三个参数会出现在风机选型软件的性能参数表上,是对已定风量和压头的空气系统选择风机型号的重要数据。
风机选型:
风机选型的必须条件:1、性能参数和性能曲线;2、使用环境的阻力。
性能参数和性能曲线:风机性能都是用曲线表示出来的,重点是P st -Q曲线下图所示:
它能用图形方式描述整个系列风机的性能,同一种风机在三个不同转速下的性能曲线。根据设计的额定风量、要求的静压,在P st -Q曲线上选择能达到要求风机转速。同时根据功率-风量曲线选择出相对应的电机参数。
现在各个风机厂家都有自己的选型软件,选型软件上有各种风机的运行参数曲线。只需输入相关的额定值,软件都会提示有那些风机能满足要求。不管什么方式选择风,都会有二个或多个风机可满足要求,此时我们要根据功率、效率、噪声等几个空调重要的考察参数确定最佳方案。最佳风机的选择应正好在性能曲线的最高效点或在它的右边,而在P-Q曲线最高点的稍左,最终选择风机型号时经济方面(即成本控制)通常是决定因素。
注意:
a 、选择风机工作点特别注意不要在性能曲线的不稳定区域(在全压效率最高点 的左侧)择风机。
b 、在全压效率和静压效率都较高的点上去选择风机还要结合考虑其最小能耗(即轴功率)和风机的极限转速。
对于各品牌风机,应通过实验验证其宣讲的参数与实际的偏差,每个公司都会将自己的产品效率等讲得高一点。
另外,风机轴承寿命、配用的电机功率和电机极数也是风机选型需考虑的另外两个因素,对于风机而言,其实际转速在其极限转速的80%时运行并配置适当大小的传动轮可以提高轴承的寿命。而配用的电机转速与风机的实际转速有关,风机在实际运行时到底该配多少极数的电机才为合适,在电机选型中有详述。
六、风机的串联与并联选型
1 风机的串联是指当系统阻力特别大,一台通风机不足以克服时,可选用两台或以上的风机串联运行,共同克服统阻力。串联风机在系统中输送同一风量,而系统的阻力则是各台风机所克服的阻力叠加。
2 风机的并联是指当需要的风量特别大,一台风机满足不了要求时,可选用两台以上的风机安装于同一系统中并联运行,共同输气。并联风机所要克服的是同一系统的阻力,而系统中通过的风量则是并联各台风机输出风量的叠加。在空调箱中运用得很多,如10000m 3 /h的机组,其全压为400Pa,如果选用两台相同型号的风机并联输气时,单台风机的选型参数则是:风量为5000m 3 /h和全压为400Pa最终选出来的风机型号与单风机选型方法相同。
七、风机的安装方式
组合空调机组的风机和电机是一起安装在同一个风机架焊件上的,按风机的出口方式其安装方法有下图所示的四种形式:水平下送、水平上送、顶前送风、顶后送风。电机可以放在风机后面或风机的侧面安装。图离心风机的安装方式侧视图:
在投标方案的项目中,需综合考虑外接风管的方向、距离及表冷器中心位置与风机轴心位置大概在相同高度上来先择一个最佳的送风方式;在没有任何条件规定送风方式的情况下,优先选用(1)的送风方式。
1 、风机在箱体内的布置方式
对于箱体内风机位置的正确布置与否,关系到风机进风口和出风口的气流是否顺畅,如果受到一定的阻碍或限制,为了补尝由此而产生的静压损失就需要相应提高风机的转速,同时也会相应增加了风机的噪声、轴功率。
在我们常用的机组中,风机是以敞开式进风口方式安装在风机段的箱体内,有时由于安装空间有限,箱体两侧的面板很靠近风机进口,这就会限制进风空气的流动,会使风机性能和送风量有不同程度的降低,为了使风机进口和出口的气流顺畅,最大限度地减少进出口气流的压力损失,风机进风口应当保持一个最小的距离 A≥1/2D(D为风机叶轮的直径),如果只有1/3叶轮的直径,将会使用风机的风量降低10%。
※ 常规 MKZ机的风机安装正常要求为两侧进风口到边的距离≥0.75D。
2 、常用的离心风机的布置规范
(1)情况:1:单头风机(图1);(2)情况 2:双头风机(图 2);(3)情况 3:多个单头风机(图 3)。
注:L 表示风机背部宽度尺寸;D 表示风机叶轮直径尺寸。
3 、风机出风口的连接方式
当用直管送风时,建议送风管不要突然间向大截面过渡,而且推荐使用不大于 15°的变径管来实现这种过渡,从而减小能耗,这是在管道设计中常用的,目前我们公司采用软件接头,达到减振的功效。
4 、改变风机风量的方法
改变风机风量的方法常用的有如下三种:
(1)利用风机入口导向阀,这种方法降低风机能量消耗较多,初投资较省,且有较宽的调节范围。
(2)改变风机转速,如配变频器或变速电机,这种方法降低风机能量消耗最多,风量调范围宽,但初投资最高,风机容易进入不稳定区工作。
(3)利用风机出口阀门。这种方法节省风机能量很少,风量调节范围较小,易使风机进入不稳定区工作。
5 、离心风机使用的注意事项
a, 风机选型时的实际运行转速最好能在其极限转速的 80%范围内,不宜超过其根限转速的90%;
b, 当2台前倾风机并联运行时,只要系统压力稍有变化,风机运行工况容易跳到不稳定区域运行,如果配变频器调速时,变频器的电流容易超载,所以,如遇到并联风机需配变频器时,优先选用后倾风机。
八、电机的选型及应用
不同品牌的电机,其制作标准和使用条件也有所不同,除非用户要求,尽量确定一种电机为常规标准配置电机,本文例举选用的是浙江大速电机为例。
1 、常用 Y系列电机的特点
MKZ 机组常用的 Y系列的三相异步电动机,是一种全封闭自扇式鼠笼型三相异步电动机。此系列的电机具有高效、节能、性能好,噪声低、振动小,可靠性高、功率等级和安装尺寸符合I.E.C.标准和使用维护方便等优点,其防护等级为 IP44,绝缘等级为B级。
2 、电机的使用条件
(1) 不同品牌的电机其使用条件也有不相同,大多数 Y系列的三相异步电动机的使用环境温度为:-20℃~40℃,海拔:不超过1000米。
Y 系列的使用环境温度:随季节而变化,但不超过 40℃;海拔:不超过1000米。
频率:50Hz;电压:380V。
(2) 如果使用在海拔高度超过1000米以上时,由于空气较稀薄,对电机的散热不利,为延长电机的使用寿命,电机需降档使用,但如果电机是在空调箱内,且箱体内有1.2米/s 以上的气流通过电机时则不需考虑降档使用的问题。
3 、电机的绝缘等级与防护等级
3.1 绝缘等级
电机的绝缘等级是指其在耐热的温升范围工作的能力,超过规定的温升范围便会丧失应有的绝缘能力。
国标GB/T11021-2014《电气绝缘 耐热性和表示方法》电工产品绝缘的使用期受到多种因素(如温度、电压和机械的应力、振动、有害气体、化学 物质、潮湿、灰尘和辐照等)的影响,而温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素。因此已有一种实用的、被世界公认的耐热性分级方法,也就是将电气绝缘的耐热性划分为若干耐热等级,各耐热等级及所对应的温度值如下:
3.2 IP 防护等级
IP (International Protection)防护等级系统是由GB/T4208-2017《外壳防护等级(IP代码)》规定。将灯具电器依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。这里所指的外物包含工具、人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分,以免触电。
IP 代码的配置:
不要求规定特征数字时,由字母“X”代替(如果两个字母都省略则用“XX”表示)。
附加字母和(或)补充字母可省略,不需代替。
当使用一个以上的补充字母时,应按字母顺序排列。
当外壳采用不同安装方式提供不同的防护等级时,制造厂应在相应安装方式的说明书上表明该防护等级。
IP 代码各要素的简要说明见下表:
IP 代码应用举例:
以下是IP代码的应用及字母配置示例。
IP44— 无附加字母,无可选字母。
IPX5— 省略第一位特征数字。
IP2X— 省略第二位特征数字。
IP20C— 使用附加字母。
IPXXC— 省略两位特征数字,使用附加字母。
IPX1C— 省略第一位特征数字,使用附加字母。
IP3XD— 省略第二位特征数字,使用附加字母。
IP23S— 使用补充字母。
IP21CM— 使用附加字母和补充字母。
IPX5 /IPX7/IPX9—外壳标注3重标志(表示满足可防喷水、防短时间浸水又能防高温/高压喷水三种防护等级的要求)。
常规的Y系列国产电机的绝缘等级为 B级,防护等级为IP44。而进口品牌电机的绝缘等级为 F级,B级考核,防护等级为IP55。国产电机亦可定做绝缘等级为F级,防护等级为IP55的电机。
3.4 电机的安全系数 K
(1)确定风机轴功率N t 以后,查下表确定电机的安全系数K(国标规定):
风机功率kW |
安全系数K |
<0.5 |
1.5 |
>0.5~1 |
1.4 |
>1~2 |
1.3 |
>2~5 |
1.2 |
>5 ~20 |
1.15 |
>20 |
1.10 |
(2)电机实际功率N≥Nt*K;
(3)电机散热最少距离(电机尾则与面板距离)
71M~132M ,25mm;160M~250M,40mm
3.5 电机的选型方法
电机的选型与风机的选型是相互关联的,在风机选型软件的性能参数表上都有风机的实际吸收功率,选用电机的额定功率按上表选取安全系数 K,按风机的运行系数为10% 时,在选择了某一型号风机的同时,已确风机的吸收功率,利用安全系数可确定选用电机的额定功率,这与风机选型表上推荐使用的电机额定功率一般都差不多,这里没确定的是选用的电机到底是多少极数的才为合适,这也是电机选型的关键。
3.5.1 电机的启动转矩与风机的启动转矩
在确定风机型号的同时也确定了电机的功率后,要确定选用电机的极数时先要了解与电机极数有关的启动转矩。转矩也称作力的力矩。它是物体围绕一个固定的轴开始旋转所需能量的量度。
当电机启动时它需要一个相对较高的转矩,根据所驱动的机器类型,通常是满负荷转矩的1.5~2.5倍,因为机器启动的频率、温度、润滑油的数量和形式等,以及类似的可变因素都有直接的关系。在启动阶段,转矩先微降到最小,然后增加到最大,再回落到它正常运行时的转矩。
要确定所选的电机是否能提供足够的转矩以驱动风机从静止加速到运行速度而没有超过它的设计极限,首先要计算出风机的启动转矩,确定了风机的启动转矩后,所选择的电机的启动转矩必须等于或大于工作运转时的启动转矩负荷。而电机的工作运转时的启动转矩负荷与风机的惯性力矩、带轮的惯性力矩、角速度、角加速度等都有关系。
3.5.2 启动转矩的计算
1 台机组的风机要启动运转,是靠电机及皮带带动电机轮,风机轮等装置转动起来的,所以电机工作时的启动转矩均与风机的惯性力矩、两个带轮的惯性力矩、角速度、角加速度等都有关系,下面是一些力矩的计算公式:
(1)风机的惯性力矩公式:J F =PD 2 /4= m 3 (R 2 +r 2 )/2kgm 2
(2)带轮的惯性力矩公式:J FP ,J MP = m × R 2 /2kgm 2
(3)总的惯性力矩公式:J =(J F +J FP ) × (n F /n M ) 2 +J MP +J M kgm
(4)角速度公式:W = 2πn M /60 rad/s
(5)角加速度公式:α= W/t rad/s 2
(6)启动转矩公式:Ts= J × α /g kgm
上式中:
m= 惯性轮的重量,kg;
R= 惯性轮的外半径,m;
r= 惯性轮的内半径,m;
J FP = 风机轮的惯性力矩,kgm 2 ;
J MP = 电机带轮的惯性力矩,kgm 2 ;
J M = 电机的惯性力矩,kgm;
n F = 风机的转速,rpm;
n M = 电机的转速,rpm;
t S = 电机的启动时间,rpm。
由于以上的计算比较繁锁,而且很多参数需风机、电机厂家提供,不能在样本上直接找出。一般来说电机的额定启动力矩均比它工作时的启动转矩大很多,按以往的设计经验,可以简化计算,将电机与风机的转速比i设定一个定值范围来选择电机的额定转数。
★ 一般规定电机、风机的转速比 i≤2.0。
3.5.3 电机皮带轮、风机皮带轮以及皮带的选型
当一台机组的风机型号与电机型号确定以后,就可以进行电机皮带轮、风机皮带轮以及皮带的选型配置了,根据机械设计手册中的资料,常用的皮带带型有A型V带、B型V带、C型 V带、SPA 型窄V带、SPB型窄V带、SPC 型窄V带、SPZ型窄V带等,在带轮直径和电机的转速相同时,单根皮带带动的额定的功率在前面6种的带型中是由小到大的,前面三种一般适用于电机功率在5.5kW以下的较小功率的机组,后面三种的应用范围较广,一般从3.0kW 以上的机组均可使用。
MZK 机组使用的带轮型号都是SPA型、SPB 型、SPC型这三种,配用的都是窄V带,在风机和电机已选定的情况下,可以根据转速比i=n1/n2=D2/D1来进行风机轮、电机轮以及皮带的选型。
n1— 小轮的转速;
n2— 大轮的转速;
D1— 小轮的基准直径;
D2— 大轮的基准直径。
计算出i后,先确定电机轮的大小,而电机轮的大小又与带动该机组的电机额定功率、皮带根数和皮带轮的型号有关系,将这些因素确定以后,便可以进行两轮和皮带的配置了。如上例示:有一台机组的风量为31000m 3 /h,机组的全压为695Pa,用 YILIDA 的选型软件,选到的风机为SYD560K,风机的选型转速为705rpm,风机的吸收功率为9.75kW,选用的电机额定功率为15kW-6P,两轴间距为1200mm,请选择电机轮、风机轮及皮带的配置。
解答:
(1) 设计功率
由电机额顶功率P= 15kW,查机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表查得设计工况系数 KA=1.2,则设计功率 P d =K A P=1.2 × 15=18kW 。
(2)选定带型
根据功率P d = 18 kW和电机机转速n1=970r/min,由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表确定为SPA型。
(3)传动比
i= n1/n2 =970÷705=1.37
(4) 两轮的基准直径,
参考机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-2 和 22.1-13i,取小轮的基准直径D1=200mm,则大轮的基准直径为D2=iD1=1.37 × 200=274mm ,然后从常用的皮带轮品牌样本中可查得接近的 D2,假设为 D2=280mm。
(5)风机的实际转速
n 2 =(1-ε)n 1 D 1 /D 2 =(1-0.01) × 970 × 200 ÷ 280=686r/min
(6)带速
υ=πn 1 D 1 /60 × 1000=3.14 × 970 × 200 ÷ 6 × 1000=10.15m/s
(7) 确定皮带长度
按要求选取两轴中心距α=1200mm,则所需皮带的长度 L= 2α+π(D + D )/2 + (D-D)2/4α 0 =2 × 1200+3.14 × (200+280) ÷ 2 +(280-200) ÷ 4 × 1200=3154.9mm ,查机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-6,选取基准长度L d =3150mm。
(8)校核两轴实际的中心距离
α=α 0 +(L d -L do )/2 = 1200 +(3150-3154.9)/2 =1197.5mm
(9)小带轮的包角(一般要求≥120°)
α max =180°-(280-200)/α × 57.3 =180 ° -(280-200)/1197.5 × 57.3=176.17 °
(10)单根 V 带的基本功额定功率
根据 D 1 =200mm和n 1 =970r/min,由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-13iSPA型窄V带的额定功率可查得单根皮带拖动的功率P1=5.94kW。
(11)功率增量△P1
考虑传动比的影响,额定功率的增量△P1 由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-13i右侧参数可查得功率增量△P1=0.26。
(12)V带的根数
z=P d /(P 1 +△P 1 )K a K L
由机械设计手册三第22篇带、链、摩擦和螺旋传动中的表22.1-10和表 22.1-11 分别查得 包角修正系数 Ka=0.99 和带长修正系数 KL=1.04,所以
z=P d /(P 1 +△P 1 )K a K L =18÷(5.94+0.26) × 0.99 × 1.04=2.82 根,取3根。
综合上述计算可得出:
电机皮带轮为:SPA-200 × 3
风机皮带轮为:SPA-280 × 3
皮带长为:SPA3150 × 3
其配用的锥套可在相关样本中查得。
※ 为提高V带和风机轴承的寿命,宜选取较大的带轮直径,但风机轮太大时则会增加风机的进风阻力。
※ 带速υ不得低于 5m/s,为充分发挥 V 带的传动能力,应使υ≈20m/s。
4 、电机的安装方式
MKZ 机组用得较多的电机安装方式有后置式和侧置式,如下图所示。
(1) 后置式:如下图所示的电机安装在风机的后面称为后置式。
(2) 侧置式:如下图所示的电机安装在风机的侧面称为侧置式。
(3)注意事项:
a. 侧置式风机架在焊接电机安装梁时需考虑B≥1.5倍单根皮带的宽度距离。风机轮安装时尽量往里靠,电机轮安装时尽量往外靠,保持两轮的中轴线重合。风机轮的直径一般要求≤1/3D(风轮直径),极限为≤1/2D,如果>1/2D 的则要采用孔板式或肋骨式皮带轮。
b. 皮带优先选用 SPA和SPB型,根数越少越好,一般只有在电机功率≤2.2kW 或两轮中心距太小而选不到最短规格的 SPA 带时才选用 A、B、C 等型号的皮带及皮带轮。
c. 常用的皮带品牌要考虑皮带最大耐温,一般要可达90℃(通常含有耐热橡胶)。
d. 小于2(d1+d2)的意思是不希望使用皮带过长。因为皮带过长在运行中会产生煽动,特别在皮带的张力不能得到保证的情况下。一旦皮带煽动会造成传递负荷的大幅度降低,造成打滑和迅速磨损。当然实际使用中,许多条件是可以变动的。如最小0.7,如果二个皮带轮直径差得不多,包角就不是问题,那比 0.7小也可以。如果有措施防止皮带煽动,或者负荷均衡,距离大些也是可以的。
5 、双速电机的用法
双速电机是指1台电机具有2种不同的极数同时存在,该系列的电动机具有可随负载性质的要求而有级地变化转速,从而达到功率的合理匹配和简化变速系统的特点,是节约能耗的理想动力。
在使用时以转速比最大的极数来配电机风机轮,从而实现风机从高转速到低转速变化进行风量调节。
不建议用3速以上的电机来调节风量,如客户需要多级调节风量时,建议采用变频器无级调节。
6 、市场上比较常用的品牌
风机品牌:
1 )lau,美国品牌;
2 )亿利达(YILIDA0),浙江亿利达风机有限公司;
3 )新加坡的尼科达(Nicotra)、科禄格(Kruger)风机;
4 )康美风(Comifri);
5 )德通。
电机品牌:
比较好的品牌有环球电机、德胜电机、ABB 电机、西门子电机、东莞电机等现有公司使用的电机品牌:宜宾、大速等。
7 、性能和可靠性的验证
对于风机和电机的性能和可靠性验证主要是通过实验来完成。整机测试中,对于电机,需要测试发热是否符合要求(根据不同绝缘等级不同对待)。另外,电参数(功率、电流)也是主要指标,电机运行电流不能超过样本中满载电流。
对于风机,主要是验证风量、静压、噪声、振动性能是否满足要求。通过实验找出各厂家风机的实际性能与选型软件得出的有多大差距,以便指导今后风机选型。
加湿器的知识和设计选型
一、加湿器的原理及基本类型
原理:通过各种方式将水加入到空气中,保证空气的湿度和温度处于人感觉舒适,身体健康的程度。加湿器主要分为超声波型加湿器、直接蒸发型加湿器和热蒸发型加湿器。根据不同的用途又细化出很多不同的种类,目前中央空调类加湿器有:气化式加湿器、干蒸汽加湿器、高压喷雾加湿器、超高压微雾系统、电极式加湿器、电热式加湿器、气水混合加湿器、水洗喷淋系统。
二、组合空调加湿器
目前组合空调所选用的加湿器:气化式加湿器、干蒸汽加湿器、电极加湿器、电热式加湿器,可根据用户需求选用。
1. 气化式湿膜加湿器及选型
运用湿膜材料的特性,根据空气蒸发吸收湿膜材料的水分,加湿空气或使空气温度降低的原理。
(1)主要特点:
a) 等焓加湿方式;b)洁净加湿,不会产生白粉现象;c)饱和效率高,可达90%以上;d)对水质无特殊要求,自来水即可;e)加湿量可自身调节,兼做挡水板用;f) 结构简单,安装方便,无污染,使用寿命长。
(2)使用条件:
a) 环境温湿度 加湿器本体5~80度,控制器 5~50度,90RH以下;
b) 临界风速小于3.7m/s。
(3)选型步骤:
1 )加湿量G:根据空调新风量比例、室内、室外空气湿度,求出所需加湿量;
2 )湿膜的修正系数 N:根据湿膜进风口的温度和相对湿度,由湿膜温湿度系数图查出系数 N(厂家样本有相关的湿膜温湿度系图);
3 )根据湿膜面积 S,湿膜迎风面风速 V,求出所需湿膜标准加湿能力:K=(G÷N)÷(V÷2.5)÷S;
4 )湿膜厚度的选择 H:根据技术性能表查出相关型号及厚度。
2. 干蒸汽加湿器原理及选型
将加湿器蒸汽入口与饱和蒸汽源接通,饱和蒸汽在外环管内流动,对喷管进行预热,进入汽水分离器内,是饱和蒸汽中的凝结水分离,冷凝水经输水器排出。干蒸汽经喷管进行二次蒸发汽化从喷孔喷出,实现对周围空气加湿。
(1)主要特点:
a) 汽水分离彻底,不含杂质的洁净等温加湿;
b) 快速扩散管可实现空 气对均匀蒸汽的快速吸收;
c) 消声设计,使干蒸汽加湿喷射蒸汽时消音,降低噪音。
(2)使用条件:
a) 必须有蒸汽源,压表在0.02~0.4Mpa内;
b) 蒸汽源温度小于150℃;
c) 环境温度为-10℃~50℃;
d) 电源:AC220V/50Hz,波动范围-15%~+10%;
e) 疏水器:一般选用自由浮球式或倒置桶式。
(3)选型步骤
吸收距离:蒸汽冷凝、蒸汽汽化、变成湿空气的距离称为吸收距离。吸收距离的相关因素:风道的高、宽比;风道的气流速度;风道的空气温湿度;风道内布器管数目。
步骤:
a) 根据新风和房间空气的工况确定加湿量;
b) 根据室外空气的相对湿度确定进入加湿段的湿度;
c) 确定吸收距离,根据进口相对湿度和出口相对湿度,以及风道高度确定吸收距离(根据厂家提供的样本图纸);
d) 根据上述三个参数选出相应型号。
3. 电极式加湿器及选型
利用交流电能直接对自来水进行加热产生洁净蒸汽,并将蒸汽混合到空气中去,对空气进行加湿的一种设备。其特点是:在没有蒸汽源或蒸汽源太远的情况下能加湿。
(1)使用条件:
a) 水压0.1~0.35Mpa;
b) 环境温度1~40℃,环境湿度小于85%RH;
c) 水电导率125~1250us/cm 2 ;
d) 水的硬度小于30德国度;
e) 电源AC380V,50Hz。
(2)选型步骤
a) 蒸汽量的确定
蒸汽量=加湿量÷加温效率η÷保险系数γ;
η 的取值:蒸汽管道小于 1.5m,η为100%;蒸汽管道 1.5m~5m,η为 95%;蒸汽管道5m~10m,η为 90%;γ的取值:一般取为 0.8~0.9。
b) 吸收距离的确定:根据进口、出口的相对湿度,风管高度,根据厂商提供的相应吸收距离选择图确定吸收距离;
c) 根据上述参数确定加湿器型号。加湿器的种类比较多,具体类型的选用要考虑客户要求、用途等,选出比较适用而且经济的产品。
湿度对各生产行业的影响:
序号 |
行业 |
湿度要求 |
加湿目的 |
1 |
低温保鲜 |
70 ~95%RH |
保持水分含有率,抑制物质表面水分的蒸发,防止损耗,防止干裂,保持新鲜度。 |
2 |
博物馆、美术馆、图书馆 |
40 ~55%RH |
为使收藏品不变质、不变形,创造保存环境。 |
3 |
计算机房和语音播音室 |
40 ~60%RH |
维护精密机器的性能,创造舒适的室内工作环境,防止静电,延长机器的使用寿命。 |
4 |
保龄球馆 |
50 ~60%RH |
保持湿度,防止球道干裂、变形。 |
5 |
大棚栽培 |
70 ~90%RH |
创造适合栽培过程的湿度环境。 |
6 |
爆炸物防火厂房 |
70 ~60%RH |
防止产生静电、防止爆炸。 |
7 |
医药厂房 |
40 ~50%RH |
保持药品质量。 |
8 |
手术室 |
40 ~60%RH |
抑制细菌数增多、创造良好的治疗环境。 |
9 |
印刷 |
60 ~65%RH |
保持纸张的含水率、使之不变形,防止静电。 |
10 |
纺织 |
50 ~85%RH |
防止断线、保持产品质量,防止产生静电。 |
11 |
食品加工 |
50 ~75%RH |
保证质量、创造适度的发酵条件,防止静电。 |
12 |
涂装厂房 |
≥60%RH |
增加漆对金属的附着力,消除静电。 |
13 |
精密机械加工 |
40 ~65%RH |
提高产品加工精度。 |
14 |
电子厂房 |
40 ~60%RH |
防止静电、延缓电子元器件的老化过程。 |
15 |
塑料厂 |
50 ~60%RH |
提高产品质量、提高合格率。 |
16 |
卷烟厂 |
60 ~75%RH |
减少烟叶破碎,满足生产工艺要求。 |
风阀及电动执行器的设计选型:
风阀通过改变通风口面积,用来调节通过风口的风量。
风阀的种类:
多叶对开阀(人字阀),多叶片间采取相向对开连动结构,操作便捷。选型时可根据风口尺寸自由选择。
圆形对开阀,通过调节中心螺杆改变两半活门的开合大小,达到调节过风面积和流量。根据圆形风口面积选择半径大小的圆形对开阀。
矩形多叶风量调节阀,用于空调及一般通风系统的主支管的风量调节。
特点:叶片开度有指针显示,易操作调空,阀门开度可实现无级调节,准确灵活。
电动风量调节阀,用于空调及一般通风系统的主支管的风量调节,叶片开度有指针显示,电动控制自动调节。
风阀的选型:风阀的尺寸必须与组合空调的进风和出风口相匹配,保证安装缝隙无漏风现象,可调范围是风量的0~100%。
过滤器的知识和设计选型:
根据被处理后空气的洁净程度被处理空气的要求,且组合空调机组常用空气过滤器:超底洩漏滤网(ULPA FILTER)、高效率空气过滤器 (HEPA FILTER)、中性能空气过滤器 (MEDIUM FILTER)、初级空气过滤器 (PRE FILTER)。各等级及相关参数如下表:
滤网等级 |
适用灰尘粒径 (μm) |
适用灰尘 (mg/H3)( |
压力损失 (mmAq) |
捕集效率(%) |
滤材 |
主要用途 |
初级滤网 PRE FILTER |
≥5 |
0.1-0.7 |
3-20 |
70~80 ( 重量法) |
合成纤维 |
外气处理 空调箱前端 |
中性能滤网 MID FILTER |
≥1 |
0.1-0.6 |
8-25 |
60~95 (比色法) |
玻璃纤维 合成纤维 |
高效滤网前端 循环空气前端 |
准高效率网 E-HEPA FILTER |
≥0.3 |
≤0.3 |
15-35 |
≥95 (0.3μm DOP) |
玻璃纤维 |
Class 100~10000 无尘室最终滤网 |
高效率网 HEPA FILTER |
≥0.3 |
≤0.3 |
25-50 |
≥99.97 (0.3μm DOP) |
玻璃纤维 |
Class 10~10000 无尘室最终滤网 |
超底洩漏滤网ULPA FILTER |
0.1-0.3 |
≤0.1 |
25-50 |
≥99.995 (0.3μm DOP) |
特殊玻璃纤维 |
Class1~10 无尘室最终滤网 |
高效率空气过滤器捕集尘埃原理:
高效率空气过滤器一般称为 HEPA FILTER和ULPA FILTER也可称为绝对过滤器 Absolute Air Filter,此类过滤器通常用于终端之位置,其过滤对象为低浓度之微细粒子,且具有级高之捕集效率是维持无尘室内洁净度最重要的过滤器,其捕集尘埃之原理如下:
滤过原理(Filtration);扩散捕捉原理(Diffusion);冲突原理(Impact)或称惯性原理(Inertia)。
滤过原理(Filtration):尘埃粒子通过滤材时,其大于滤材线维与线维之间距的例子被阻挡,也就是尘埃粒径大于间距就会有过滤效果。
扩散捕捉原理(Diffusion):粒径之微尘,由于布朗运动、重力、离子化等原因,在线维表面磨察通过,此时发生静电,尘埃即会附著于线维上达到捕集作用,其通过滤材风速越低,粒径越小,其效果越佳。
冲突原理(Impact):空气在滤材线维间流动时,因粒子之流动惯性力作用,急速冲击于线维表面而附著,其通过滤材风速越快,效果越佳。
整体捕集效率:
冲突原理对于微尘粒径>0.1μm以上者其捕集效率最高;扩散捕捉对于微尘粒径≦0.05μm以下之粒子具有较高之效率;而滤过原理则在三种捕集原理中,其捕捉之效率较低,由此可知高效率过滤器之整体效率。
组合空调过滤器选择的一般准则:
a) 进风口与换热器之间设置初效过滤器;
b) 出风口前,及组合空调机组末端设置高效过滤器;
c) 如果客户对空气质量有更高要求,在初效后可设置中效过滤器,末端设置超底洩漏滤网。
过滤器的尺寸大小准则:
a) 选用以有的尺寸规格设及过滤器框架;
b) 满足加工需要的前提下,尽量增大过滤器有效面积。
组合空调的过滤器是为了改善空气质量,增加人的舒适度,其选择可以灵活运用,满足用户需求,满足经济效益即可。
过滤器效率对照表:
工程中常用中国(GB/T14295)或欧洲(CEN)作效率指示。
消音器知识和设计选型
一、消声器的设计原理
微孔板吸声结构的原理:在板厚小于1.0mm 的薄板上穿以孔径小于等于1.0mm 的微孔,穿孔率为1~5%,后部留有一定的厚度(5-20cm)空气层,该层不填任何吸声材料,这样即构成了微穿孔板吸声结构。它是一种低声质量,高声阻的共振吸声结构,其研究表明,表征微穿孔板吸声特性的吸声系数和频带宽度,主要由微穿孔板的声质量m 和声阻r来决定,而这两个因素又与微孔直径d及穿孔率p有关。微穿孔板吸声结构的相对声阻抗 Z(以空气的特性阻抗ρC 为单位)用式:
(1)计算:
Z=r+jwm=jctg(WD/C) (1)
式中:
ρ-空气密度(kg/cm 3 );C -空气中声速(m/s);D -腔深(mm);
m - 相对声质量;r-相对声阻;w-角频率,W=2πf(f 为频率);
而r和m 分别由式(2)(3)表达:r=atkr/d 2 p (2)
m=(0.294) × 10 -3 tkm/p (3)
式中:
t- 板厚(毫米) d-孔径(毫米) p-穿孔率(%)
kr- 声阻系数kr=(1+x 2 /32) 1/2 +(2x) 1/2 /8 × d/t
km-- 声质量系数km=1+{1+[1/(9+(x 2 /2))]}+0.85d/t
其中 x=ab f,a 和 b 为常数,对于绝热板a=0.147,b=0.32;对于导热板 a=0.235,b=0.21。声吸收的角频带宽度,近似地由 r/m 决定,此值越大,吸声的频带越宽。
r/m=(l/d 2 ) × (kr/km) (4)
式中 l-常数,对于金属板l=1140,而隔热板l=500。上式也可以用式(5)表达:
r/m=50f((kr/km)/x 2 ) (5)
而 kr/km 的近似计算式为:kr/km=0.5+0.1x+0.005x 2 (6)
利用以上各式就可以从要求的 r、m、f 求出微穿孔板吸声结构的 x、d、t、p 等参量。由于微穿孔板的孔径很小且稀,基声阻 r值比普通穿孔板大得多,而声质量 m 又很小,故吸声频带比普通穿孔板共振吸声结构大得多,一般性能较好的单层或双层微穿孔板吸声结构的吸声频带宽度可以达到 6~10个1/3信频程以上。这就是微穿孔板吸声结构最大的特点。
共振时的最大吸声系数α 0 为α 0 =4r/(1+r) 2 (7)
具体设计微穿孔板吸声结构时,可通过计算,也可查图表,计算结果与实测结果相近。在实际工程中为了扩大吸声频带的宽度,往往采用不同孔径、不同穿孔率的双层或多层微穿孔板复合结构。
二、微穿孔板理论在抗喷阻消声器设计中的应用:
利用微穿孔板声学结构设计制造的消声器种类很多,主要型为抗喷阻型消声器。该型式消声器是用不锈钢穿孔薄板制成,穿孔板后的空气层内填装吸声材料。利用吸声材料的阻性吸声原理,进一步达到降噪消声的作用,其吸声系数高,吸收频带宽,压力损失小,气流再生噪声低,且易于控制。为获得宽频带高吸收效果,一般用三级微穿孔板结构。微穿孔板与外壳体之间以及微穿板之间的空腔尺寸大小按需要吸收的频带不同而异,低频腔大(150~200mm),中频小些(80~120mm),高频更小些(30~50mm),双层结构的前腔深度一般应小于后腔,前后腔深度之比不大于1:3,前部接近气流的一层微穿孔板穿孔率应高于后层,为减小轴向声传播的影响,可在微穿孔板消声器的空腔内每隔500mm左右加一块横向隔板。试验证明,微穿孔板消声器不论是低频、中频、高频消声性能实测值比理论估算值要好。且消声量与流速有关,与消声器温升无关,当流速达到70米/秒时,一般其它型式消声器已无法解决噪声问题,而微孔型消声器可承受70m/s气流速度的冲击,仍有15dBA以上的消声器。这也是微孔消声器优于一般消声器一个重要特点。组合空调中,一般采用抗阻性消声器中的微穿孔消声器,根据组合空调的结构,设置专门的消声段,根据组合空调的宽度和高度尺寸选择消声器的尺寸,然后将几个消声器连接在一起,安装在消声段内。
减震器的知识和设计选型:
一、减振器的种类和特点
以某减振器厂为例,种类为JN 和JTS 两种系列,均为防剪切弹簧减振器。
(1)JN系列的特点是:体积小、外表美观、安装方便,用于小载荷的机组,是较理想的小型防剪切弹簧减振器,适用于≤15000m 3 /h的机组,如下图所示:
具体尺寸参数如下表:
型号 |
载荷(kg) |
变形量(mm) |
外型尺寸 |
||
H( 弹簧高度) |
W( 弹簧外径) |
S( 螺纹规格) |
|||
JN-6 |
6 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
JN-8 |
8 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
JN-10 |
10 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
JN-12 |
12 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
JN-15 |
15 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
JN-20 |
20 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
JN-140 |
140 |
25 |
55 |
45 |
M12*150 |
橡胶垫 |
|||||
型号 |
邵氏硬度° |
外型尺寸(mm) |
|||
H |
B |
φD |
W( 厚度) |
||
橡胶平垫 |
50 ~80 |
85( 长) |
85/175( 宽) |
20 |
|
橡胶圆垫 |
50 ~80 |
40( 外径) |
8( 中心孔径) |
15 |
(2)JTS系列的特点是:全封闭式新型弹减振器,具有好固定、安装方便;底部有橡胶垫,从而起到双重减振的效果,适用于>15000m 3 /h的机组,如下图所示:
具体体参数如下:
二、减振器的数量及型号的确定
一个风机架焊件到底要选用几个减振器,按如下规定进行确定:
(1)后置式风机架,按风机架的长度 L分三种情况:
a) 当L≤1.5m时,选用4个减振器;每个减振器承受重量的计算方法:
假设:风机重量为G1=110KG,电机重量为G2=140KG,电机皮带轮G3=2.5KG,风机皮带轮G4=2.5KG,其余零件重量为 G5=10KG;风机底座长1490,宽814,高80。
根据底座长度选择4个减振器,每个平均承受重量为G:
G= (G1+G2+G3+G4+G5+G6)*1.1÷4=67KG
减振器的选择:根据实际情况,靠电机皮带轮测较重,所以选择两个JN-80,选择两个JN-70,安装时注意相同载荷型号的减振器应成对角。分布图如下图所示:
b) 当1.5m<L≤2.2m 时选用6个减振器
6 个减振器的计算选型方法与4个相同。假设计算减振器平均载荷为B kg,可选用 3个比B kg大一级的A kg的减振器。安装方法为:在靠近电机轮侧及其斜对角位置安装载荷为A kg的减振器,其它3个B kg的减振器安装在剩下的三个位置,如下图所示:
c) 当 L<2.2m以上时选用8个减振器。如下图所示:
选用8个减振器的后置式风机架,一般来说要大风量的机组才会使用,此时风机与电机的重量相差不是很大,假设B kg载荷的减振器为平均值,侧可选用4个B kg 和4个比B大一级的A kg载荷的减振器,其安装图示如下所示。
(2)侧置式风机架,按风机架的长度 L分两种情况:
a) 当 L≤1.5m时,选用 6 个减振器;
选用6个减振器的侧置式风机架,假设减振器平均值为B kg,则可选用4个 B kg 载荷的减振器和2个大一级的A kg载荷的减振器。其布置如下图:
b) 当L>1.5m时选用9个减振器。其选用方法与前面提到的相同。
选用9个减振器的侧置式风机架,假设选出的减振器平均值为B kg,则可选用 6个 B kg载荷的减振器和3个大一级的A kg载荷的减振器。其布置如下图的图示。
三、使用时的注意事项
(1 )减振器的选型可在其平均值的±5% 摆动,一般减振器的选型裕量为10%(除了风机架焊件的重量需要计算外),选型过大或过小均会影响其减振效果,失去减振作用使风机的运行噪声增大。
(2 )减振器的安装位置比较关键,如发现安装后风机架不平衡时,应及时调整其安装位置,直到风机架处于水平位置。
四、运输防震措施
机组的风机架安装在减振器之上是为了减小风机运行时的振动和噪声,但在机组出货运输过程中,由于各个地方的路况不相同,有些路况比较恶劣,如果风机架在运输过程中不作任何保护措施的话,风机架可能会从减振器上脱落或损坏减振器。
对于JN、JTS型可使用运输固定件:运输固定件用3.0的热轧板制成Z形,一端固定在减振器顶部的轴心上,另一端固定在减振器垫梁上,每个减振器配用一个运输固定件。
转轮热回收装置的知识和设计选型:
工作原理:不断转动的转轮作为蓄热/蓄冷芯体,新风通过转轮换热器的一个半圆,而同时排风逆向通过转轮的另一个半圆。新风和排风以这种方式交替逆向通过转轮,同时排风将热量释放到蓄热/蓄冷芯体。
冬季,当过冷的新风接触到热的蓄热芯体时,由于温差的原因,确保了热量从蓄热芯体中释放到新风中。新风通过蓄热的转轮被一直加热。同时相反的方向,排风将热量持续的释放到蓄热芯体中。在夏季运行过程中,是相反的处理过程。
全热型转轮中,另外也确保传递湿度,从气流中分离出来的水分,进入蓄热芯体的吸湿涂层,当转轮转到另外的气流时就把水分释放出来。
冬季,排风中的水分压力比蓄热芯体中的要高,从而使水分能从排风中释放出来进入蓄热芯体的吸湿涂层。随着转轮的转动,这一轮段转入新风逆向进入的半圆部分,新风的水蒸气分压力比复合纤维里面的低,从而使水分从蓄热芯体中释放到新风中。
以某品牌全热交换器的选型为例来说明转轮的选型设计计算:设计参数:
新风:处理风量4500m 3 /h,干球温度95℉(35℃),湿球温度 75℉(24℃);
回风:处理风量4500m 3 /h,干球温度75℉(24℃),湿球温度 62.5℉(17℃);
空气流量比(A.R.):1.0。
假设选择一台ECW544,从其模型数字表上可得压力为 0.86 英寸水柱(2.1844mmH2O) 设计参数中新风、回风流量是平衡的(当设计参数不平衡时,必须先假设平衡再加以校正),参照样本图表可得我们需要的潜热、显热和全热效率:
潜热效率 68%;全热效率 71%;显热效率 72.5%。
确定精确的送风和回风状态点,修正方程:
ε=(M e /M min )*(X 4 -X 3 )/ (X 1 - X 3 )
ε=(M S /M min )*(X 1 -X 2 )/ (X 1 - X 3 )
其中:(1为室外新风,2 为室内供风,3 为室内排风,4 为废气排除)
ε=显热、潜热、全热效率;
X= 显热效率中的干球温度、潜热效率中的干球温度和全热效率中的焓值;
M e 排风中单位时间的干空气流量;
M S 送风中单位时间的干空气流量;
M min 两个流量中的最小值;
这样我们就可以确定出送风状态。干球温度可以通过显热效率估算出来:
ε=(M S /M min )*(X 1 -X 2 )/ (X 1 - X 3 )→T2=(M min /M S )*ε*(T 3 -T 1 )+T 1
=4500/4500*0.725* (75-95)+95=80.5℉
同样送风中的含湿量可用潜热效率计算出来,送风状态含湿量可用如下公式表示:W 2 =(M min /M S )*ε*(W 3 -W 1 )+W 1 =4500/4500*0.68*(64-99)+99=75.2gr
则送风状态:干球温度80.5℉,含湿量75.2gr(4.87g)。同样可得出排风状态:干球温度 89.5℉,含湿量 87.9gr(5.69g)。
框架防冷桥原理介绍:
一、原理
冷桥就是一种热传导系数很低的途径,也可以说一种介质。框架防冷桥技术的基本原理是将铝合金型材分成内外两个整体看待,两者之间利用种特殊配方的高分子绝缘聚合物与断热胶进行结合。从而,在铝合金型材的内外侧之间形成有效断热层,使通过铝合金框架型材散失热量的途径被阻断,达到高能效的断热目的。
二、运用
目前,所用的高分子聚合物是聚氨脂,聚氨脂的导热系数很小,它能保证从内 层铝合金导出的热量经过它后,在外层铝合金表面很快散开,不致于因为环境温度高而在外层铝合金表面形成凝露水。
组合空调中,使用的面板也是采用防冷桥措施,通过聚氨脂发泡在面板的内外层钣金中形成冷桥,达到阻断热量散失的效果。
挡水板的设计选型方法和工作原理:
根据挡水板的材质及工用,挡水有很多种类:
1 、镀锌板挡水板
1) 简捷、高效的汽水分离装置,将挡水板按一定的距离组装。迎风放置,含水雾的空气流过挡水板组成的波形通道后,即将空气中的水滴截流下业,保持空气的湿度,又不会过水。
2) 挡水板置放于空调系统的喷淋排管之后,作汽水分离装置。
3) 在去温系统中置于表冷器之前,作汽水分离装置。
4) 是空调系统中必不可少的重要构件,广泛应用于棉纺、毛纺、服装、化纤、针织、船舶、化工、地铁、工厂、体育场馆、商场、电影制片实验室等行业。
2 、ABS 挡水板
1 )以 ABS树脂为主的 ABS 挡水板:全部使用进口的 ABS工程塑料加入其他辅料;通过改性处理,保持了挡水板有适宜的刚性、抗冲击性、耐老化耐腐蚀等优点。
2 )根据组合空调的空间尺寸,可以任意确定挡水板的长度。
3 )工作范围:ABS挡水板可在 90℃--30℃的环境温度内连续正常工作。
3 、玻璃钢、不锈钢挡水板:其作用和安装位置与镀锌板挡水板一致,只是根据用户需要选型。可以根据不同的使用场合及用户的要求,来选择挡水板的类型。目前使用的较多的是镀锌板挡水板。
一般组合式空调箱在盘管迎面风速大于2.75米/s,需加装挡水板。
均流段:
作用:均匀气流,检修;
均流段长度:一般为600-1000mm。
常见均流段置于风机段后面,均匀风机出风口的气流。
常见功能段布置:
注:
只要风机段后有功能段就必须有均流段或出风段;
如有较高净化要求,将中效过滤段放在风机段后;
对于每一个配件,都要考虑检修(即:考虑维修门)。
组合式空调箱的控制:
空调箱控制,主要对其各组成部件进行有效控制,包括:洁净度控制;压力控制;温、湿度控制;空调箱风阀控制。
1. 洁净度控制
洁净度控制即为外气粒子控制,空调箱通过对空气过滤,以实现空气的洁净度,通常有:初效滤网、中效滤网、高效滤网。
初效滤网:主要用来过滤大气中1um以上的粗尘粒子;
中效滤网:主要用来过滤大气中1um以下的粗尘粒子;
高效滤网:主要用来过滤大气中0.5um以下的微尘粒子;
空调箱控制系统,在滤网两侧安装差压开关,对滤网的污染程度进行实时报警,当滤网两端差压超过设定值时,会在现场及中央计算机组态界面进行报警,及时提醒工作人员更换滤网,减少系统压力的损失。
相关仪表:
2. 压力控制
空调箱风压的形成是由送风风机完成的,其控制系统对风机主要状态进行监视,并对执行部件进行实时控制,系统分手动模式和自动模式。
1 )手动模式
现场开关打到手动模式,现场启动/停止系统,并可现场设定变频器的运行频率。
2 )自动模式
中央计算机通过组态软件,对系统的手动/自动状态、运行状态、故障状态及变频器运行状态、故障状态、运行频率进行实时监视,并进行历史存储。可远程启动/停止系统、调整变频器运行频率。在空调箱出风口安装一只静压传感器,测量出风静压,与设定值进行比较,进行实时PID控制,使出风静压维持在设定范围内。
注:出风静压的设定值需根据室内的压力需求,减去相应的压损,计算而得。
3. 温湿度控制
空调箱的出风温、湿度是通过冷热盘管及加湿器实现的,首先,在机房内安装外气温湿度传感器,测量外气温湿度,根据外气绝对湿度分冬季、夏季模式进行自动控制。根据室内条件,假设为:A℃/B%,查焓湿图可知相应的绝对湿度C g/kg ,当外气绝对湿度大于等于C g/kg时,按夏季模式进行控制,小于C g/kg时,按冬季模式进行控制。
1 )夏季控制模式
假设外气条件如下:A1℃/B1%。
夏季模式控制时,预热盘管关闭,根据冷量的需求,开启预冷盘管、再冷盘管,进行降温除湿,直到绝对湿度降至C g/kg,开启再热盘管升温至室内要求温度,以达到洁净室内要求条件。如下图:
说明:温、湿度设定值根据室内条件计算。
2 )冬季控制模式
不同的加湿型式,其温温度控制也有所不同。
(1) 水雾加湿模式(包括水洗加湿及二流体加湿):
假设室外条件为:A2℃/B2%
查焓湿图知:
C g/kg/100% 时的焓值为Dkj/kg;
首先开启预热盘管,升温至焓值为:D kj/kg,然后进行水洗加湿,等焓加湿至饱和,启动再热盘管,升温至室内温度,以达到洁净室内要求温湿度。如下图:
说明:在空调箱水洗加湿段前,安装焓值传感器,控制热盘管控制阀,使温度升到要求焓值。
(2)蒸汽加湿模式
包括:蒸汽加湿、电热加湿、电极加湿。
A 、蒸汽加湿:在空调箱出风口安装温湿度传感器,测量空调箱出风温度及湿度,通过调节热水盘管控制阀,比例控制热水量,以达到室内要温度;通过调节蒸汽控制阀,比例控制加湿量,以达到室要要求湿度。
B 、电热加湿:在空调箱出风口安装温湿度传感器,测量空调箱出风温度及湿度,通过调节热水盘管控制阀,比例控制热水量,以达到室内要温度;通过调节加热棒电压,比例控制加湿量,以达到室要要求湿度。
C 、电极加湿:在空调箱出风口安装温湿度传感器,测量空调箱出风温度及湿度,通过调节热水盘管控制阀,比例控制热水量,以达到室内要温度;通过调节电级电压,比例控制加湿量,以达到室要要求湿度。
4. 空调箱风阀控制
空调箱风阀设置与空调箱型式相关,一般有新风阀,回风阀,排风阀,送风阀。
1 )新风空调箱风阀控制
新风空调箱一般只设置送风风阀,不设置进风风阀。风机运行状态与风阀连锁,风机启动时,先打风阀,风机停止时,后关闭风阀。
2 )带回风空调箱风阀控制
带回风空调箱设置新风风阀、回风风阀和送风风阀。
A 、新风阀与回风阀实现反比例互锁;
B 、回风阀、新风阀及送风阀与空调箱风机互锁,风机启动时,先打风阀,风机停止时,后关闭风阀。
3 )变新风比空调箱风阀控制
变新风比空调箱设置新风风阀、回风风阀和送风风阀。
A 、新风阀与回风阀实现反比例互锁;
B 、排风阀与排风机运行状态互锁,排风机启动时,先打排风阀,排风机停止时,关闭排风阀;
C 、回风阀与排风阀反比例互锁;
D 、回风阀、新风阀及送风阀与空调箱风机互锁,风机启动时,先打风阀,风机停止时,后关闭风阀。
5. 水洗加湿系统控制:
1 )水洗加湿控制系统组成:水洗加湿系统由加压泵、喷嘴、补水阀、排水阀、管路组成。
水洗加湿控制系统主要有:
①加压泵控制:启动/停止控制、运行状态、故障状态、手动/自动 状态监视;
②补水控制:在水槽内安装液位计,根据液位高低控制补水阀进行补水;
③排水控制:在水槽内安装导电度计,根据测量值控制水洗系统排水。
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