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風機的動壓、靜壓和全壓

風機的壓力是通風系統設計、運行和優化的核心參數,直接影響系統效率、能耗和設備的選型等。風機的壓力包括動壓、靜壓、全壓幾個概念,搞清楚這個幾個壓力的概念以及如何測量這些壓力對風機的設計、選型和應用都有十分重要的作用。

風機的動壓:

氣體流動需要動能,把該動能轉化為壓力的形式即為動壓,通常用Pd來表示。由氣流速度產生,計算公式為:

1.jpg

其中:

ρ:空氣密度(kg/m3),


v:氣流速度(m/s)。


動壓反映氣流攜帶的動能,可用于推動氣體流動。動壓與氣流速度有關,速度越高,動壓越大。在風機出口處動壓較高,在管道中會因沿程阻力而降低。


動壓可以用皮托管和差壓計來測量,皮托管實際測出的是全壓與靜壓的差值。

測量動壓的時候,要按照GB/T1036或者GB/T10178來進行,對于圓形截面的風道,測點位置見下圖,并注意下面的要求:

測試點不得少于24點;

測試點應分布在至少3條直徑上,且各半徑上分布不得少于3個測試點


1.jpg


風機的靜壓:

風機靜壓是指氣體對平行于氣流的物體表面作用的壓力, 通常用PS來表示,靜壓是用來克服系統阻力的壓力。

靜壓與與氣流速度無關,主要取決于系統阻力。靜壓可以是正值,也可以是負值,比如在風機進口處可能為負壓,出口處為正壓。

靜壓是通過垂直于表面的孔測量出來的,測量孔的位置通常按照GB/T1236或者GB/T10178來進行,見下面的示意圖。測量點到風機入口截面的距離至少為風道直徑的1.5倍,到風機出口截面的距離至少為風道直徑的5倍。


1.jpg


靜壓測量的時候,測壓管需要與管壁垂直,見下圖:


1.jpg


靜壓測量根據壓力的大小,可以采用微壓計、皮托管或者U型管。


風機的靜壓升是指風機出口的靜壓減去風機入口的靜壓:

ΔPS=PS2-PS1


風機的全壓:

風機的全壓為動壓與靜壓之和,通常用Pt來表示。

Pt=PS+ Pd

全壓代表氣流的總機械能,或者是風機提供的總能量,用于維持氣流運動和克服阻力。在風機性能曲線上通常以全壓表示風機的揚程能力。

風機的全壓升是指風機出口的全壓與進口的全壓之:

ΔPt=Pt2-Pt1



動壓、靜壓和全壓三者的關系:

能量守恒關系:

風機的全壓等于動壓與靜壓之和,靜壓用于克服系統阻力,動壓用于維持氣流速度。

系統運行時的變化:

由于摩擦損失,氣流流動時,部分動能轉化為熱能,導致動壓降低,靜壓可能略有下降。


若管道變徑,比如擴管,流速降低,動壓減小,部分動能轉化為靜壓。


動壓與靜壓的相互轉化:

根據伯努利方程,在變截面風道中:


若風道截面積變小:流速增加,動壓增大,靜壓降低。


若風道截面積變大:流速降低,動壓減小,靜壓升高。



在設計風機系統的時候,要進行系統優,合理平衡動壓和靜壓,減少不必要的能量損失,如采用變徑管道、優化彎頭設計,增加導流板等。

要充分理解動壓、靜壓、全壓三者的關系,有助于正確選擇風機、優化通風系統,并提高能效。


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