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净化工程排风系统中风机的选用

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2018年04月01日  点击数:1964

 在净化工程空调系统设计中,为使有净化级别要求的室内设备热湿能及时排出,保证室内空气的品质,常设置有一定净化要求的排风系统。而排风系统中风机性能参数选用恰当与否,常常对整个净化系统调试成功与否有很大的影响。笔者曾在工作中处理过多起排风机的质量问题,由于通风机在排风系统中所处的类型与通常出厂测试状态不一致,造成性能参数的不匹配,设备与系统厂家难达成一致意见。现结合实际工程处理的情况及风机用标准化风道进行性能试验的情况,对排风机的风机选用问题进行分析。

1 排风机组的分类及构成

   在电子、医药、生物等常见的净化工程系统中,为了使洁净室内排出的各种有害物质、气体或粉尘及排出的废气等满足环保要求,可将排风系统大体划分为下列几种类型。

  (1)一般排风系统:生产辅助用室、生活用室等排出的一般废气,一般不需要处理直接排入大气。

  (2)有机气体排风系统:在生产中使用各类有机物质作为原辅材料时,将会在相关场所或设备处散发有机物质的气体,对于这类场所或设备均应设置排风装置。排风系统中的有机气体要进行相应的处理,再排入大气。

  (3)酸、碱性气体排风系统:在产品生产中时有酸性或碱性气体排出,在这类排风系统通常设置湿式洗气吸收塔,处理后排入大气。

  (4)热气体排风系统:对生产过程中的各种炉子、高温灭菌设备等均有热气排出,由于排气温度较高,有时可采用热回收等方式进行处理,若排气量较小或不便进行处理时,在采取必要的隔热措施后直接排入大气。

  (5)含粉尘的排风系统:不同的生产工艺过程中,排气中的粉尘性质、浓度均不同。对于某些含尘浓度很高时,则要使用除尘设备对排气进行过滤,满足要求后排入大气。

  (6)特殊气体排气系统:对于产生特殊气体(属于易燃易爆或有毒甚至剧毒或有腐蚀性的气体)要防止排气系统中产生化学反应,要划分排气系统,选用专用的废气处理装置,达到排放标准后排入大气。

  (7)生产工艺中有害、有毒的排风系统:在一些特殊药品(如强致敏性药物、某些甾体药物以及高活性、有毒药物)房间的排风口,应安装高效过滤器,降低污染后排入大气。

   以上几种类型排风系统选用的排风机组无外乎如下两种:(1)所配置的排风机箱内仅设置有通风机。(2)排风箱内根据需要设置相应级别的过滤、净化装置和通风机。排风机中风机提供空气流动的动力,同时,风机压力应克服从房间排风口到空气出口的阻力及房间内的压力值。

2 通风机的种类及选用

   根据风机的传动方式分为:轴流通风机和离心通风机,这两种风机在使用中有很多具体的类型,如:管道式离心风机、管道式斜流风机、房间式通风器(一般用于卫生间或排风量较小的房间)、壁式风机(常见用于大空间仓库类房间)、屋顶通风机

(安装于厂房建筑的屋面)等。用于净化系统中的通风机一般全压较大,离心通风机应用较为普遍。风机、风管的设计选择依据:

   在设计时根据工艺设备的排风量来选择通风机的通风量,其通风机的风量除应满足计算风量外,还应增加一定的管道漏风量,排风系统的漏风附加率不大于 10% 的安全裕量。

   再根据房间的通风量,和所需要的风压来选择确定风机的大小。(www.iwuchen.com)风压的大小要具体计算每段的局部压力损失。对于一般的通风系统,风管压力损失值Δ P (P a )可按下式估算:

式中:Pm为单位长度风管的摩擦压力损失,Pa/m;l 为风管的总长度,m;k 为局部压力损失与摩擦压力损失的比值。

   弯头三通少时,取 k=1.0~2.0;

   弯头三通多的场合,可取 k=3.0~5.0。

   风管的管径由通风量和风速确定。根据公式F=Q/v0(F 为风管的断面的面积;v0:风管中流速)。求出风管的面积,再根据风管的一般规格尺寸选择合适的风管尺寸。

   通风机的全压和静压:

   通风机的全压是指通风机进出截面上的全压之差。

   通风机的静压是指通风机的全压与通风机出口动压之差,即:

通风机全压、静压及动压的关系可用图1 表

3 通风机与风道的匹配

   目前,对净化工程送、回风、排风系统进行系统设计时,设计人员多根据系统需要的风量、系统的阻力提出空调系统或通风系统的风量和风压。而空调或通风机设备厂家根据风量和风压以及安装空间大小作通风机的选择。

   近几年,笔者曾在多个工程项目中处理送风量、排风量不够的问题,有一些是由于系统的阻力比通常以为的要大,但也有一部分从理论分析怎么都“想不通”的。从通风机的选用看,设计参数应该能够满足,但实际使用就是不满足。与风机生产厂家沟通,厂家都说可以将风机进行检测。由于工程项目的特点,未曾做过测试的尝试,但不止一家的风机厂家都出此言,本人做了些进一步的分析,发现有一个相同的问题,风机的使用状态与风机出厂测试的状态不一致。

   根据通风机目前现行有效的测试标准《工业通风机 用标准化风道进行性能试验》(GB/T1236-2000),通风机性能试验用的标准化试验风道有以下4 种:

   A 型装置:带有试验风室的标准方法。

   B 型装置:带有出口试验管道的标准方法。

   C 型装置:带有进口试验管道或风室的标准方法 。

   D 型装置:带有进口和出口试验管道的标准方法。

   正如风机厂家所言,因为连接到通风机出口和(或)入口的管道改变了其性能,风机检测要求在拆出系统外进行。但事实上,工程上通风机的多数安装放在系统内使用。这就说明,出现这种状况,多数为通风机与系统不匹配所造成。

   现根据某通过AMCA认证的品牌风机厂的风机选型软件,试对风机的选型做一对比。

   通风机性能参数要求:风量:4000 m3/h;全压:560Pa,选用双进风后倾离心通风机。

   图2和图3分别为以全压为准自由出口状态和接管状态下选出的风机参数及性能曲线。比较图 2和图 3 可以看出,同一风机在满足同样风量、全压要求时,风机出口有接管的,动压要比没有风管自由出口的小了近40%。

   通风机在风道所处的位置不同,通风机的动压对系统的作用会有所不同。当通风机作为排风机,出口不接风管,出口的动压不能被利用。这时,要使排风机组满足系统设计要求,应根据静压选择通风机。

   同样以上面的数据为例,说明以全压选择通风机和以静压选择通风机的区别。

   通风机性能参数要求:风量,4000 m3/h;静压,560 Pa,选用双进风后倾离心通风机。

  图4 和图5分别为以静压为准自由出口状态和接管状态下选出的风机参数及性能曲线。比较图 4和图 5 可以看出,同一风机在满足同样风量、静压要求时,风机出口有接管的,动压要比没有风管自由出口的小了近 40%。 而满足通风机同样的静压,自由出口的风机的转速要比接管道的高 1.5%。风机的吸收功率高 4.3%。而比较图 2 与图 4 可知,同样是自由出口的通风机,静压达到要求比动压达到要求,风机的转速要提高近 4%。风机的吸收功率高出 11.5%。由于风机的吸收功率的提高,所配置的电机功率亦增大一挡。

排风系统中的通风机,出风口通常为不接风管的自由状态,在选用通风机时就应该注意以上情形。这一方面需要我们设计人员提高认识,同时更依赖于通风机生产厂家的技术水平。目前国内各种厂家提供的通风机的性能曲线,多为B型状态下的数据,即按出口接管道的状态测试后推导所得,而同样的风机在管道进口、自由出口状态下(C 型),或通风机进口、出口均有管道(D 型)时是什么样的性能,由于测试条件所限,风机厂自己也未必清楚,还得通过应用才能知道。这无形中给风机的应用增添了不确定性。当然,在工程设计、设备配置阶段均会不同程度的放些余量,多少可以弥补一些不足。但在各专业都在注重性价比,层层放余量由于不经济,也就越来越少。

   目前,国内生产通风机的厂家中仍有部分未申领生产许可证,而风机厂家中通过AMCA认证的厂家不多。面对众多技术质量水平参差不齐的生产厂家,我们要保证工程的质量,除了要认真选用价格优、质量好的厂家的产品外,更要注意所确定参数的准确性。根据风管的布局准确计算各段的阻力,将通风机在风管中所处的位置,多与风机厂家沟通了解其实际性能,适当合理设置一点余量以备不测,确保工程满足要求。

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