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如何理解风量曲线的各项数据以及曲线含义

以一张图为例进行最快速的说明

首先,图中为两个风机的风量曲线图(一般称为P-Q曲线)。

其次,图中单位的意思,横坐标为风量(其中,一般用q表达,CFM表示的是立方英尺每分钟),纵坐标为压强(其中,一般用P表达,H2O表示的是毫米水柱,也是压强单位)

最后,曲线与纵坐标的交点:最大静压点,此图中并未达到。曲线与横坐标的交点:最大流量点。在曲线上的其他任何点,都可以叫做工况点或者工作点。对于每一个工况点,都会对应一个流量Qx和一个静压Px。那么,曲线与2个座标轴的交点,也就是最大静压点和最大流量点,有什么意义呢?最大静压点,其实是设备初风量为0的情况下测的的静压。此时,风机出口阀门为全关闭状态。大型离心风机在启动的时候,需关闭出口阀门启动,此时风机的电机出力最小,电流最低,对电网冲击最小。最大风量点,这是风机出口静压为0的情况测定的流量,此时,相当于风机出口直接连通大气,后端没有管道。这种情况会发生在离心风机直接当作排风机使用或者其他一些实际情况下,这时候风机的电机负荷最大,电流最高。而在我们一般的新风系统设计中,这2个点的参考意义不是很大。我们更关注的是曲线与管路特性曲线的交点,也就是图中所表示的曲线上的工况点C和D点。  

静压与气流的特性曲线的概念与电阻相似;当流经电阻的电流增加时,电阻的压降也随之增加。同样,当通过系统的风量增加时,系统的压降也会增加。

然而,与大多数电阻不同的是,静压与气流的特性曲线而言,压力和风量之间往往存在明显的非线性关系。例如,下图为风扇样例的压力与风量曲线,配有部分注释。最大的压力和风量点分别是图中最左边和右边的点,通常反映在给定风扇的参数数据中。

许多风扇曲线经常出现的特征是靠近绘图中间的平坦、水平或正斜区域,通常称为曲线中的“拐点”。它对应于气流从风扇叶片脱离而非在叶片周围平稳流动的操作区域。这种脱离会导致噪声水平增加,并且由于该区域的微小压力变化会导致风量出现巨大变化,因此系统的实际操作点可能既难预测又不稳定,会造成磨损加剧、机械振动和其他不良影响。鉴于这些原因,大多数风扇的首选操作范围是曲线拐点的右侧(自由流动)。  

风扇及系统曲线的非线性特性可能会产生不太直观的影响。下图为假设的系统曲线、上图所用的同一风扇曲线示例以及两个相同风扇串联、两个相同风扇并联和相同单个风扇以80%速度运行的曲线,每个场景的操作点均已圈出。常识可能认为情况应该会大致成比例——使用两个风扇会带来大约两倍的风量,或者降低风扇速度会按比例减少风量。虽然此处已证明,将单个风扇的速度调低20%会导致风量大致成比例减少,如下表所示,但将所用风扇的数量增加一倍,预计只会增加10%到17%的风量,并不会增加一倍。  

这一结果是由于所用风扇的曲线中存在宽而平的拐点区域,加上系统压力曲线上升相对较快,并且已接近单风扇情况下的拐点。虽然在此处使用单个风扇是可行的,但系统中几乎没有误差或变化的余地(如过滤器负荷)。并联使用多个风扇只是将整个风扇曲线向右延伸,让风扇曲线中的拐点穿过系统曲线;这并非出色的设计方案。将两个风扇串联使用,能够显著改善系统曲线和组合风扇曲线之间的余量,如果可以接受比单风扇方案增加一倍的部件数量和空间要求,或者需要多余元件,这也许是可行的解决方案。然而,更好的解决方案可能是寻找具有更适用于该应用场景的特性曲线的其他风扇。  

可将空气增流器安装在系统的进气或排气侧,或两者均安装。与大多数此类设计方案一样,每种各有利弊。

风扇将空气推入外壳

优点:风扇在较冷空气中运行,延长使用寿命

缺点:风扇靠近过滤器,会降低过滤器的效能和流动效率

缺点:应用外壳内气流不均  

风扇将空气抽出外壳

优点:由于增加了风扇与过滤器的距离,优化过滤效果及经过过滤器的流量

优点:便于根据排风温度进行闭环温度控制。

优点:外壳内气流更均匀

缺点:风扇在较暖环境下运行:风扇寿命缩短  

两个风扇,一推一拉

优点:冗余度:如果一个风扇发生故障,气流不会停止

优点:在保持降温效果的同时,能够降低风扇速度(对风扇寿命有利)

缺点:价格及所需空间比单个风扇高出一倍  

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