基于气体温升的风机流量与效率测试方法与流程

1.本发明涉及风机流量与效率的测试方法。


背景技术：

2.在生产工艺中，能够精确的确定风机的流量与效率对于优化生产工艺，提高生产效率以及降低能耗有着很重要的作用。
3.现在常用的风机流量测量方法是基于速度场法，即在风机的进口或出口风道的某个位置，采用网格法测量出该处风道截面的气体平均速度，利用截面面积乘以平均速度的方法计算出风机的体积流量。风机效率的测量一般是下述公式计算：
[0004][0005]
式中：v——风机的体积流量，m3/s
[0006]
δp——风机进出口全压差，pa
[0007]
w——输入给风机的轴功率，w。
[0008]
采用上述方法，在风道内流场较为均匀时是比较精确的。但是很多时候系统设施时为了减少占地面积，往往结构比较紧凑，所以风道弯管较多，对内部流场的均匀性影响很大，比如存在较大的速度梯度，或者局部有漩涡或回流现象，因此对测试截面的选取带来了显著影响。如果测量截面不能够满足精确测量的要求，会给流量以及效率的测量带来较大的误差。


技术实现要素：

[0009]
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于温升的风机流量与效率的测试方法。
[0010]
本发明采用的技术方案为：
[0011]
一种基于温升的风机流量与效率的测试方法，通过测量风机进出口处气体的温度、环境压力与风机出口压力，同时测量出输入风机的轴功率，通过求解方程的方法来计算出风机的流量，进而计算出风机效率。
[0012]
本发明原理明确，测试过程简单，易于为运行人员掌握。
附图说明
[0013]
附图为本发明的系统示意图。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0015]
附图标记说明如下：
[0016]
1——风机 2——风机进口 3——风机出口 4——电动机 5——传动装置
[0017]
如图1所示的实施例中，通过对风机1的能量分析，可以建立其能量守恒公式：
[0018][0019]
式中：wc——风机1的输入功率，w
[0020]
m——气体质量流量，kg/s
[0021]
t2——风机出口3处气体温度，k
[0022]
t1——风机进口2处的气体温度，k
[0023]
u1——风机进口2处气体平均速度，m/s
[0024]
u2——风机出口3处气体平均速度，m/s
[0025]
g——重力加速度，kg.m/s2[0026]
z2——风机出口2处高度，m
[0027]
z1——风机进口1处高度，m
[0028]cp
——气体的定压比热，j/(kg.k)
[0029]
h——风机1表面与周围环境大气的平均换热系数，w/(m2.k)
[0030]
s——风机1表面面积，m2[0031]
t——风机1表面平均温度，k
[0032]
t0——周围环境大气温度，k
[0033]
σ——斯忒藩-玻耳兹曼常量，即黑体辐射常数，其值为5.67
×
10-8
w/(m2.k4)
[0034]
ε——风机1表面平均发射率
[0035]
其中：
[0036]
u1＝m/(ρ1s1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0037]
式中：ρ1——风机进口2处气体密度，kg/m3[0038]
s1——风机进口2处截面积，m2[0039]
风机进口2处空气密度为：
[0040]
ρ1＝p1/(rt1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0041]
式中：p1——风机进口2处气体绝对压力，pa
[0042]
r——气体常数，j/(kg.k)
[0043]
u2＝m/(ρ2s2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0044]
式中：ρ2——风机出口3处气体密度，kg/m3[0045]
s2——风机出口3处截面积，m2[0046]
风机出口3处空气密度为：
[0047]
ρ2＝p2/(rt2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0048]
式中：p2——风机进口3处气体绝对压力，pa
[0049]
将式(4)代入式(3)、式(6)代入式(5)，然后再将式(3)及式(5)代入式(2)可以得到关于气体流量的一元三次方程：
[0050][0051]
风机1的输入功率可以采用轴功率表直接测量或者采用下式计算：
[0052]
[0053]
式中：wn——电动机4额定功率，w
[0054]
w0——电动机4空载功率，w
[0055]
w1——电动机4的实际输入功率，w
[0056]
ηn——电动机4额定效率
[0057]
ηm——电动机4与风机1之间的传动装置5的传动效率，如果是轴直连方式，传动效率可取100％。
[0058]
在精度要求不高时，风机1的输入功率采用下式计算：
[0059]
wc＝ηmηnw1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0060]
对于式(7)，风机1的入口截面积s1、出口截面积s2以及表面积s均可以通过查风机1的设计参数取得；通过在风机进口2及风机出口3处安装温度表及压力表，可以将风机进口2及风机出口3处气体的温度t1、t2及压力p1、p2测量出来；风机1表面平均温度t与环境大气温度t0也可以测量出来，表面平均对流换热系数h可以查相关标准计算出来，表面平均发射率ε可以查阅相关资料。在风机1表面保温良好时，可以认为t＝t0；同时利用功率表将电动机4的输入轴功率w1测量出来，即可计算出风机1的输入轴功率wc。流经风机1的气体如果是单质气体，其定压比热、气体常数可以查询有关资料获得；如果是混合气体，其定压比热、气体常数可以通过直接测量的方式获得，或者根据各单质气体所占的质量百分比进行计算，计算方法如下：
[0061]
混合气体的定压比热为：
[0062][0063]
式中：c
pi
——混合气体中第i种单质气体的定压比热，j/(kg.k)
[0064]di
——混合气体中第i种单质气体所占的质量百分比，％
[0065]
混合气体的气体常数采用下式计算：
[0066][0067]
式中：ri——混合气体中第i种单质气体的气体常数，j/(kg.k)
[0068]
这样通过对式(7)进行求解，即可计算出风机1的流量。
[0069]
风机1相当于一台增压比较低的压气机，其效率等于气体的理想压缩功耗与实际压缩功耗的比值，于是风机1的效率为：
[0070][0071]
式中：k——气体的比热比，对于混合气体有：
[0072][0073]
式中：ki——混合气体中第i种单质气体的比热比，单质气体的比热比可以查询有关资料获得。
[0074]
式(12)中的其余参数计算如下：
[0075]
风机出口3处气体全压为：
[0076]
[0077]
风机进口2处气体全压为：
[0078][0079]
风机出口3处气体总温为：
[0080][0081]
风机进口2处气体总温为：
[0082][0083]
利用式(12)～式(17)即可计算出风机1的效率。