羅茨鼓風機選型中風量和風壓計算方法的探討.doc

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1、羅茨鼓風機選型中風量和風壓計算方法的探討摘要：針對污水處理廠羅茨鼓風機在使用狀態(tài)與標準狀態(tài)下，進口溫度、壓力等條件發(fā)生變化時，導致風機的性能也發(fā)生變化這種情況，探討了設計選型時，鼓風機容積流量、出口壓力等的確定方法，結合工程熱力學原理及羅茨鼓風機的工作原理，推導了流量的計算公式，并通過實際工程中選型設計的計算范例，說明了計算公式的使用方法。1引言羅茨鼓風機是污水處理工程中常用的充氧設備，在污水廠鼓風機選型時，風機廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標準進氣狀態(tài)下的性能參數(shù)，我國規(guī)定的風機標準進氣狀態(tài):壓力p0=101.3kPa，溫度T0=20℃，相對濕度=50%，空氣密度ρ=

2、1.2kg/m3。然而風機在實際使用中并非標準狀態(tài)，當鼓風機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時，風機的性能也將發(fā)生變化，設計選型時就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù)，而需要根據(jù)實際使用狀態(tài)將風機的性能要求，換算成標準進氣狀態(tài)下的風機參數(shù)來選型。2鼓風機出口壓力的計算2.1出口壓力的計算方法這里所說的出口壓力為鼓風機標準狀態(tài)和使用狀態(tài)下出口的絕對壓力：p1′=p2+△p2（1）式中p1′——標準狀態(tài)下風機的出口壓力（絕對壓力），kPap2——使用狀態(tài)下風機進口壓力（環(huán)境大氣壓力），kPa△p2——使用狀態(tài)下風機的升壓，kPa2.2出口壓力影響因素的分析羅

3、茨鼓風機[1]工作過程如圖1所示：在圖1a中，左面為進氣腔，腔內(nèi)壓力與進氣壓力相等；隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，在圖1b、c、d中，容積V保持不變，V內(nèi)氣體壓力與進氣壓力相等；當運行到圖1e的位置時，V與排氣口相連通，排氣口的高壓氣體迅速回流，與低壓氣體混合，使其壓力由進氣壓力突然躍升到排氣壓力。因此，容積式鼓風機排氣壓力的高低并不取決于風機本身，而是氣體由鼓風機排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的[2]6--，所以羅茨鼓風機具有強制輸氣的特點。鼓風機銘牌上標出的排氣壓力是風機的額定排氣壓力。實際上，鼓風機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作，而且只要強度和排氣溫度允許，

4、也可以超過額定排氣壓力工作。對于污水處理廠而言，排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對壓力（背壓）為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和，如圖1所示。若由于某種原因，如曝氣頭或管路堵塞，使管路系統(tǒng)的壓力損失增加，“背壓”也會升高，于是鼓風機的壓力也就相應升高；又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因，管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少，“背壓”便不斷降低，鼓風機的壓力也隨之降低。綜上所述，確定羅茨鼓風機壓力時，只需要鼓風機在標準狀態(tài)下所能達到的絕對壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深、管路損失之和。3鼓風機空氣流量的計算在計算污水處理的需氧量時，其結果為標準狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量q

5、m（kg/min），再將其換算成標準狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1（m3/min），如果鼓風機的使用狀態(tài)不是標準狀態(tài)，例如在高原地區(qū)使用，則空氣密度、含濕量會發(fā)生變化，鼓風機所供應的空氣容積流量與標準狀態(tài)是相同的，而所供空氣的質(zhì)量流量將減少，有可能導致供氧量不足。因此，必須計算出能供應相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量qv2。在高原地區(qū)使用時，環(huán)境大氣壓力也會發(fā)生變化，壓力比相應升高，那么，羅茨鼓風機的泄漏流量qvb則會增大，這將導致鼓風機所供應的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。因此，設計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響，以保證風機所供應的實際空

6、氣流量能夠滿足使用要求，并需計算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2，其計算方法在流量計算實例中將詳細說明。6--3.1換算流量qv2的計算公式設標準狀態(tài)下所需空氣的的容積流量為qv1、進氣溫度為T1、進氣壓力為p1，鼓風機在使用狀態(tài)的進氣溫度為T2、進氣壓力為p2，則換算成使用狀態(tài)下鼓風機的容積流量為（2）式中下標“1”——標準狀態(tài)，下同下標“2”——使用狀態(tài)，下同q2——換算為使用狀態(tài)下所需鼓風機的容積流量，換算流量，m3/minT2——使用狀態(tài)下的進氣溫度（環(huán)境溫度），Ts=273+Ts，Kp2——使用狀態(tài)下的進氣壓力（環(huán)境大氣壓力），kPaq1——標準狀態(tài)下

7、所需空氣的容積流量，m3/minT1——標準狀態(tài)下的進氣溫度，20℃，T0=293Kp1——標準狀態(tài)下的進氣壓力，p1=101.33kPad2——使用狀態(tài)下空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣，d——空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣——相對濕度，其數(shù)值介于0和1之間，%p′——飽和濕空氣中水蒸氣分壓[3]，kPa3.2計算公式的推導鼓風機在環(huán)境大氣中無論是標準狀態(tài)或使用狀態(tài)，輸送的介質(zhì)均為含有水蒸氣的濕空氣，空氣中的水蒸氣的分壓力很低（0.003～0.004MPa），一般處于過熱狀態(tài)，因此，可作為理想氣體計算。設絕對壓力為p(kPa)，絕對溫度為T(K)，則理

8、想氣體狀態(tài)