燃燒器設計需掌握配套風機關鍵參數：風機風壓與風量的關系
添加時間：2025/11/26 16:26:42 瀏覽次數：8
風壓與風量的動態平衡由風機性能曲線和管路阻力曲線決定，其中風量反映通風能力，風壓體現抗阻能力。通過伯努利方程和管路特性曲線計算，關鍵點在于系統阻力與風機轉速的匹配，轉速變化時遵循風機定律快速調整。
風壓與風量的關系計算核心遵循流體力學中的伯努利方程和管路特性曲線，二者并非簡單線性關系，而是受系統阻力影響的動態平衡關系。
一、核心概念：先明確風壓與風量的定義
在計算關系前，需先區分兩個關鍵參數的物理意義，避免混淆。
風量（Q）：單位時間內通過通風系統的空氣體積，單位通常為 m³/h 或 m³/s。它反映系統的 “通風能力”，由風機的葉輪轉速、葉片結構直接決定。
風壓（P）：空氣在系統中流動時克服阻力所需的壓力，單位通常為 Pa（帕斯卡）或 mmH?O（毫米水柱）。它反映系統的 “抗阻能力”，分為靜壓（克服管道摩擦、彎頭阻力）和動壓（維持空氣流動的動能），計算中通常使用二者之和的全壓。
二、核心關系：風壓與風量的數學計算邏輯
風壓與風量的關系并非固定公式，而是 “風機性能曲線” 與 “管路阻力曲線” 的交點決定的，需分兩步計算。
1. 第一步：計算管路阻力（風壓的核心來源）
系統所需的風壓，本質是克服管路阻力的壓力，公式如下：
P = P?+ P?
P?（沿程阻力）：空氣在直管中流動時，因與管壁摩擦產生的阻力。
計算公式：P1=λ×DL×2ρv²
λ：摩擦系數（與管道材質、空氣流速相關，鋼管通常取 0.015-0.025）；
L：管道長度（m）；
D：管道內徑（m）；
ρ：空氣密度（常溫常壓下約 1.2 kg/m³）；
v：管道內空氣流速（m/s，由風量推導：v=Q/S，S 為管道橫截面積，m²）。
P?（局部阻力）：空氣通過彎頭、閥門、風口等部件時，因流向突變產生的阻力。
計算公式：P2=ζ×2ρv²
ζ：局部阻力系數（不同部件固定值，如 90°彎頭 ζ≈0.7，方形風口 ζ≈1.0）；
其他參數與沿程阻力公式一致。
2. 第二步：結合風機性能曲線找平衡：
風機本身有固定的 “風量 - 風壓性能曲線”（由廠家提供），曲線趨勢是風量增大時，風壓逐漸下降（因為風機輸出功率固定，風速提高會導致壓力損耗增加）。
實際系統的運行點，是 “管路阻力曲線”（P 與 Q² 成正比，因阻力與流速平方相關）與 “風機性能曲線” 的交點。
當管路阻力增加（如管道變長、彎頭增多），阻力曲線向上平移，交點會向 “風量減小、風壓增大” 移動；
當風機轉速提高，性能曲線向上平移，交點會向 “風量增大、風壓增大” 移動（符合風機定律）。
3. 關鍵推導：風機定律（轉速變化時的快速計算）
若僅改變風機轉速（其它條件不變），風壓與風量的關系可通過風機定律簡化計算，無需重新畫曲線：
風量與轉速成正比：Q2:Q1=n2:n1
風壓與轉速平方成正比：P2:P1=(n2:n1)²
功率與轉速立方成正比：N2:N1=(n2:n1)³
（n 為風機轉速，r/min；N 為風機功率，kW）
三、實例計算：讓關系更具體
以一個簡單的通風系統為例，演示計算過程：
已知條件：
管道：鋼管，長度 L=10m，內徑 D=0.3m，橫截面積 S=πD²/4≈0.0707 m²；
部件：1 個 90° 彎頭（ζ=0.7），1 個方形風口（ζ=1.0）；
風機：轉速 n?=1450 r/min 時，風量 Q?=1500 m³/h。
第一步：計算流速 vv=3600×SQ1=(1500/3600)/0.0707≈5.89m/s
（除以 3600 是將 m³/h 轉換為 m³/s）
第二步：計算沿程阻力 P?
取λ=0.02，代入公式：P1=0.02×0.310×21.2×5.892≈0.02×33.33×20.7≈13.8Pa
第三步：計算局部阻力 P?
總局部阻力系數 ζ 總 = 0.7+1.0=1.7，代入公式：P2=1.7×21.2×5.892≈1.7×20.7≈35.19Pa
第四步：總風壓 PP=P1+P2≈13.8+35.19≈49Pa
第五步：轉速變化后的計算
若轉速降至 n?=960 r/min，按風機定律：
新風量 Q2=Q1×(n2/n1)=1500×960/1450≈986m³/h
新風壓 P2=P1×(n2/n1)²=49×(960/1450)²≈49×0.44≈21.6Pa
四、常見誤區：避免錯誤理解關系
誤區 1：風壓與風量成正比
實際中，風壓與風量的平方成正比（僅管路阻力不變時），風量翻倍，風壓需增至 4 倍才能克服阻力。
誤區 2：忽略局部阻力
復雜系統中（如多彎頭、多閥門），局部阻力可能占總風壓的 60% 以上，必須納入計算。
誤區 3：直接套用風機額定參數
風機銘牌上的 “額定風量、風壓” 是標準工況（管道阻力為 0）下的數值，實際運行時需結合系統阻力修正。
五、實用工具：簡化計算的輔助手段
廠家選型手冊：提供風機性能曲線，可直接根據所需風量查對應風壓，無需手動計算。
在線計算器：輸入管道長度、直徑、部件類型等參數，自動生成總風壓（如 “通風阻力在線計算工具”）。
經驗公式：對于普通民用通風系統（如廚房排煙、辦公室通風），可簡化為 P≈5×Q0.6（僅作快速估算，精度較低）。
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