組合式空調箱性能設計
根據GB/T14296-2008《組合式空調機組》定義:
組合式空調機組:由各種空氣處理功能段組裝而成的一種空氣設備。適用於阻力大於等於100Pa的空調系統。
機組空氣處理功能段:具有對空氣進行一種或幾種處理功能的單元體。
機組功能段有:空氣混合、均流、過濾、冷卻、一次和二次加熱、去溼、加溼、送風機、迴風機、噴水、消毒、熱回收等單元體。

組合式空調機組的基本設計工況:
項目 | 供冷工況 | 供熱工況 | 備註 |
乾球溫度℃ | 27+1.0 | 21+1.0 | |
溼球溫度℃ | 19.5+0.5 | -- | |
進水溫度℃ | 7+0.2 | 60+1 | |
出水溫升℃ | 5+0.2 | -- | |
風量(m3/h) | 名義風量 | ||
出口風壓(Pa) | 根據客戶需要選擇合適的風機 | ||
功能段 | 功能段是根據客戶的要求進行匹配,無具體的設計要求。 |
標準空氣狀態:溫度20℃、相對溼度65%、大氣壓力101.3kPa、密度1.2kg/m³的空氣狀態。
混合段、初效過濾段、中效過濾段、表冷段、熱盤管段、電加熱段、加溼段、風機段、消聲段等進行自由組合,對空氣的進行處理,滿足用戶對空氣潔淨度和舒適度、環境噪聲的需求。
按規格,機組的基本規格可用額定風量表示,見下表:
標記代號應符合下表的規定:
序號 | 分類項目 | 代號 | |
1 | 結構形式 | 立式 臥式 吊頂式 其他 | L W D Q |
2 | 用途特徵 | 通用機組 新風機組 淨化機組 專用機組 | T X J Z |
標記示例:
ZKL5-X:表示立式新風機組,額定風量5000m³/h;
ZKW10-T:表示臥式空調機組,額定風量10000m³/h;
ZKD20-X:表示吊頂式新風機組,額定風量20000m³/h。
噪音測試不高於下表:
額定風量/(m³/h) | 機組全靜壓/Pa | ||||
350 | 500 | 750 | 1000 | 1500 | |
2000~3000 | 60 | 63 | 66 | 69 | 72 |
5000 | 62 | 65 | 68 | 71 | 74 |
6000 | 63 | 66 | 69 | 72 | 75 |
10000 | 65 | 68 | 71 | 74 | 77 |
12000 | 66 | 69 | 72 | 75 | 78 |
20000 | 68 | 71 | 74 | 77 | 80 |
25000 | 69 | 72 | 75 | 78 | 81 |
30000 | 70 | 73 | 76 | 79 | 82 |
50000 | 72 | 75 | 78 | 81 | 84 |
80000 | 74 | 77 | 80 | 83 | 86 |
100000 | 75 | 78 | 81 | 84 | 87 |
160000 | 77 | 80 | 83 | 86 | 89 |
200000 | 78 | 81 | 84 | 87 | 90 |
注:風量和機組全靜壓在表中規定值之間,可按插入法確定。 |
換熱器設計計算方法:
換熱器用來實現空氣與熱源載體—水進行能量交換的設備,是空調末端產品中最重要的部件之一。主要構件有進出水管、集水管、銅管、翅片、U 型管、端板等,下面主要介紹表冷器大小、翅片形式、銅管大小等的選擇,其結構上的知識不做介紹。
換熱器的命名方法:
以換熱器的中文名加三個主參數,即:換熱器M*N*L,M表示換熱器的排數,N表示換熱器高度方向的銅管數,L表示換熱器有效長度(即換熱銅管長度),如:換熱器 4*20*1500,表示 4 排換熱器,高度方向有20根管,換熱器銅管的有效長度為1500。換熱器的其他構件相關尺寸都是以這三個基本參數為依據換算而來。換熱器的的系列代號方法如下:(以美的為例)

完整的換熱器的表示方法如下:
MK·HRQ3Z換熱器 M×N×L(換熱器系列部件圖樣代號及名稱)
MK·HRQ3Z換熱器 8×24×2015 (換熱器系列部件圖樣代號及名稱)
表示換熱管規格為φ16、總水管通徑為 DN65(3型管)、8排(M=8)換熱管、每排管數為24(N=24)、換熱器迎風面長度或換熱管有效長度為 2015mm(L=2015)的左式換熱器。
換熱器的設計:
一、基本參數的設計:
M,一般儘量按用戶要求選擇,在沒有客戶要求的情況下,根據 N、L的值,加上經驗公式(見後)進行計算。
N、L,根據規劃的段位尺寸,保證換熱器在表冷段中便於安裝,且有最大的換熱面積和迎風面積,具體的段位尺寸見組合空調標準段位圖。
二、翅片和銅管的選擇 目前有波紋片、開窗片、平片三種翅片形式。波紋片主要是與φ16銅管配套,開窗片、平片與φ9.52銅管配套。風機盤管主要採用φ9.52 銅管套平片,空調箱按風量區別,5000m3/h 以上的採用φ16 銅管套波紋片,5000m3/h以下的採用φ9.52 銅管套開窗片。

波紋片與φ16銅管換熱器,特點:風阻較小,換熱能力較小。開窗片與φ9.52 的換熱器,特點:風阻較大,換熱能力較大。平片與φ9.52的換熱能力最小。
三、銅管管路的分佈
根據載體—水在管路中的走向及流程分佈,管路可以分為:全迴路、1/2 迴路、3/4迴路等,目前多采用的為全迴路、1/2 迴路。
全迴路布管方式的特點:流速較慢,管路阻力小,但換熱係數小。適用於換熱能力較小的機組。
1/2 迴路布管方式的特點:流速快,管路阻力大,但換熱係數大。適用於換熱能力較大的機組。3/4 迴路布管方式的換熱係數介於以上兩種之間。
四、換熱器的經驗計算公式(最後一列是以 MKZ0610 為例進行的計算):
表冷器校核計算 | ||||||
輸入參數 | ||||||
序號 | 名稱 | 代號 | 計算公式 | 單位 | 參數 | |
1 | 風量 | L | m3/h | 10000 | ||
2 | 孔數/排 | N | 孔 | 20 | ||
3 | 有肋長度 | A0 | Mm | 1300 | ||
4 | 排數 | R | 排 | 4 | ||
5 | 片距 | T | Mm | 3.1 | ||
6 | 進風乾球溫度 | t1 | ℃ | 27 | ||
7 | 進風溼球溫度 | ts1 | ℃ | 19.5 | ||
8 | 進水溫度 | tw1 | ℃ | 7 | ||
9 | 出水溫度 | tw2 | ℃ | 12 | ||
10 | 流程比 | b | 2 | |||
11 | 流通斷面積 | f0 | 2 m | 0.000177 | ||
計算方法 | ||||||
12 | 空氣質量流量 | G | G=1.2*L/3600 | Kg/s | 3.33 | |
13 | 接觸係數 | E' | E'=A-B*Fy | 0.97 | ||
14 | 迎風面積 | Fy | Fy=0.000001*40*N*A0 | 2 m | 1.04 | |
15 | 迎面風速 | Vy | Vy=L/(Fy*3600) | m/s | 2.67 | |
16 | 散熱面積 | F | F=R*Fy*20.845 | m2 | 86.72 | |
17 | 假設出風乾球溫度 | t2'=13 | ℃ | 13.44 | ||
18 | 假設出風溼球溫度 | ts2' | ts2' =t2'-(t1-ts1)*(1-E') | ℃ | 13.22 | |
19 | 進風焓 | I1 | I1=0.0707*ts1^2+0.6452*ts1+16.18 | KJ/Kg | 55.65 | |
20 | 假設出風焓 | I2' | I2'=0.0707*ts2^2+0.6425*ts2' +16.18 | KJ/Kg | 37.03 | |
21 | 冷量 | Q' | Q'=(I1-I2')*G | KW | 62.06 | |
22 | 析溼係數 | ξ | ξ=(I1-I2')/1.01(t1-t2') | 1.36 | ||
23 | 水流量 | W' | W'=Q'/((tw2-tw1)*4.19) | l/s | 2.96 | |
24 | 水流速 | ω' | ω'=W'/((N*f0)/b)/1000 | m/s | 1.68 | |
25 | 傳熱係數 | K' | K'=1.163/(1/(A*Vym*ξn)+1/(B*ω'0.8)) | W/m2℃ | 73.43 | |
26 | 傳熱單位數 | β | β=K'*F/ξ*G*cp | 1.39 | ||
27 | 水當量數 | γ | γ=ξ*G*cp/W'*c | 0.37 | ||
28 | 乾球溫度效率 | Eg' | Eg'=1-e-β(1-γ)/1-γe-β(1-γ) | 0.69 | ||
29 | 需要的效率 | Eg=(t1-t2')/(t1-tw1) | 0.68 | |||
30 | 出風乾球溫度 | t2 | t2=t1-(t1-tw1)Eg' | ℃ | 13.20 | |
31 | 出風溼球溫度 | ts2 | ts2=t2-(t1-ts1)*(1-E') | ℃ | 12.97 | |
32 | 出風焓 | I2 | I2=0.0707*ts2^2+0.6425*ts2+16.18 | KJ/Kg | 36.42 | |
33 | 冷量 | Q | Q=(I1-I2)*G | KW | 64.09 | |
34 | 水流量 | W | W=Q/((tw2-tw1)*4.19) | m3/h | 11.01 | |
35 | 水流速 | ω | ω=W/((N*f0)/b) | m/s | 1.73 | |
36 | 空氣阻力 | Hs | Hs=a*Vym*ξn | Pa | 214.31 | |
37 | 水阻力 | P | P=(ρ/2)*(0.44*(R*b-1)+R*b*λ*A0/d)*ω2 | KPa | 29.75 | |
38 | 進水管數 | N1 | 1 | |||
39 | 水管通徑 | Dn | Dn=(4*W/(3.14*3600*ω*N)0.5*1000 1 | Mm | 47 | |
實際水管取值 | DN | Mm | 50 |
風機和電機的設計選型:
一、風機的一些基本知識及分類
風機的定義:風機是一個裝有兩個或多個葉片的旋轉軸推動氣流的機械。主要有三個部分組成:葉輪(亦稱渦輪或轉子)、殼體以及驅動設備。
一般沒有直聯電機的風機主要組成部分:風輪、機殼、框架、軸承、軸、出風法蘭(部分有),其中風輪、軸承、軸是關鍵的部件,需要特別注意。
風機性能參數:風量、靜壓、動壓、功率、效率、靜壓效率等,性能曲線:Q(風量)- η(效率)、P(壓力,包括動壓、靜壓)-Q(風量)等,其中Pst(靜壓)-Q(風量)曲線是風機最重要的性能曲線,也是風機選型中最重要的依據。
風機的類型:離心式,軸流式,貫流式。離心式:空氣從軸向進入,徑向吹出,風量較大,壓力大;軸流式:空氣從軸向進入,軸向吹出,風量大,壓力較小;貫流式:空氣在風機是兩進兩出,徑向進徑向出,再徑向進徑向出,風量小、壓力小、噪聲低。
二、離心式風機的分類和特點:
離心式風機是末端機組常用到的風機類型,另外也用到風管機,天頂機等按葉片旋轉方向分類:
(1)前向離心葉輪的旋轉方向與葉片的彎曲方向一致,葉片寬度較小,其葉片形式有:
a、前彎型薄葉片, b、機翼型葉片;
(2)後向離心葉輪的旋轉方向與葉片的彎曲方向相反,葉片寬度大。其葉片形式有:
a、後傾後彎葉片,b、後彎斜扭葉片。
特點:風量較大,壓力大。前向離心適用於風量大,而壓力相對較小的場合,比如末端產品的空調箱、風機盤管、阻力較小的組合空調、桂式空調、移動空調等;後向離心適合與風量大,壓力大,比如,高阻力的組合空調,還有需要四面出風的場合,比如天頂機等。
三、軸流風機的分類和特點
軸流風機的特點:風量大,壓力低,運行轉速比較低,噪聲大。主要用在一些通風設備中,對風量要求大,而壓力要求較低的場合。比如家用空調的室外機、風冷熱泵等。
其葉片形式有多種:牛角型,主要用於車間吹風;鐮刀型,主要用於風冷熱泵等;半橢圓性,主要用於通風,如檯扇等。
四、貫流風機
貫流風機是一種用得比較少的風機,運行轉速很低,壓力很小,運行噪聲很低。目前主要用在家用空調的室內機,但次中風機易產生一種嘯叫聲。讓人聽著及不舒服。
五、風機的選型
離心風機是末端的主要風機,選型以此為例。風機的選型需要幾個基本參數:風量(m3/h)、靜壓或全壓(主要是靜壓,單位Pa)、出風口速度(m/s)、功率,而選型的基本依據是性能曲線,最重要的是 P(靜壓)-Q(風量)曲線。
在進行風機的選型之前,先要了解與風機有關並且常會遇到的幾個術語:靜壓、動壓、全壓、風機全壓、風機靜壓、氣體流量、風機的內部功率、軸功率、靜壓效率、機械效率等。
靜壓:靜壓即氣流中某一點的或充滿氣體的空間某點的絕對壓力與大氣壓力之壓差。該點的壓力高於大氣壓時為正值,低於環境大氣壓時則為負值。它同樣作用於各個方向,與速度無關,是氣流中潛能的量度。
動壓(也稱速度壓):動壓是將氣體從零速度加速至某一速度所需的壓力,與氣流動能成正比。動壓只作用於氣流方向,並且永遠是正值。其計算公式為:Pt=(1/2)ρνν
式中 V= 速度(m/s),ρ為空氣密度(kg/m3)。
全壓:它是靜壓與動壓之代數和,它是氣流中所存在的全部能量的量度。風機全壓定義:風機出口平均全壓與風機進口平均全壓之代數差。它是風機對氣體施加的總機械能的量度。
風機靜壓:風機靜壓是用於評估風機的抗阻能力。必須在某一轉速下,定風量下才能根 據風機的靜壓高低來說明風機的抗阻能力強弱。某轉速下,風量和轉速有一定的關係,用 P-Q 曲線表示。
風量(氣體流量):它是風機每秒鐘所推動的空氣立方米數(CMS),而與空氣密度無關。風機的內部功率:風機的內部功率是對一個既定體積克服既定壓力而運動所需的功率(有效功率或內部功率)假定其效率是100%時:靜壓有效功率=(Q×Pst)÷1020;全壓有效功率=(Q×Pt)÷1020;式中 Q—空氣體積,CMS,Pt—全壓,Pa, Pst—靜壓,Pa 。
軸功率:它是風機實際所需的功率,因為風機實際上不能100%有效,所以比內部功率(AkW)要大,它包括:V—皮帶驅動機構、附件(如軸承)和其它需要加至風機的能量。
計算公式為:W=(Q÷1020)×(Pt÷ηt)
式中:ηt=風機總效率
靜壓效率(S.E):它是靜壓有效功率除以風機輸入的能量。
計算公式為:S.E= 輸出功率÷輸入功率= (Q×Pst)÷(1020×W)
機械效率(M.E):亦稱作全壓效率(Et),是輸出能量與輸入能量之比。計算公式為:M.E(Et)= (Q×Pt)÷ (1020×W)
以上10個術語中,其中軸功率、靜壓效率、機械效率(也稱全壓效率)這三個參數會出現在風機選型軟件的性能參數表上,是對已定風量和壓頭的空氣系統選擇風機型號的重要數據。
風機選型:
風機選型的必須條件:1、性能參數和性能曲線;2、使用環境的阻力。
性能參數和性能曲線:風機性能都是用曲線表示出來的,重點是Pst-Q曲線下圖所示:

它能用圖形方式描述整個系列風機的性能,同一種風機在三個不同轉速下的性能曲線。根據設計的額定風量、要求的靜壓,在Pst-Q曲線上選擇能達到要求風機轉速。同時根據功率-風量曲線選擇出相對應的電機參數。
現在各個風機廠家都有自己的選型軟件,選型軟件上有各種風機的運行參數曲線。只需輸入相關的額定值,軟件都會提示有那些風機能滿足要求。不管什麼方式選擇風,都會有二個或多個風機可滿足要求,此時我們要根據功率、效率、噪聲等幾個空調重要的考察參數確定最佳方案。最佳風機的選擇應正好在性能曲線的最高效點或在它的右邊,而在P-Q曲線最高點的稍左,最終選擇風機型號時經濟方面(即成本控制)通常是決定因素。
注意:
a、選擇風機工作點特別注意不要在性能曲線的不穩定區域(在全壓效率最高點 的左側)擇風機。
b、在全壓效率和靜壓效率都較高的點上去選擇風機還要結合考慮其最小能耗(即軸功率)和風機的極限轉速。
對於各品牌風機,應通過實驗驗證其宣講的參數與實際的偏差,每個公司都會將自己的產品效率等講得高一點。
另外,風機軸承壽命、配用的電機功率和電機極數也是風機選型需考慮的另外兩個因素,對於風機而言,其實際轉速在其極限轉速的80%時運行並配置適當大小的傳動輪可以提高軸承的壽命。而配用的電機轉速與風機的實際轉速有關,風機在實際運行時到底該配多少極數的電機才為合適,在電機選型中有詳述。
六、風機的串聯與並聯選型
1 風機的串聯是指當系統阻力特別大,一臺通風機不足以克服時,可選用兩臺或以上的風機串聯運行,共同克服統阻力。串聯風機在系統中輸送同一風量,而系統的阻力則是各颱風機所克服的阻力疊加。
2 風機的並聯是指當需要的風量特別大,一臺風機滿足不了要求時,可選用兩臺以上的風機安裝於同一系統中並聯運行,共同輸氣。並聯風機所要克服的是同一系統的阻力,而系統中通過的風量則是並聯各颱風機輸出風量的疊加。在空調箱中運用得很多,如10000m3/h的機組,其全壓為400Pa,如果選用兩臺相同型號的風機並聯輸氣時,單颱風機的選型參數則是:風量為5000m3/h和全壓為400Pa最終選出來的風機型號與單風機選型方法相同。
七、風機的安裝方式
組合空調機組的風機和電機是一起安裝在同一個風機架焊件上的,按風機的出口方式其安裝方法有下圖所示的四種形式:水平下送、水平上送、頂前送風、頂後送風。電機可以放在風機後面或風機的側面安裝。圖離心風機的安裝方式側視圖:

在投標方案的項目中,需綜合考慮外接風管的方向、距離及表冷器中心位置與風機軸心位置大概在相同高度上來先擇一個最佳的送風方式;在沒有任何條件規定送風方式的情況下,優先選用(1)的送風方式。
1、風機在箱體內的佈置方式
對於箱體內風機位置的正確佈置與否,關係到風機進風口和出風口的氣流是否順暢,如果受到一定的阻礙或限制,為了補嘗由此而產生的靜壓損失就需要相應提高風機的轉速,同時也會相應增加了風機的噪聲、軸功率。
在我們常用的機組中,風機是以敞開式進風口方式安裝在風機段的箱體內,有時由於安裝空間有限,箱體兩側的面板很靠近風機進口,這就會限制進風空氣的流動,會使風機性能和送風量有不同程度的降低,為了使風機進口和出口的氣流順暢,最大限度地減少進出口氣流的壓力損失,風機進風口應當保持一個最小的距離 A≥1/2D(D為風機葉輪的直徑),如果只有1/3葉輪的直徑,將會使用風機的風量降低10%。
※ 常規 MKZ機的風機安裝正常要求為兩側進風口到邊的距離≥0.75D。
2、常用的離心風機的佈置規範
(1)情況:1:單頭風機(圖1);(2)情況 2:雙頭風機(圖 2);(3)情況 3:多個單頭風機(圖 3)。
注:L 表示風機背部寬度尺寸;D 表示風機葉輪直徑尺寸。

3、風機出風口的連接方式
當用直管送風時,建議送風管不要突然間向大截面過渡,而且推薦使用不大於 15°的變徑管來實現這種過渡,從而減小能耗,這是在管道設計中常用的,目前我們公司採用軟件接頭,達到減振的功效。
4、改變風機風量的方法
改變風機風量的方法常用的有如下三種:
(1)利用風機入口導向閥,這種方法降低風機能量消耗較多,初投資較省,且有較寬的調節範圍。
(2)改變風機轉速,如配變頻器或變速電機,這種方法降低風機能量消耗最多,風量調範圍寬,但初投資最高,風機容易進入不穩定區工作。
(3)利用風機出口閥門。這種方法節省風機能量很少,風量調節範圍較小,易使風機進入不穩定區工作。

5、離心風機使用的注意事項
a,風機選型時的實際運行轉速最好能在其極限轉速的 80%範圍內,不宜超過其根限轉速的90%;
b,當2臺前傾風機並聯運行時,只要系統壓力稍有變化,風機運行工況容易跳到不穩定區域運行,如果配變頻器調速時,變頻器的電流容易超載,所以,如遇到並聯風機需配變頻器時,優先選用後傾風機。
八、電機的選型及應用
不同品牌的電機,其製作標準和使用條件也有所不同,除非用戶要求,儘量確定一種電機為常規標準配置電機,本文例舉選用的是浙江大速電機為例。
1、常用 Y系列電機的特點
MKZ 機組常用的 Y系列的三相異步電動機,是一種全封閉自扇式鼠籠型三相異步電動機。此係列的電機具有高效、節能、性能好,噪聲低、振動小,可靠性高、功率等級和安裝尺寸符合I.E.C.標準和使用維護方便等優點,其防護等級為 IP44,絕緣等級為B級。
2、電機的使用條件
(1)不同品牌的電機其使用條件也有不相同,大多數 Y系列的三相異步電動機的使用環境溫度為:-20℃~40℃,海拔:不超過1000米。
Y系列的使用環境溫度:隨季節而變化,但不超過 40℃;海拔:不超過1000米。
頻率:50Hz;電壓:380V。
(2)如果使用在海拔高度超過1000米以上時,由於空氣較稀薄,對電機的散熱不利,為延長電機的使用壽命,電機需降檔使用,但如果電機是在空調箱內,且箱體內有1.2米/s 以上的氣流通過電機時則不需考慮降檔使用的問題。
3、電機的絕緣等級與防護等級
3.1 絕緣等級
電機的絕緣等級是指其在耐熱的溫升範圍工作的能力,超過規定的溫升範圍便會喪失應有的絕緣能力。
國標GB/T11021-2014《電氣絕緣 耐熱性和表示方法》電工產品絕緣的使用期受到多種因素(如溫度、電壓和機械的應力、振動、有害氣體、化學 物質、潮溼、灰塵和輻照等)的影響,而溫度通常是對絕緣材料和絕緣結構老化起支配作用的因素。因此已有一種實用的、被世界公認的耐熱性分級方法,也就是將電氣絕緣的耐熱性劃分為若干耐熱等級,各耐熱等級及所對應的溫度值如下:

3.2 IP 防護等級
IP(International Protection)防護等級系統是由GB/T4208-2017《外殼防護等級(IP代碼)》規定。將燈具電器依其防塵、防止外物侵入、防水、防溼氣之特性加以分級。這裡所指的外物包含工具、人的手指等均不可接觸到燈具內之帶電部分,以免觸電。
IP代碼的配置:

不要求規定特徵數字時,由字母“X”代替(如果兩個字母都省略則用“XX”表示)。
附加字母和(或)補充字母可省略,不需代替。
當使用一個以上的補充字母時,應按字母順序排列。
當外殼採用不同安裝方式提供不同的防護等級時,製造廠應在相應安裝方式的說明書上表明該防護等級。
IP代碼各要素的簡要說明見下表:

IP代碼應用舉例:
以下是IP代碼的應用及字母配置示例。
IP44—無附加字母,無可選字母。
IPX5—省略第一位特徵數字。
IP2X—省略第二位特徵數字。
IP20C—使用附加字母。
IPXXC—省略兩位特徵數字,使用附加字母。
IPX1C—省略第一位特徵數字,使用附加字母。
IP3XD—省略第二位特徵數字,使用附加字母。
IP23S—使用補充字母。
IP21CM—使用附加字母和補充字母。
IPX5/IPX7/IPX9—外殼標註3重標誌(表示滿足可防噴水、防短時間浸水又能防高溫/高壓噴水三種防護等級的要求)。
常規的Y系列國產電機的絕緣等級為 B級,防護等級為IP44。而進口品牌電機的絕緣等級為 F級,B級考核,防護等級為IP55。國產電機亦可定做絕緣等級為F級,防護等級為IP55的電機。
3.4 電機的安全係數 K
(1)確定風機軸功率Nt以後,查下表確定電機的安全係數K(國標規定):
風機功率kW | 安全係數K |
<0.5 | 1.5 |
>0.5~1 | 1.4 |
>1~2 | 1.3 |
>2~5 | 1.2 |
>5~20 | 1.15 |
>20 | 1.10 |
(2)電機實際功率N≥Nt*K;
(3)電機散熱最少距離(電機尾則與面板距離)
71M~132M,25mm;160M~250M,40mm
3.5 電機的選型方法
電機的選型與風機的選型是相互關聯的,在風機選型軟件的性能參數表上都有風機的實際吸收功率,選用電機的額定功率按上表選取安全係數 K,按風機的運行係數為10% 時,在選擇了某一型號風機的同時,已確風機的吸收功率,利用安全係數可確定選用電機的額定功率,這與風機選型表上推薦使用的電機額定功率一般都差不多,這裡沒確定的是選用的電機到底是多少極數的才為合適,這也是電機選型的關鍵。
3.5.1 電機的啟動轉矩與風機的啟動轉矩
在確定風機型號的同時也確定了電機的功率後,要確定選用電機的極數時先要了解與電機極數有關的啟動轉矩。轉矩也稱作力的力矩。它是物體圍繞一個固定的軸開始旋轉所需能量的量度。
當電機啟動時它需要一個相對較高的轉矩,根據所驅動的機器類型,通常是滿負荷轉矩的1.5~2.5倍,因為機器啟動的頻率、溫度、潤滑油的數量和形式等,以及類似的可變因素都有直接的關係。在啟動階段,轉矩先微降到最小,然後增加到最大,再回落到它正常運行時的轉矩。
要確定所選的電機是否能提供足夠的轉矩以驅動風機從靜止加速到運行速度而沒有超過它的設計極限,首先要計算出風機的啟動轉矩,確定了風機的啟動轉矩後,所選擇的電機的啟動轉矩必須等於或大於工作運轉時的啟動轉矩負荷。而電機的工作運轉時的啟動轉矩負荷與風機的慣性力矩、帶輪的慣性力矩、角速度、角加速度等都有關係。
3.5.2 啟動轉矩的計算
1 臺機組的風機要啟動運轉,是靠電機及皮帶帶動電機輪,風機輪等裝置轉動起來的,所以電機工作時的啟動轉矩均與風機的慣性力矩、兩個帶輪的慣性力矩、角速度、角加速度等都有關係,下面是一些力矩的計算公式:
(1)風機的慣性力矩公式:JF=PD2/4= m³(R2+r2)/2kgm2
(2)帶輪的慣性力矩公式:JFP,JMP= m×R2/2kgm2
(3)總的慣性力矩公式:J =(JF+JFP)×(nF/nM)2+JMP+JMkgm
(4)角速度公式:W = 2πnM/60 rad/s
(5)角加速度公式:α= W/t rad/s2
(6)啟動轉矩公式:Ts= J×α/g kgm
上式中:
m= 慣性輪的重量,kg;
R= 慣性輪的外半徑,m;
r= 慣性輪的內半徑,m;
JFP=風機輪的慣性力矩,kgm2;
JMP=電機帶輪的慣性力矩,kgm2;
JM=電機的慣性力矩,kgm;
nF =風機的轉速,rpm;
nM =電機的轉速,rpm;
tS=電機的啟動時間,rpm。
由於以上的計算比較繁鎖,而且很多參數需風機、電機廠家提供,不能在樣本上直接找出。一般來說電機的額定啟動力矩均比它工作時的啟動轉矩大很多,按以往的設計經驗,可以簡化計算,將電機與風機的轉速比i設定一個定值範圍來選擇電機的額定轉數。
★ 一般規定電機、風機的轉速比 i≤2.0。
3.5.3 電機皮帶輪、風機皮帶輪以及皮帶的選型
當一臺機組的風機型號與電機型號確定以後,就可以進行電機皮帶輪、風機皮帶輪以及皮帶的選型配置了,根據機械設計手冊中的資料,常用的皮帶帶型有A型V帶、B型V帶、C型 V帶、SPA 型窄V帶、SPB型窄V帶、SPC 型窄V帶、SPZ型窄V帶等,在帶輪直徑和電機的轉速相同時,單根皮帶帶動的額定的功率在前面6種的帶型中是由小到大的,前面三種一般適用於電機功率在5.5kW以下的較小功率的機組,後面三種的應用範圍較廣,一般從3.0kW 以上的機組均可使用。
MZK機組使用的帶輪型號都是SPA型、SPB 型、SPC型這三種,配用的都是窄V帶,在風機和電機已選定的情況下,可以根據轉速比i=n1/n2=D2/D1來進行風機輪、電機輪以及皮帶的選型。
n1—小輪的轉速;
n2—大輪的轉速;
D1—小輪的基準直徑;
D2—大輪的基準直徑。
計算出i後,先確定電機輪的大小,而電機輪的大小又與帶動該機組的電機額定功率、皮帶根數和皮帶輪的型號有關係,將這些因素確定以後,便可以進行兩輪和皮帶的配置了。如上例示:有一臺機組的風量為31000m3/h,機組的全壓為695Pa,用 YILIDA 的選型軟件,選到的風機為SYD560K,風機的選型轉速為705rpm,風機的吸收功率為9.75kW,選用的電機額定功率為15kW-6P,兩軸間距為1200mm,請選擇電機輪、風機輪及皮帶的配置。
解答:
(1)設計功率
由電機額頂功率P= 15kW,查機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表查得設計工況係數 KA=1.2,則設計功率 Pd=KAP=1.2×15=18kW。
(2)選定帶型
根據功率Pd= 18 kW和電機機轉速n1=970r/min,由機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表確定為SPA型。
(3)傳動比
i= n1/n2 =970÷705=1.37
(4)兩輪的基準直徑,
參考機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表22.1-2 和 22.1-13i,取小輪的基準直徑D1=200mm,則大輪的基準直徑為D2=iD1=1.37×200=274mm,然後從常用的皮帶輪品牌樣本中可查得接近的 D2,假設為 D2=280mm。
(5)風機的實際轉速
n2=(1-ε)n1D1/D2=(1-0.01)×970×200÷280=686r/min
(6)帶速
υ=πn1D1/60×1000=3.14×970×200÷6×1000=10.15m/s
(7)確定皮帶長度
按要求選取兩軸中心距α=1200mm,則所需皮帶的長度 L= 2α+π(D + D )/2 + (D-D)2/4α0=2×1200+3.14×(200+280)÷2 +(280-200)÷4×1200=3154.9mm,查機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表22.1-6,選取基準長度Ld =3150mm。
(8)校核兩軸實際的中心距離
α=α0+(Ld-Ldo)/2 = 1200 +(3150-3154.9)/2 =1197.5mm
(9)小帶輪的包角(一般要求≥120°)
αmax=180°-(280-200)/α×57.3 =180°-(280-200)/1197.5×57.3=176.17°
(10)單根 V 帶的基本功額定功率
根據 D1=200mm和n1=970r/min,由機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表22.1-13iSPA型窄V帶的額定功率可查得單根皮帶拖動的功率P1=5.94kW。
(11)功率增量△P1
考慮傳動比的影響,額定功率的增量△P1 由機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表22.1-13i右側參數可查得功率增量△P1=0.26。
(12)V帶的根數
z=Pd/(P1+△P1)KaKL
由機械設計手冊三第22篇帶、鏈、摩擦和螺旋傳動中的表22.1-10和表 22.1-11 分別查得 包角修正係數 Ka=0.99 和帶長修正係數 KL=1.04,所以
z=Pd/(P1+△P1)KaKL=18÷(5.94+0.26)×0.99×1.04=2.82根,取3根。
綜合上述計算可得出:
電機皮帶輪為:SPA-200×3
風機皮帶輪為:SPA-280×3
皮帶長為:SPA3150×3
其配用的錐套可在相關樣本中查得。
※ 為提高V帶和風機軸承的壽命,宜選取較大的帶輪直徑,但風機輪太大時則會增加風機的進風阻力。
※ 帶速υ不得低於 5m/s,為充分發揮 V 帶的傳動能力,應使υ≈20m/s。
4、電機的安裝方式
MKZ 機組用得較多的電機安裝方式有後置式和側置式,如下圖所示。
(1) 後置式:如下圖所示的電機安裝在風機的後面稱為後置式。

(2) 側置式:如下圖所示的電機安裝在風機的側面稱為側置式。

(3)注意事項:
a.側置式風機架在焊接電機安裝梁時需考慮B≥1.5倍單根皮帶的寬度距離。風機輪安裝時儘量往裡靠,電機輪安裝時儘量往外靠,保持兩輪的中軸線重合。風機輪的直徑一般要求≤1/3D(風輪直徑),極限為≤1/2D,如果>1/2D 的則要採用孔板式或肋骨式皮帶輪。
b.皮帶優先選用 SPA和SPB型,根數越少越好,一般只有在電機功率≤2.2kW 或兩輪中心距太小而選不到最短規格的 SPA 帶時才選用 A、B、C 等型號的皮帶及皮帶輪。
c.常用的皮帶品牌要考慮皮帶最大耐溫,一般要可達90℃(通常含有耐熱橡膠)。
d.小於2(d1+d2)的意思是不希望使用皮帶過長。因為皮帶過長在運行中會產生煽動,特別在皮帶的張力不能得到保證的情況下。一旦皮帶煽動會造成傳遞負荷的大幅度降低,造成打滑和迅速磨損。當然實際使用中,許多條件是可以變動的。如最小0.7,如果二個皮帶輪直徑差得不多,包角就不是問題,那比 0.7小也可以。如果有措施防止皮帶煽動,或者負荷均衡,距離大些也是可以的。
5、雙速電機的用法
雙速電機是指1臺電機具有2種不同的極數同時存在,該系列的電動機具有可隨負載性質的要求而有級地變化轉速,從而達到功率的合理匹配和簡化變速系統的特點,是節約能耗的理想動力。
在使用時以轉速比最大的極數來配電機風機輪,從而實現風機從高轉速到低轉速變化進行風量調節。
不建議用3速以上的電機來調節風量,如客戶需要多級調節風量時,建議採用變頻器無級調節。

6、市場上比較常用的品牌
風機品牌:
1)lau,美國品牌;
2)億利達(YILIDA0),浙江億利達風機有限公司;
3)新加坡的尼科達(Nicotra)、科祿格(Kruger)風機;
4)康美風(Comifri);
5)德通。
電機品牌:
比較好的品牌有環球電機、德勝電機、ABB 電機、西門子電機、東莞電機等現有公司使用的電機品牌:宜賓、大速等。
7、性能和可靠性的驗證
對於風機和電機的性能和可靠性驗證主要是通過實驗來完成。整機測試中,對於電機,需要測試發熱是否符合要求(根據不同絕緣等級不同對待)。另外,電參數(功率、電流)也是主要指標,電機運行電流不能超過樣本中滿載電流。
對於風機,主要是驗證風量、靜壓、噪聲、振動性能是否滿足要求。通過實驗找出各廠家風機的實際性能與選型軟件得出的有多大差距,以便指導今後風機選型。
加溼器的知識和設計選型
一、加溼器的原理及基本類型
原理:通過各種方式將水加入到空氣中,保證空氣的溼度和溫度處於人感覺舒適,身體健康的程度。加溼器主要分為超聲波型加溼器、直接蒸發型加溼器和熱蒸發型加溼器。根據不同的用途又細化出很多不同的種類,目前中央空調類加溼器有:氣化式加溼器、幹蒸汽加溼器、高壓噴霧加溼器、超高壓微霧系統、電極式加溼器、電熱式加溼器、氣水混合加溼器、水洗噴淋系統。
二、組合空調加溼器
目前組合空調所選用的加溼器:氣化式加溼器、幹蒸汽加溼器、電極加溼器、電熱式加溼器,可根據用戶需求選用。
1.氣化式溼膜加溼器及選型
運用溼膜材料的特性,根據空氣蒸發吸收溼膜材料的水分,加溼空氣或使空氣溫度降低的原理。
(1)主要特點:
a)等焓加溼方式;b)潔淨加溼,不會產生白粉現象;c)飽和效率高,可達90%以上;d)對水質無特殊要求,自來水即可;e)加溼量可自身調節,兼做擋水板用;f) 結構簡單,安裝方便,無汙染,使用壽命長。
(2)使用條件:
a)環境溫溼度 加溼器本體5~80度,控制器 5~50度,90RH以下;
b)臨界風速小於3.7m/s。
(3)選型步驟:
1)加溼量G:根據空調新風量比例、室內、室外空氣溼度,求出所需加溼量;
2)溼膜的修正係數 N:根據溼膜進風口的溫度和相對溼度,由溼膜溫溼度係數圖查出係數 N(廠家樣本有相關的溼膜溫溼度系圖);
3)根據溼膜面積 S,溼膜迎風面風速 V,求出所需溼膜標準加溼能力:K=(G÷N)÷(V÷2.5)÷S;
4)溼膜厚度的選擇 H:根據技術性能表查出相關型號及厚度。
2.幹蒸汽加溼器原理及選型
將加溼器蒸汽入口與飽和蒸汽源接通,飽和蒸汽在外環管內流動,對噴管進行預熱,進入汽水分離器內,是飽和蒸汽中的凝結水分離,冷凝水經輸水器排出。幹蒸汽經噴管進行二次蒸發汽化從噴孔噴出,實現對周圍空氣加溼。

(1)主要特點:
a)汽水分離徹底,不含雜質的潔淨等溫加溼;
b)快速擴散管可實現空 氣對均勻蒸汽的快速吸收;
c)消聲設計,使幹蒸汽加溼噴射蒸汽時消音,降低噪音。
(2)使用條件:
a)必須有蒸汽源,壓表在0.02~0.4Mpa內;
b)蒸汽源溫度小於150℃;
c)環境溫度為-10℃~50℃;
d)電源:AC220V/50Hz,波動範圍-15%~+10%;
e)疏水器:一般選用自由浮球式或倒置桶式。
(3)選型步驟
吸收距離:蒸汽冷凝、蒸汽汽化、變成溼空氣的距離稱為吸收距離。吸收距離的相關因素:風道的高、寬比;風道的氣流速度;風道的空氣溫溼度;風道內布器管數目。
步驟:
a)根據新風和房間空氣的工況確定加溼量;
b)根據室外空氣的相對溼度確定進入加溼段的溼度;
c)確定吸收距離,根據進口相對溼度和出口相對溼度,以及風道高度確定吸收距離(根據廠家提供的樣本圖紙);
d)根據上述三個參數選出相應型號。
3.電極式加溼器及選型
利用交流電能直接對自來水進行加熱產生潔淨蒸汽,並將蒸汽混合到空氣中去,對空氣進行加溼的一種設備。其特點是:在沒有蒸汽源或蒸汽源太遠的情況下能加溼。

(1)使用條件:
a)水壓0.1~0.35Mpa;
b)環境溫度1~40℃,環境溼度小於85%RH;
c)水電導率125~1250us/cm2;
d)水的硬度小於30德國度;
e)電源AC380V,50Hz。
(2)選型步驟
a)蒸汽量的確定
蒸汽量=加溼量÷加溫效率η÷保險係數γ;
η的取值:蒸汽管道小於 1.5m,η為100%;蒸汽管道 1.5m~5m,η為 95%;蒸汽管道5m~10m,η為 90%;γ的取值:一般取為 0.8~0.9。
b)吸收距離的確定:根據進口、出口的相對溼度,風管高度,根據廠商提供的相應吸收距離選擇圖確定吸收距離;
c)根據上述參數確定加溼器型號。加溼器的種類比較多,具體類型的選用要考慮客戶要求、用途等,選出比較適用而且經濟的產品。
溼度對各生產行業的影響:
序號 | 行業 | 溼度要求 | 加溼目的 |
1 | 低溫保鮮 | 70~95%RH | 保持水分含有率,抑制物質表面水分的蒸發,防止損耗,防止乾裂,保持新鮮度。 |
2 | 博物館、美術館、圖書館 | 40~55%RH | 為使收藏品不變質、不變形,創造保存環境。 |
3 | 計算機房和語音播音室 | 40~60%RH | 維護精密機器的性能,創造舒適的室內工作環境,防止靜電,延長機器的使用壽命。 |
4 | 保齡球館 | 50~60%RH | 保持溼度,防止球道乾裂、變形。 |
5 | 大棚栽培 | 70~90%RH | 創造適合栽培過程的溼度環境。 |
6 | 爆炸物防火廠房 | 70~60%RH | 防止產生靜電、防止爆炸。 |
7 | 醫藥廠房 | 40~50%RH | 保持藥品質量。 |
8 | 手術室 | 40~60%RH | 抑制細菌數增多、創造良好的治療環境。 |
9 | 印刷 | 60~65%RH | 保持紙張的含水率、使之不變形,防止靜電。 |
10 | 紡織 | 50~85%RH | 防止斷線、保持產品質量,防止產生靜電。 |
11 | 食品加工 | 50~75%RH | 保證質量、創造適度的發酵條件,防止靜電。 |
12 | 塗裝廠房 | ≥60%RH | 增加漆對金屬的附著力,消除靜電。 |
13 | 精密機械加工 | 40~65%RH | 提高產品加工精度。 |
14 | 電子廠房 | 40~60%RH | 防止靜電、延緩電子元器件的老化過程。 |
15 | 塑料廠 | 50~60%RH | 提高產品質量、提高合格率。 |
16 | 捲菸廠 | 60~75%RH | 減少菸葉破碎,滿足生產工藝要求。 |
風閥及電動執行器的設計選型:
風閥通過改變通風口面積,用來調節通過風口的風量。
風閥的種類:
多葉對開閥(人字閥),多葉片間採取相向對開連動結構,操作便捷。選型時可根據風口尺寸自由選擇。

圓形對開閥,通過調節中心螺桿改變兩半活門的開合大小,達到調節過風面積和流量。根據圓形風口面積選擇半徑大小的圓形對開閥。
矩形多葉風量調節閥,用於空調及一般通風系統的主支管的風量調節。
特點:葉片開度有指針顯示,易操作調空,閥門開度可實現無級調節,準確靈活。
電動風量調節閥,用於空調及一般通風系統的主支管的風量調節,葉片開度有指針顯示,電動控制自動調節。
風閥的選型:風閥的尺寸必須與組合空調的進風和出風口相匹配,保證安裝縫隙無漏風現象,可調範圍是風量的0~100%。
過濾器的知識和設計選型:
根據被處理後空氣的潔淨程度被處理空氣的要求,且組合空調機組常用空氣過濾器:超底洩漏濾網(ULPA FILTER)、高效率空氣過濾器 (HEPA FILTER)、中性能空氣過濾器 (MEDIUM FILTER)、初級空氣過濾器 (PRE FILTER)。各等級及相關參數如下表:
濾網等級 | 適用灰塵粒徑 (μm) | 適用灰塵 (mg/H3)( | 壓力損失 (mmAq) | 捕集效率(%) | 濾材 | 主要用途 |
初級濾網 PRE FILTER | ≥5 | 0.1-0.7 | 3-20 | 70~80 (重量法) | 合成纖維 | 外氣處理 空調箱前端 |
中性能濾網 MID FILTER | ≥1 | 0.1-0.6 | 8-25 | 60~95(比色法) | 玻璃纖維 合成纖維 | 高效濾網前端 循環空氣前端 |
準高效率網 E-HEPA FILTER | ≥0.3 | ≤0.3 | 15-35 | ≥95 (0.3μm DOP) | 玻璃纖維 | Class 100~10000 無塵室最終濾網 |
高效率網 HEPA FILTER | ≥0.3 | ≤0.3 | 25-50 | ≥99.97 (0.3μm DOP) | 玻璃纖維 | Class 10~10000 無塵室最終濾網 |
超底洩漏濾網ULPA FILTER | 0.1-0.3 | ≤0.1 | 25-50 | ≥99.995 (0.3μm DOP) | 特殊玻璃纖維 | Class1~10 無塵室最終濾網 |
高效率空氣過濾器捕集塵埃原理:
高效率空氣過濾器一般稱為 HEPA FILTER和ULPA FILTER也可稱為絕對過濾器 Absolute Air Filter,此類過濾器通常用於終端之位置,其過濾對象為低濃度之微細粒子,且具有級高之捕集效率是維持無塵室內潔淨度最重要的過濾器,其捕集塵埃之原理如下:
濾過原理(Filtration);擴散捕捉原理(Diffusion);衝突原理(Impact)或稱慣性原理(Inertia)。
濾過原理(Filtration):塵埃粒子通過濾材時,其大於濾材線維與線維之間距的例子被阻擋,也就是塵埃粒徑大於間距就會有過濾效果。
擴散捕捉原理(Diffusion):粒徑之微塵,由於布朗運動、重力、離子化等原因,在線維表面磨察通過,此時發生靜電,塵埃即會附著於線維上達到捕集作用,其通過濾材風速越低,粒徑越小,其效果越佳。
衝突原理(Impact):空氣在濾材線維間流動時,因粒子之流動慣性力作用,急速衝擊於線維表面而附著,其通過濾材風速越快,效果越佳。
整體捕集效率:
衝突原理對於微塵粒徑>0.1μm以上者其捕集效率最高;擴散捕捉對於微塵粒徑≦0.05μm以下之粒子具有較高之效率;而濾過原理則在三種捕集原理中,其捕捉之效率較低,由此可知高效率過濾器之整體效率。
組合空調過濾器選擇的一般準則:
a) 進風口與換熱器之間設置初效過濾器;
b) 出風口前,及組合空調機組末端設置高效過濾器;
c) 如果客戶對空氣質量有更高要求,在初效後可設置中效過濾器,末端設置超底洩漏濾網。
過濾器的尺寸大小準則:
a)選用以有的尺寸規格設及過濾器框架;
b)滿足加工需要的前提下,儘量增大過濾器有效面積。
組合空調的過濾器是為了改善空氣質量,增加人的舒適度,其選擇可以靈活運用,滿足用戶需求,滿足經濟效益即可。
過濾器效率對照表:

工程中常用中國(GB/T14295)或歐洲(CEN)作效率指示。

消音器知識和設計選型
一、消聲器的設計原理
微孔板吸聲結構的原理:在板厚小於1.0mm 的薄板上穿以孔徑小於等於1.0mm 的微孔,穿孔率為1~5%,後部留有一定的厚度(5-20cm)空氣層,該層不填任何吸聲材料,這樣即構成了微穿孔板吸聲結構。它是一種低聲質量,高聲阻的共振吸聲結構,其研究表明,表徵微穿孔板吸聲特性的吸聲係數和頻帶寬度,主要由微穿孔板的聲質量m 和聲阻r來決定,而這兩個因素又與微孔直徑d及穿孔率p有關。微穿孔板吸聲結構的相對聲阻抗 Z(以空氣的特性阻抗ρC 為單位)用式:
(1)計算:
Z=r+jwm=jctg(WD/C) (1)
式中:
ρ-空氣密度(kg/cm3);C -空氣中聲速(m/s);D -腔深(mm);
m -相對聲質量;r-相對聲阻;w-角頻率,W=2πf(f 為頻率);
而r和m 分別由式(2)(3)表達:r=atkr/d2p (2)
m=(0.294)×10-3tkm/p (3)
式中:
t-板厚(毫米) d-孔徑(毫米) p-穿孔率(%)
kr-聲阻係數kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t
km--聲質量係數km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t
其中 x=ab f,a 和 b 為常數,對於絕熱板a=0.147,b=0.32;對於導熱板 a=0.235,b=0.21。聲吸收的角頻帶寬度,近似地由 r/m 決定,此值越大,吸聲的頻帶越寬。
r/m=(l/d2)×(kr/km) (4)
式中 l-常數,對於金屬板l=1140,而隔熱板l=500。上式也可以用式(5)表達:
r/m=50f((kr/km)/x2) (5)
而 kr/km 的近似計算式為:kr/km=0.5+0.1x+0.005x2 (6)
利用以上各式就可以從要求的 r、m、f 求出微穿孔板吸聲結構的 x、d、t、p 等參量。由於微穿孔板的孔徑很小且稀,基聲阻 r值比普通穿孔板大得多,而聲質量 m 又很小,故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結構大得多,一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結構的吸聲頻帶寬度可以達到 6~10個1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結構最大的特點。
共振時的最大吸聲係數α0 為α0=4r/(1+r)2 (7)
具體設計微穿孔板吸聲結構時,可通過計算,也可查圖表,計算結果與實測結果相近。在實際工程中為了擴大吸聲頻帶的寬度,往往採用不同孔徑、不同穿孔率的雙層或多層微穿孔板複合結構。

二、微穿孔板理論在抗噴阻消聲器設計中的應用:
利用微穿孔板聲學結構設計製造的消聲器種類很多,主要型為抗噴阻型消聲器。該型式消聲器是用不鏽鋼穿孔薄板製成,穿孔板後的空氣層內填裝吸聲材料。利用吸聲材料的阻性吸聲原理,進一步達到降噪消聲的作用,其吸聲係數高,吸收頻帶寬,壓力損失小,氣流再生噪聲低,且易於控制。為獲得寬頻帶高吸收效果,一般用三級微穿孔板結構。微穿孔板與外殼體之間以及微穿板之間的空腔尺寸大小按需要吸收的頻帶不同而異,低頻腔大(150~200mm),中頻小些(80~120mm),高頻更小些(30~50mm),雙層結構的前腔深度一般應小於後腔,前後腔深度之比不大於1:3,前部接近氣流的一層微穿孔板穿孔率應高於後層,為減小軸向聲傳播的影響,可在微穿孔板消聲器的空腔內每隔500mm左右加一塊橫向隔板。試驗證明,微穿孔板消聲器不論是低頻、中頻、高頻消聲性能實測值比理論估算值要好。且消聲量與流速有關,與消聲器溫升無關,當流速達到70米/秒時,一般其它型式消聲器已無法解決噪聲問題,而微孔型消聲器可承受70m/s氣流速度的衝擊,仍有15dBA以上的消聲器。這也是微孔消聲器優於一般消聲器一個重要特點。組合空調中,一般採用抗阻性消聲器中的微穿孔消聲器,根據組合空調的結構,設置專門的消聲段,根據組合空調的寬度和高度尺寸選擇消聲器的尺寸,然後將幾個消聲器連接在一起,安裝在消聲段內。
減震器的知識和設計選型:
一、減振器的種類和特點
以某減振器廠為例,種類為JN 和JTS 兩種系列,均為防剪切彈簧減振器。

(1)JN系列的特點是:體積小、外表美觀、安裝方便,用於小載荷的機組,是較理想的小型防剪切彈簧減振器,適用於≤15000m3/h的機組,如下圖所示:

具體尺寸參數如下表:
型號 | 載荷(kg) | 變形量(mm) | 外型尺寸 | ||
H(彈簧高度) | W(彈簧外徑) | S(螺紋規格) | |||
JN-6 | 6 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
JN-8 | 8 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
JN-10 | 10 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
JN-12 | 12 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
JN-15 | 15 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
JN-20 | 20 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
…… | …… | …… | …… | …… | …… |
JN-140 | 140 | 25 | 55 | 45 | M12*150 |
橡膠墊 | |||||
型號 | 邵氏硬度° | 外型尺寸(mm) | |||
H | B | φD | W(厚度) | ||
橡膠平墊 | 50~80 | 85(長) | 85/175(寬) | 20 | |
橡膠圓墊 | 50~80 | 40(外徑) | 8(中心孔徑) | 15 |
(2)JTS系列的特點是:全封閉式新型彈減振器,具有好固定、安裝方便;底部有橡膠墊,從而起到雙重減振的效果,適用於>15000m3/h的機組,如下圖所示:

具體體參數如下:

二、減振器的數量及型號的確定
一個風機架焊件到底要選用幾個減振器,按如下規定進行確定:
(1)後置式風機架,按風機架的長度 L分三種情況:
a) 當L≤1.5m時,選用4個減振器;每個減振器承受重量的計算方法:
假設:風機重量為G1=110KG,電機重量為G2=140KG,電機皮帶輪G3=2.5KG,風機皮帶輪G4=2.5KG,其餘零件重量為 G5=10KG;風機底座長1490,寬814,高80。
根據底座長度選擇4個減振器,每個平均承受重量為G:
G=(G1+G2+G3+G4+G5+G6)*1.1÷4=67KG
減振器的選擇:根據實際情況,靠電機皮帶輪測較重,所以選擇兩個JN-80,選擇兩個JN-70,安裝時注意相同載荷型號的減振器應成對角。分佈圖如下圖所示:

b) 當1.5m<L≤2.2m 時選用6個減振器
6個減振器的計算選型方法與4個相同。假設計算減振器平均載荷為B kg,可選用 3個比B kg大一級的A kg的減振器。安裝方法為:在靠近電機輪側及其斜對角位置安裝載荷為A kg的減振器,其它3個B kg的減振器安裝在剩下的三個位置,如下圖所示:
c) 當 L<2.2m以上時選用8個減振器。如下圖所示:
選用8個減振器的後置式風機架,一般來說要大風量的機組才會使用,此時風機與電機的重量相差不是很大,假設B kg載荷的減振器為平均值,側可選用4個B kg 和4個比B大一級的A kg載荷的減振器,其安裝圖示如下所示。
(2)側置式風機架,按風機架的長度 L分兩種情況:

a) 當 L≤1.5m時,選用 6 個減振器;
選用6個減振器的側置式風機架,假設減振器平均值為B kg,則可選用4個 B kg 載荷的減振器和2個大一級的A kg載荷的減振器。其佈置如下圖:

b) 當L>1.5m時選用9個減振器。其選用方法與前面提到的相同。
選用9個減振器的側置式風機架,假設選出的減振器平均值為B kg,則可選用 6個 B kg載荷的減振器和3個大一級的A kg載荷的減振器。其佈置如下圖的圖示。

三、使用時的注意事項
(1)減振器的選型可在其平均值的±5% 擺動,一般減振器的選型裕量為10%(除了風機架焊件的重量需要計算外),選型過大或過小均會影響其減振效果,失去減振作用使風機的運行噪聲增大。
(2)減振器的安裝位置比較關鍵,如發現安裝後風機架不平衡時,應及時調整其安裝位置,直到風機架處於水平位置。
四、運輸防震措施
機組的風機架安裝在減振器之上是為了減小風機運行時的振動和噪聲,但在機組出貨運輸過程中,由於各個地方的路況不相同,有些路況比較惡劣,如果風機架在運輸過程中不作任何保護措施的話,風機架可能會從減振器上脫落或損壞減振器。
對於JN、JTS型可使用運輸固定件:運輸固定件用3.0的熱軋板製成Z形,一端固定在減振器頂部的軸心上,另一端固定在減振器墊樑上,每個減振器配用一個運輸固定件。
轉輪熱回收裝置的知識和設計選型:
工作原理:不斷轉動的轉輪作為蓄熱/蓄冷芯體,新風通過轉輪換熱器的一個半圓,而同時排風逆向通過轉輪的另一個半圓。新風和排風以這種方式交替逆向通過轉輪,同時排風將熱量釋放到蓄熱/蓄冷芯體。
冬季,當過冷的新風接觸到熱的蓄熱芯體時,由於溫差的原因,確保了熱量從蓄熱芯體中釋放到新風中。新風通過蓄熱的轉輪被一直加熱。同時相反的方向,排風將熱量持續的釋放到蓄熱芯體中。在夏季運行過程中,是相反的處理過程。
全熱型轉輪中,另外也確保傳遞溼度,從氣流中分離出來的水分,進入蓄熱芯體的吸溼塗層,當轉輪轉到另外的氣流時就把水分釋放出來。

冬季,排風中的水分壓力比蓄熱芯體中的要高,從而使水分能從排風中釋放出來進入蓄熱芯體的吸溼塗層。隨著轉輪的轉動,這一輪段轉入新風逆向進入的半圓部分,新風的水蒸氣分壓力比複合纖維裡面的低,從而使水分從蓄熱芯體中釋放到新風中。
以某品牌全熱交換器的選型為例來說明轉輪的選型設計計算:設計參數:
新風:處理風量4500m3/h,乾球溫度95℉(35℃),溼球溫度 75℉(24℃);
迴風:處理風量4500m3/h,乾球溫度75℉(24℃),溼球溫度 62.5℉(17℃);
空氣流量比(A.R.):1.0。
假設選擇一臺ECW544,從其模型數字表上可得壓力為 0.86 英寸水柱(2.1844mmH2O) 設計參數中新風、迴風流量是平衡的(當設計參數不平衡時,必須先假設平衡再加以校正),參照樣本圖表可得我們需要的潛熱、顯熱和全熱效率:
潛熱效率 68%;全熱效率 71%;顯熱效率 72.5%。
確定精確的送風和迴風狀態點,修正方程:
ε=(Me/Mmin)*(X4-X3)/ (X1- X3)
ε=(MS/Mmin)*(X1-X2)/ (X1- X3)
其中:(1為室外新風,2 為室內供風,3 為室內排風,4 為廢氣排除)
ε=顯熱、潛熱、全熱效率;
X=顯熱效率中的乾球溫度、潛熱效率中的乾球溫度和全熱效率中的焓值;
Me排風中單位時間的幹空氣流量;
MS送風中單位時間的幹空氣流量;
Mmin兩個流量中的最小值;
這樣我們就可以確定出送風狀態。乾球溫度可以通過顯熱效率估算出來:
ε=(MS/Mmin)*(X1-X2)/ (X1- X3)→T2=(Mmin/MS)*ε*(T3-T1)+T1
=4500/4500*0.725*(75-95)+95=80.5℉
同樣送風中的含溼量可用潛熱效率計算出來,送風狀態含溼量可用如下公式表示:W2=(Mmin/MS)*ε*(W3-W1)+W1=4500/4500*0.68*(64-99)+99=75.2gr
則送風狀態:乾球溫度80.5℉,含溼量75.2gr(4.87g)。同樣可得出排風狀態:乾球溫度 89.5℉,含溼量 87.9gr(5.69g)。

框架防冷橋原理介紹:
一、原理
冷橋就是一種熱傳導係數很低的途徑,也可以說一種介質。框架防冷橋技術的基本原理是將鋁合金型材分成內外兩個整體看待,兩者之間利用種特殊配方的高分子絕緣聚合物與斷熱膠進行結合。從而,在鋁合金型材的內外側之間形成有效斷熱層,使通過鋁合金框架型材散失熱量的途徑被阻斷,達到高能效的斷熱目的。
二、運用
目前,所用的高分子聚合物是聚氨脂,聚氨脂的導熱係數很小,它能保證從內 層鋁合金導出的熱量經過它後,在外層鋁合金表面很快散開,不致於因為環境溫度高而在外層鋁合金表面形成凝露水。
組合空調中,使用的面板也是採用防冷橋措施,通過聚氨脂發泡在面板的內外層鈑金中形成冷橋,達到阻斷熱量散失的效果。

擋水板的設計選型方法和工作原理:
根據擋水板的材質及工用,擋水有很多種類:
1、鍍鋅板擋水板
1)簡捷、高效的汽水分離裝置,將擋水板按一定的距離組裝。迎風放置,含水霧的空氣流過擋水板組成的波形通道後,即將空氣中的水滴截流下業,保持空氣的溼度,又不會過水。
2)擋水板置放於空調系統的噴淋排管之後,作汽水分離裝置。
3)在去溫系統中置於表冷器之前,作汽水分離裝置。
4)是空調系統中必不可少的重要構件,廣泛應用於棉紡、毛紡、服裝、化纖、針織、船舶、化工、地鐵、工廠、體育場館、商場、電影製片實驗室等行業。
2、ABS 擋水板
1)以 ABS樹脂為主的 ABS 擋水板:全部使用進口的 ABS工程塑料加入其他輔料;通過改性處理,保持了擋水板有適宜的剛性、抗衝擊性、耐老化耐腐蝕等優點。
2)根據組合空調的空間尺寸,可以任意確定擋水板的長度。
3)工作範圍:ABS擋水板可在 90℃--30℃的環境溫度內連續正常工作。
3、玻璃鋼、不鏽鋼擋水板:其作用和安裝位置與鍍鋅板擋水板一致,只是根據用戶需要選型。可以根據不同的使用場合及用戶的要求,來選擇擋水板的類型。目前使用的較多的是鍍鋅板擋水板。

一般組合式空調箱在盤管迎面風速大於2.75米/s,需加裝擋水板。
均流段:
作用:均勻氣流,檢修;
均流段長度:一般為600-1000mm。
常見均流段置於風機段後面,均勻風機出風口的氣流。
常見功能段佈置:






注:
只要風機段後有功能段就必須有均流段或出風段;
如有較高淨化要求,將中效過濾段放在風機段後;
對於每一個配件,都要考慮檢修(即:考慮維修門)。
組合式空調箱的控制:

空調箱控制,主要對其各組成部件進行有效控制,包括:潔淨度控制;壓力控制;溫、溼度控制;空調箱風閥控制。
1.潔淨度控制
潔淨度控制即為外氣粒子控制,空調箱通過對空氣過濾,以實現空氣的潔淨度,通常有:初效濾網、中效濾網、高效濾網。
初效濾網:主要用來過濾大氣中1um以上的粗塵粒子;
中效濾網:主要用來過濾大氣中1um以下的粗塵粒子;
高效濾網:主要用來過濾大氣中0.5um以下的微塵粒子;
空調箱控制系統,在濾網兩側安裝差壓開關,對濾網的汙染程度進行實時報警,當濾網兩端差壓超過設定值時,會在現場及中央計算機組態界面進行報警,及時提醒工作人員更換濾網,減少系統壓力的損失。

相關儀表:

2.壓力控制
空調箱風壓的形成是由送風風機完成的,其控制系統對風機主要狀態進行監視,並對執行部件進行實時控制,系統分手動模式和自動模式。
1)手動模式
現場開關打到手動模式,現場啟動/停止系統,並可現場設定變頻器的運行頻率。
2)自動模式
中央計算機通過組態軟件,對系統的手動/自動狀態、運行狀態、故障狀態及變頻器運行狀態、故障狀態、運行頻率進行實時監視,並進行歷史存儲。可遠程啟動/停止系統、調整變頻器運行頻率。在空調箱出風口安裝一隻靜壓傳感器,測量出風靜壓,與設定值進行比較,進行實時PID控制,使出風靜壓維持在設定範圍內。

注:出風靜壓的設定值需根據室內的壓力需求,減去相應的壓損,計算而得。

3.溫溼度控制
空調箱的出風溫、溼度是通過冷熱盤管及加溼器實現的,首先,在機房內安裝外氣溫溼度傳感器,測量外氣溫溼度,根據外氣絕對溼度分冬季、夏季模式進行自動控制。根據室內條件,假設為:A℃/B%,查焓溼圖可知相應的絕對溼度C g/kg ,當外氣絕對溼度大於等於C g/kg時,按夏季模式進行控制,小於C g/kg時,按冬季模式進行控制。
1)夏季控制模式
假設外氣條件如下:A1℃/B1%。
夏季模式控制時,預熱盤管關閉,根據冷量的需求,開啟預冷盤管、再冷盤管,進行降溫除溼,直到絕對溼度降至C g/kg,開啟再熱盤管升溫至室內要求溫度,以達到潔淨室內要求條件。如下圖:


說明:溫、溼度設定值根據室內條件計算。

2)冬季控制模式
不同的加溼型式,其溫溫度控制也有所不同。
(1)水霧加溼模式(包括水洗加溼及二流體加溼):
假設室外條件為:A2℃/B2%
查焓溼圖知:
C g/kg/100%時的焓值為Dkj/kg;
首先開啟預熱盤管,升溫至焓值為:D kj/kg,然後進行水洗加溼,等焓加溼至飽和,啟動再熱盤管,升溫至室內溫度,以達到潔淨室內要求溫溼度。如下圖:


說明:在空調箱水洗加溼段前,安裝焓值傳感器,控制熱盤管控制閥,使溫度升到要求焓值。

(2)蒸汽加溼模式
包括:蒸汽加溼、電熱加溼、電極加溼。
A、蒸汽加溼:在空調箱出風口安裝溫溼度傳感器,測量空調箱出風溫度及溼度,通過調節熱水盤管控制閥,比例控制熱水量,以達到室內要溫度;通過調節蒸汽控制閥,比例控制加溼量,以達到室要要求溼度。
B、電熱加溼:在空調箱出風口安裝溫溼度傳感器,測量空調箱出風溫度及溼度,通過調節熱水盤管控制閥,比例控制熱水量,以達到室內要溫度;通過調節加熱棒電壓,比例控制加溼量,以達到室要要求溼度。
C、電極加溼:在空調箱出風口安裝溫溼度傳感器,測量空調箱出風溫度及溼度,通過調節熱水盤管控制閥,比例控制熱水量,以達到室內要溫度;通過調節電級電壓,比例控制加溼量,以達到室要要求溼度。



4.空調箱風閥控制
空調箱風閥設置與空調箱型式相關,一般有新風閥,迴風閥,排風閥,送風閥。
1)新風空調箱風閥控制
新風空調箱一般只設置送風風閥,不設置進風風閥。風機運行狀態與風閥連鎖,風機啟動時,先打風閥,風機停止時,後關閉風閥。

2)帶回風空調箱風閥控制
帶回風空調箱設置新風風閥、迴風風閥和送風風閥。
A、新風閥與迴風閥實現反比例互鎖;
B、迴風閥、新風閥及送風閥與空調箱風機互鎖,風機啟動時,先打風閥,風機停止時,後關閉風閥。

3)變新風比空調箱風閥控制
變新風比空調箱設置新風風閥、迴風風閥和送風風閥。
A、新風閥與迴風閥實現反比例互鎖;
B、排風閥與排風機運行狀態互鎖,排風機啟動時,先打排風閥,排風機停止時,關閉排風閥;
C、迴風閥與排風閥反比例互鎖;
D、迴風閥、新風閥及送風閥與空調箱風機互鎖,風機啟動時,先打風閥,風機停止時,後關閉風閥。

5.水洗加溼系統控制:
1)水洗加溼控制系統組成:水洗加溼系統由加壓泵、噴嘴、補水閥、排水閥、管路組成。
水洗加溼控制系統主要有:
①加壓泵控制:啟動/停止控制、運行狀態、故障狀態、手動/自動 狀態監視;
②補水控制:在水槽內安裝液位計,根據液位高低控制補水閥進行補水;
③排水控制:在水槽內安裝導電度計,根據測量值控制水洗系統排水。


本文來源於互聯網,主要作者:許輝。暖通南社整理編輯。
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