風管工程技術 風車之特性與接管 主講人 : 陳良銅 風車之特性與接管 大綱 風車特性介紹 風車定律 風車之特性曲線 風車之按裝與接管 串並聯風車之特性 風車之特性與接管
風車特性介紹 氣體流機之型式 風車之型式 風車軸動力之計算 風車之特性與接管 3 氣體流機之型式 空氣壓縮機 ( 或真空泵 ) 鼓風機 (Blower) 風車 (Fan) 風車之特性與接管 4
鼓風機之型式 離心式 與風車相似 排量式 如魯式風車 (Roots Fan) 魯式風車之動作原理 : 吸氣 排氣 兩個 8 字型轉子以相反方向轉動, 將氣體加壓後, 輸送至另一端 常用於真空吸塵 可提供 0~ 60 kpa 之風壓或 50~350 350mmHG 之真空度 風車之特性與接管 5 風車之型式 依氣流方向之不同, 可分成 : 離心式 軸流式 離心軸流式 ( 又稱管向離心式 ) 依傳動方式之不同, 可分成 : 直結式 皮帶式 風車之特性與接管 6
離心式風車之型式 依風車吸入口之不同, 可分成 : 單吸式 雙吸式箱型風車通常為雙吸式依葉輪之葉片形狀不同, 可分成 : 前曲葉片式 後曲葉片式後曲葉片式經改良後, 又可分成 : 氣翼葉片式 後傾葉片式 風車之特性與接管 7 離心式風車葉輪之葉片形狀 前曲葉片式 葉片多達數十片, 又稱多翼離心式 後曲葉片式 對軸動力有定載效果, 又稱定載離心式 氣翼葉片式 葉片如飛機之流線型氣翼, 可提高效率 後傾葉片式 製造容易, 但高效率之運用範圍較窄 風車之特性與接管 8
軸流式風車之型式 依風車外型之不同, 可分成 : 螺旋槳式 管軸式 翼軸式 管軸式風車指一般俗稱之 軸流式軸流式, 係將風車至於管狀外殼而成 翼軸式風車係在管軸式風車之吸氣端或排氣端裝設導風片, 藉以提高風車效率 軸流式風車之葉片形狀, 可分成 : 平板式或曲板式 單層式或氣翼式 風車之特性與接管 9 風車定律 轉速與風車性能之關係式 檢討轉速與 風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係 葉輪直徑與風車性能之關係式 在切風速度 (Tip Speed) 不變之情況下, 檢討葉輪直徑與 風壓風壓 軸動力及轉速之關係軸動力及轉速之關係 在轉速不變之情況下, 檢討葉輪直徑與 風壓風壓及軸動力之關係 流體密度與風車性能之關係式 在風壓不變之情況下, 檢討流體密度與 風壓風壓 軸動力及轉速之關係 在不變之情況下, 檢討流體密度與風壓 軸動力及轉速之關係 風車之特性與接管 0
聖暉工程教育訓練教材聖暉工程教育訓練教材聖暉工程教育訓練教材風車之特性與接管風車之特性與接管風車之特性與接管風車之特性與接管 轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能轉速與風車性能在葉輪直徑與流體密度不變之情況下在葉輪直徑與流體密度不變之情況下在葉輪直徑與流體密度不變之情況下在葉輪直徑與流體密度不變之情況下, 檢討檢討檢討檢討風車轉速與風車轉速與風車轉速與風車轉速與 風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係 N N P P = N N Q Q = 3 N N B B = 風車之特性與接管風車之特性與接管風車之特性與接管風車之特性與接管 葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能葉輪直徑與風車性能 A 在風車轉速風車轉速風車轉速風車轉速與流體密度不變之情況下與流體密度不變之情況下與流體密度不變之情況下與流體密度不變之情況下, 檢討檢討檢討檢討葉輪直徑葉輪直徑葉輪直徑葉輪直徑與與與與 風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係風壓及軸動力之關係 W W P P = 5 W W B B = 3 W W Q Q =
葉輪直徑與風車性能 B 在切風速度 (Tip Speed) 與流體密度不變之情況下, 檢討風車葉輪直徑與 風壓風壓 軸動力及風車轉速之關係 W P = P N = N W Q B = = Q B W W W W 風車之特性與接管 3 氣流密度與風車性能 A 在及葉輪直徑葉輪直徑不變之情況下, 檢討流體密度與風壓與風壓 軸動力及軸動力及轉速轉速之關係之關係 N = N P = P B = B D D D D 風車之特性與接管 4
氣流密度與風車性能 B 在風壓風壓及葉輪直徑葉輪直徑不變之情況下, 檢討流體密度與與 軸動力及軸動力及轉速轉速之關係之關係 N Q B = = = N Q B D D D D D D 0.5 0.5 0.5 風車之特性與接管 5 風車軸動力之計算 Pc kw = Q m 3 /s Pt kpa (HP 0.746) = (CFM 35.3 60) ( Aq 3.8 9.8) HP=(CFM Aq) 6,346 英制 : Pc HP = Q CFM Pt " Aq 6,350 η kw=(cmm 60) (mmaq,000 9.8) = (CMM mmaq) 6, Q CMM Pt mmaq 公制 : Pc kw = 6,0 η kw= m 3 /s (Pa,000)= (m 3 /s Pa),000 3 Q m /s Pt Pa SI 制 : Pc kw =,000 η 風車之特性與接管 6
風車之特性曲線 風車之特性與接管 7 螺旋槳式風車之性能 率力效動軸 壓風 效率 軸動力 - 壓力 適用於大 無風壓之場所 ( 如壁扇等 ) 自由輸出時軸動力最低, 限制輸出時馬達有過載之虞 風車之特性與接管 8
前曲葉片離心式風車之性能 率力效動軸 壓風 效率 軸動力 - 壓力 自由輸出時軸動力將增加, 馬達有過載之虞 限制輸出時, 軸動力將隨之降低而減少 過低運轉時, 出口風壓極不穩定 風車之特性與接管 9 軸流式風車之性能 率力效動軸 壓風 軸動力 - 壓力 效率 適用於大 低風壓之場所低風壓之場所 對軸動力具定載功能 風車之特性與接管 0
後曲葉片離心式風車之性能 率力效動軸 壓風 效率 軸動力 - 壓力 風車具定載功能, 固定轉速下, 自由輸出至零輸出之軸動力變化很小 - 壓力曲線較陡, 系統壓力變動對之影響較小 風車之特性與接管 離心軸流式風車之性能 壓風軸動力 率力效動軸 - 壓力 效率 以離心力產生後, 沿軸流方向送出 具低噪音特性 風車之特性與接管
風車之按裝與接管 風車之按裝 風車進口之接管 自由吹出之風車接管 風車出口之接管 風車之特性與接管 3 落地型風車之按裝 槽鐵基座 避振器 風車之特性與接管 4
吊掛型風車之按裝 預埋吊錨 避振器 吊桿 3/8"ψ(3HP 以下 ) /"ψ(4hp 以上 ) 雙螺母附彈簧華司 風車之特性與接管 5 風車進口之接管 單吸風車 帆布接頭 90 組合式彎頭 基座 法蘭束 帆布接頭利用機械滾壓成型固定於鐵皮上帆布接頭雙邊須與鐵皮一體成型接風車 圓形機械法蘭採 3mm 銅線焊接處理直徑 50mm 以上之彎頭採 5 片式銜接 風車之特性與接管 6
何謂系統效應? System Effect 壓力到哪裡去了? 施工現場量測之風車出入口壓差, 比工廠在理想狀態下量測之壓差小, 此差距即為系統效應壓降 風車之特性與接管 7 風車出入口系統效應 切風片 離心式風車 00% 有效風管長度 Hub 軸流式風車 風車之特性與接管 8
自由吹出之風車接管 A A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.5 0.34 0.5 0. 0.8 0.7 5 o 0.54 0.36 0.7 0.4 0. 0.0 0 o 0.55 0.38 0.3 0.7 0.5 0.4 5 o 0.59 0.43 0.37 0.35 0.33 0.33 30 o 0.63 0.50 0.46 0.44 0.43 0.4 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 9 自由吹出之風車接管 B A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.54 0.4 0.37 0.34 0.3 0.3 5 o 0.67 0.58 0.53 0.5 0.50 0.5 0 o 0.75 0.67 0.65 0.64 0.64 0.65 5 o 0.80 0.74 0.7 0.70 0.70 0.7 30 o 0.85 0.78 0.76 0.75 0.75 0.76 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 30
風車出口之接管 A A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.0 0.8 0. 0.3 0.4 0.5 5 o 0.3 0.33 0.39 0.40 0.4 0.44 0 o 0.3 0.43 0.48 0.53 0.56 0.58 5 o 0.36 0.49 0.55 0.58 0.6 0.64 30 o 0.4 0.53 0.59 0.64 0.67 0.69 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 3 風車出口之接管 B θ A /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.05 0.07 0.09 0.0 0. 0. 5 o 0.06 0.09 0. 0.3 0.3 0.4 0 o 0.07 0.0 0.3 0.5 0.6 0.6 5 o 0.08 0.3 0.6 0.9 0. 0.3 30 o 0.6 0.4 0.9 0.3 0.34 0.35 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 3
風車出口之接管 C A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.08 0.09 0.0 0.0 0. 0. 5 o 0.0 0. 0. 0.3 0.4 0.5 0 o 0. 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 5 o 0.5 0.8 0. 0.3 0.5 0.6 30 o 0.8 0.5 0.30 0.33 0.35 0.35 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 33 風車出口之接管 D A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0. 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 5 o 0.3 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 0 o 0.9 0. 0.4 0.6 0.8 0.30 5 o 0.9 0.3 0.35 0.37 0.39 0.40 30 o 0.36 0.4 0.46 0.49 0.5 0.5 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 34
風車出口之接管 E A θ /A.5.0.5 3.0 3.5 4.0 0 o 0.05 0.08 0. 0.3 0.3 0.4 5 o 0.06 0.0 0. 0.4 0.5 0.5 0 o 0.07 0. 0.4 0.5 0.6 0.6 5 o 0.09 0.4 0.8 0.0 0. 0. 30 o 0.3 0.8 0.3 0.6 0.8 0.9 註 : 風管上游動壓之 C 值 風車之特性與接管 35 串並聯風車之特性 風車串聯之原則 風車並聯之原則 對離心式風車之影響 離心式風車之選用 電子廠排氣系統架構 並聯離心式風車之運轉特性 風車串並聯常見之問題 風車之特性與接管 36
風車串聯之原則 排氣 排氣標的 旁通 風車之必須相同, 否則將自動平衡 改變時, 風車有過載之虞 可以旁通來處理不同之風車串聯 風車之特性與接管 37 風車並聯之原則 排氣標的 節流 排氣 風車之風壓必須相同, 否則風壓將自動平衡 風壓改變時, 風車有過載之虞 可以節流來處理不同風壓之風車並聯 風車之特性與接管 38
馬達有過載之虞 對離心式風車之影響 前曲多翼離心式風車 軸動力 風壓 軸動力 運轉點 軸動力 運轉點 原 增加 風車之特性與接管 39 多翼離心式風車之選用 湧浪帶 半載運轉點 風壓 系統曲線 效率 效率 全載運轉點 Q = 50% Q = 00% 風車之特性與接管 40
後傾葉片離心式風車之選用 效率風壓 系統曲線半載運轉點全載運轉點 效率 Q = 50% Q = 00% 風車之特性與接管 4 電子廠排氣系統架構 A 排氣 潔淨室 排氣處理設備 風車 煙囪 風車之特性與接管 4
電子廠排氣系統架構 B 排氣 潔淨室 一次風車 排氣處理設備 二次風車 煙囪 風車之特性與接管 43 並聯離心式風車之運轉特性 兩部離心式風車並聯 一加一設計 ( 全載運轉時 ) 一加一設計 ( 半載運轉時 ) 運轉特性曲線 三部離心式風車並聯 二加一設計 ( 全載運轉時 ) 二加一設計 ( 半載運轉時 ) 運轉特性曲線 風車之特性與接管 44
兩部離心式風車並聯運轉特性 一加一設計 ( 全載運轉時 ) Q = 00% 50% 排氣標的 一部故障時 Q = 50% 排氣 風車之特性與接管 45 兩部離心式風車並聯運轉特性 一加一設計 ( 半載運轉時 ) Q = 50% 5% 排氣標的 一部故障時 Q = 5% 排氣 風車之特性與接管 46
並聯運轉特性曲線 壓風 率效 半載時 啟用兩部風車全載時 啟用兩部風車或半載時 單台風車運轉 效率 系統曲線 全載時 單台風車運轉 5% 50% 00% 風車之特性與接管 47 三部離心式風車並聯運轉特性 二加一設計 ( 全載運轉時 ) Q = 50% 33% Q = 33% 50% 排氣 排氣標的 一部故障時 Q = 33% 風車之特性與接管 48
三部離心式風車並聯運轉特性 二加一設計 ( 半載運轉時 ) Q = 5% 50% 一部故障時 Q = 5% 排氣 排氣標的 Stand-By 風車之特性與接管 49 並聯運轉特性曲線 半載時 啟用兩部風車全載時 啟用三部風車 壓風 率效 效率 系統曲線 全載時 啟用兩部風車 5% 33% 50% 風車之特性與接管 50
風車串並聯常見之問題 不同轉速之風車並聯 錯誤之運轉點設計 風車系統效應 不同壓降之風車並聯 空調箱並聯與溫升 風車之特性與接管 5 不同轉速之風車並聯 系統曲線 P 風壓 800RPM 500RPM 350RPM Q800 =? Q350 Q500 風車之特性與接管 5
錯誤之運轉點設計 低負載或風壓不足時, 會發生湧浪現象 風壓 運轉點接近湧浪帶系統曲線 效率 效率 Q = 00% 風車之特性與接管 53 不同壓降之風車並聯 壓降較小排氣 排氣標的 壓降較大 P P 系統曲線 低壓降風車運轉點 壓降較大之風車, 有無風之虞 壓風 Q =? Q 風車之特性與接管 54
空調箱並聯與溫升 OA 35 C OA 35 C 5 C 35 C 7 C SA Off Cycle 風車之特性與接管 55