木材干燥窑及其主要设备 —通风设备
通风设备
木材干燥业务中，采用通风机来驱动窑内气流循环，从而加速干燥介质与散热之间及介质与木材之间的热交换，加速木材表面的水分蒸发。
⑴通风机的性能参数
通风机的主要性能参数为：流量Q（又叫风量，m3/h）、风压H（又叫全压，N/m2）、主轴转数n（r/min）、轴功率N（kw）、效率η。
把尺寸大小不同，但几何构造相似的一系列通风机可归纳为一类，叫相似风机。相似风机的风量Q、风压H、转速n、轴功率N和效率之间的关系（表5—11），可绘制成性能曲线图，按性能曲线图或性能参数表选择风机。
表8—11 相似风机性能参数表
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按介质比重r的换算
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按转速n的换算
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按叶轮直径D的换算
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按r、n及D的换算
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Q2=Q1
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Q2=Q1(n2/n1)
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Q2=Q1(D2/D1)3
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Q2=Q1(n2/n1)(D2/D1)3
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H2=H1(r2/r1)
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H2=H1(n2/n1)2
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H2=H1(D2/D1)2
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H2=H1(n2/n1)2(r2/r1)(D2/D1)2
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N2=N1(r2/r1)
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N2=N1(n2/n1)3
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N2=N1(D2/D1)5
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N2=N1(r2/r1)(n2/n1)3(D2/D1)5
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η2=η1
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η2=η1
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η2=η1
|
η2=η1
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※ 风机性能为标准状况下的风机性能
[例] 某型号的轴流风机，叶轮直径D1=800mm，转速n1=600r/min，流量Q1=8000m3/n，风压H1=120pa，轴功率N1=1kw，若将轮直径放大到D2=1600mm，转速减少至n2=300r/min问流量、风压及轴功率有何变化？
解：
=32000m3/h
=120Pa
则:
=4kw
该例说明，若相似风机的叶轮直径增大到原来的2倍，同时把主轴转速减小到原来的一半，则风量可增大4倍，风压不变，功率消耗也增大到4倍。同理，若相似风机的直径不变，若将主轴转数加大到2倍，则风量也加大到2倍，但轴功率将增加至原来的8倍。由此可见，当干燥窑内的气流阻力不大时，利用加大风机叶轮直径并适当降低主轴转数的方法（即大风机低转速）来提高风量，从而提高流过材堆的气流速度是经济有效的。
我国现行的强制循环木材干燥窑中采用的通风机，以轴流风机为多，约占95%以上，离心风机极少使用，仅在热风机干燥窑中使用。因此本书仅对常用轴流风机进行介绍。
⑵轴流通风机
轴流通风机是以回转面成斜角的叶片转动所产生的压力使气体流动，气体流动的方向和旋转轴平行。此类风机风量较大，风压较低，一般直接安装在干燥窑内促成气流强制循环。
轴流风机有可逆转和不可逆转的。可逆转的叶片横向断面的形状是对称的，或者叶片断面形状不对称而相邻叶片在安装时倒转180º，可逆转的通风机无论正转或逆转，都产生相同的风量和风压，不可逆转通风机叶片横断面是不对称的，它的效率比可逆通风机高。
轴流通风机的类型较多，我国现行木材干燥
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生产上采用的轴流通风机主要有下列三种。
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图8-43 对称型扭曲8叶片铝质轴流风机外形图
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①对称型扭曲叶片轴流通风机（可逆型）
这类通风机叶片横断面的形状是对称的，为可逆转风机在现代木材干燥窑中已普遍使用，约占70%以上，机号有№8、№9、和№10，叶片数为6或8，叶片和轮毂经精密压铸而成。材料为铝质。叶片角度可调节。图8-43为该类风机的外形图。
这类风机的特点是质量轻，风量大，功率消耗低，安装方便，但价格较高。表5—12为该类风机的性能参数表。
表8—12 对称型扭曲叶片铝质轴流风机性能参数表
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机号№
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叶轮转速
r/min
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叶片安装角度
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风量
m3/h
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风压
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效率
%
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电机功率
kw
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8
8
8
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1450
1450
960
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30
25
30
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26000
22000
20000
|
|
90
90
90
|
3
2.2
1.5
|
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6
6
6
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1450
1450
960
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25
20
25
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12000
10500
10000
|
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90
85
85
|
1.5
1.1
0.75
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②平板型扭曲叶片轴流风机——T30型
这类风机是一种结构简单，噪音较小的低压轴流风机（见图8-44）。
叶轮直径250—1000mm，依叶轮直径的大小分为№2.5，3、3.5、4、5、6、7、8、9、10等10种机号，干燥窑中使用的为№5—10，常用
№8—№10，叶片安装角度有10°、15°、20°、25°、30°、35°等6种。叶片数为3—8片。
风机由叶轮、风圈、集风器组成，叶轮又由叶片、轮盘和轮毂组成。毂比为0.3。这类风机在我国已有定型产品，可根据该类风机性能规范表选用，见附录3。
图8-44 T30型轴流风机
③扇形平板叶片的轴流风机
这类风机多为使用工厂自行制造。叶轮直径为1000—1680mm常用的为12叶片直径1680mm及1400mm的大风机。叶片安装角为35º，叶轮转数较低；叶轮直径1680mm的为300r/min，风量约为36000m3/h，采用的电动机功率为4kw；直径1400mm的，转数为550r/min，风量为40000r/min，采用的电动机功率为7.5kw。
叶轮结构是装配式的，由轮毂、叶片和轮箍三部分组成（图8-45）。轮毂的材料为铸铁；叶片的材料可为2mm厚的钢板，也可用3.5mm厚的铝合金板。叶片呈扇形，并在大头处冲成弧形突起，以增加刚性。叶片用螺旋坚固在轮毂上。轮箍由3—4mm厚的扁钢制成，紧固在叶片的外圈。这类风机结构简单，制作方便，可以逆转。这类风机宜采用大直径、低转数，叶轮转数最好不超过550r/min，否则风机效率会降低。
⑶风机的传动和安装
风机产生的风量是Q和风压H取决于风机的类型结构和叶轮的圆周速度，叶轮的圆周速度又取决于其直径和转数。
风机每秒钟的风量Qs，计算如下：
Qs=Vc · Fc (m3/s)
式中：Fc——风机出口的横截面积，m2；
Vc——风机出口处的气流速度，m/s；
风机所需的理论功率Nn，按下式计算：
(kw)
式中：Qs 和Q分别为风机每秒钟的流量和
每小时的流量（m3/h）；
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H——风机的全风压，Pa；
η——风机的效率。
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图8-45扇形平板叶片的轴流风机
1轮毂 2叶片 3轮箍
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驱动风机所需要的电动机的功率N，
(kw)
式中：ηc传动功率，其值如下：
风机叶轮直接安装在电动机上，ηc=1；
用联轴器与电动机连接，ηc=0.95；
用三角胶带传动，ηc=0.9；
用平皮带传动，ηc=0.85。
K ——起动时的功率后备系数，按表5—13选取。
表8—13 起动时的功率后备系数
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电动机功率
kw
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功率后备系数K
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轴流风机
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离心风机
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0.5以下
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1.20
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1.50
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0.51—1.0
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1.15
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1.30
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1.01—2.0
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1.10
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1.20
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2.01—5.0
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1.05
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1.15
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大于0.5
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1.05
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1.10
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若安装电动机的管理廊的温度高于35℃时，按上述算出的电动机功率N的数值，还应乘以如下系数：温度t=36～40℃时，乘以1.1；
t=41～45℃时，乘以1.2；
t=46～50℃时，乘以1.25。
有条件的干燥窑，建议采用双速电动机：木材干燥第一阶段（由初含水率W初到W=20%），风机用高转数，使窑内保持较高的气流速度，促使木材表面水分的最大蒸发；而在干燥第二阶段（由W=20%到终了）。采用较低的转数，这样可节省了约30%的电能。
安装风机时，应使风机的叶轮装在窑内（指轴流风机），而风机的两只轴承应尽可能地装在窑外，以便于轴承的润滑、修理和更换。
近来，国内外越来越多的工厂把轴流风机直接安装在耐热防潮的电动机上，电动机装在干燥窑内。使风机的传动结构大为简化，且效率高，但对电动机的耐热和防潮性能要求较高。此类电动机国内已专业化生产。
轴流风机转动时，会产生一定的轴向推力，同时，风机轴难免有微量的径向跳动（靠近风机一端），因此，靠风机一端的轴承通常采用双列向心球面滚子轴承，可以自动调心；而另一端的轴承采用双列圆锥滚子轴承，可以承受双向的轴向推力。风机过墙处，要有气密装置，以达到气密目的。
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