木材干燥窯及其主要設備 —通風設備
通風設備
木材干燥業(yè)務中，采用通風機來驅動窯內(nèi)氣流循環(huán)，從而加速干燥介質與散熱之間及介質與木材之間的熱交換，加速木材表面的水分蒸發(fā)。
⑴通風機的性能參數(shù)
通風機的主要性能參數(shù)為：流量Q（又叫風量，m3/h）、風壓H（又叫全壓，N/m2）、主軸轉數(shù)n（r/min）、軸功率N（kw）、效率η。
把尺寸大小不同，但幾何構造相似的一系列通風機可歸納為一類，叫相似風機。相似風機的風量Q、風壓H、轉速n、軸功率N和效率之間的關系（表5—11），可繪制成性能曲線圖，按性能曲線圖或性能參數(shù)表選擇風機。
表8—11 相似風機性能參數(shù)表
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按介質比重r的換算
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按轉速n的換算
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按葉輪直徑D的換算
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按r、n及D的換算
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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
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η2=η1
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※ 風機性能為標準狀況下的風機性能
[例] 某型號的軸流風機，葉輪直徑D1=800mm，轉速n1=600r/min，流量Q1=8000m3/n，風壓H1=120pa，軸功率N1=1kw，若將輪直徑放大到D2=1600mm，轉速減少至n2=300r/min問流量、風壓及軸功率有何變化？
解：
=32000m3/h
=120Pa
則:
=4kw
該例說明，若相似風機的葉輪直徑增大到原來的2倍，同時把主軸轉速減小到原來的一半，則風量可增大4倍，風壓不變，功率消耗也增大到4倍。同理，若相似風機的直徑不變，若將主軸轉數(shù)加大到2倍，則風量也加大到2倍，但軸功率將增加至原來的8倍。由此可見，當干燥窯內(nèi)的氣流阻力不大時，利用加大風機葉輪直徑并適當降低主軸轉數(shù)的方法（即大風機低轉速）來提高風量，從而提高流過材堆的氣流速度是經(jīng)濟有效的。
我國現(xiàn)行的強制循環(huán)木材干燥窯中采用的通風機，以軸流風機為多，約占95%以上，離心風機極少使用，僅在熱風機干燥窯中使用。因此本書僅對常用軸流風機進行介紹。
⑵軸流通風機
軸流通風機是以回轉面成斜角的葉片轉動所產(chǎn)生的壓力使氣體流動，氣體流動的方向和旋轉軸平行。此類風機風量較大，風壓較低，一般直接安裝在干燥窯內(nèi)促成氣流強制循環(huán)。
軸流風機有可逆轉和不可逆轉的。可逆轉的葉片橫向斷面的形狀是對稱的，或者葉片斷面形狀不對稱而相鄰葉片在安裝時倒轉180º，可逆轉的通風機無論正轉或逆轉，都產(chǎn)生相同的風量和風壓，不可逆轉通風機葉片橫斷面是不對稱的，它的效率比可逆通風機高。
軸流通風機的類型較多，我國現(xiàn)行木材干燥
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生產(chǎn)上采用的軸流通風機主要有下列三種。
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圖8-43 對稱型扭曲8葉片鋁質軸流風機外形圖
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①對稱型扭曲葉片軸流通風機（可逆型）
這類通風機葉片橫斷面的形狀是對稱的，為可逆轉風機在現(xiàn)代木材干燥窯中已普遍使用，約占70%以上，機號有№8、№9、和№10，葉片數(shù)為6或8，葉片和輪轂經(jīng)精密壓鑄而成。材料為鋁質。葉片角度可調(diào)節(jié)。圖8-43為該類風機的外形圖。
這類風機的特點是質量輕，風量大，功率消耗低，安裝方便，但價格較高。表5—12為該類風機的性能參數(shù)表。
表8—12 對稱型扭曲葉片鋁質軸流風機性能參數(shù)表
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機號№
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葉輪轉速
r/min
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葉片安裝角度
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風量
m3/h
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風壓
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效率
%
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電機功率
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
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90
90
90
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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
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1.5
1.1
0.75
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②平板型扭曲葉片軸流風機——T30型
這類風機是一種結構簡單，噪音較小的低壓軸流風機（見圖8-44）。
葉輪直徑250—1000mm，依葉輪直徑的大小分為№2.5，3、3.5、4、5、6、7、8、9、10等10種機號，干燥窯中使用的為№5—10，常用
№8—№10，葉片安裝角度有10°、15°、20°、25°、30°、35°等6種。葉片數(shù)為3—8片。
風機由葉輪、風圈、集風器組成，葉輪又由葉片、輪盤和輪轂組成。轂比為0.3。這類風機在我國已有定型產(chǎn)品，可根據(jù)該類風機性能規(guī)范表選用，見附錄3。
圖8-44 T30型軸流風機
③扇形平板葉片的軸流風機
這類風機多為使用工廠自行制造。葉輪直徑為1000—1680mm常用的為12葉片直徑1680mm及1400mm的大風機。葉片安裝角為35º，葉輪轉數(shù)較低；葉輪直徑1680mm的為300r/min，風量約為36000m3/h，采用的電動機功率為4kw；直徑1400mm的，轉數(shù)為550r/min，風量為40000r/min，采用的電動機功率為7.5kw。
葉輪結構是裝配式的，由輪轂、葉片和輪箍三部分組成（圖8-45）。輪轂的材料為鑄鐵；葉片的材料可為2mm厚的鋼板，也可用3.5mm厚的鋁合金板。葉片呈扇形，并在大頭處沖成弧形突起，以增加剛性。葉片用螺旋堅固在輪轂上。輪箍由3—4mm厚的扁鋼制成，緊固在葉片的外圈。這類風機結構簡單，制作方便，可以逆轉。這類風機宜采用大直徑、低轉數(shù)，葉輪轉數(shù)最好不超過550r/min，否則風機效率會降低。
⑶風機的傳動和安裝
風機產(chǎn)生的風量是Q和風壓H取決于風機的類型結構和葉輪的圓周速度，葉輪的圓周速度又取決于其直徑和轉數(shù)。
風機每秒鐘的風量Qs，計算如下：
Qs=Vc · Fc (m3/s)
式中：Fc——風機出口的橫截面積，m2；
Vc——風機出口處的氣流速度，m/s；
風機所需的理論功率Nn，按下式計算：
(kw)
式中：Qs 和Q分別為風機每秒鐘的流量和
每小時的流量（m3/h）；
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H——風機的全風壓，Pa；
η——風機的效率。
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圖8-45扇形平板葉片的軸流風機
1輪轂 2葉片 3輪箍
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驅動風機所需要的電動機的功率N，
(kw)
式中：ηc傳動功率，其值如下：
風機葉輪直接安裝在電動機上，ηc=1；
用聯(lián)軸器與電動機連接，ηc=0.95；
用三角膠帶傳動，ηc=0.9；
用平皮帶傳動，ηc=0.85。
K ——起動時的功率后備系數(shù)，按表5—13選取。
表8—13 起動時的功率后備系數(shù)
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電動機功率
kw
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功率后備系數(shù)K
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軸流風機
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離心風機
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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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若安裝電動機的管理廊的溫度高于35℃時，按上述算出的電動機功率N的數(shù)值，還應乘以如下系數(shù)：溫度t=36～40℃時，乘以1.1；
t=41～45℃時，乘以1.2；
t=46～50℃時，乘以1.25。
有條件的干燥窯，建議采用雙速電動機：木材干燥第一階段（由初含水率W初到W=20%），風機用高轉數(shù)，使窯內(nèi)保持較高的氣流速度，促使木材表面水分的最大蒸發(fā)；而在干燥第二階段（由W=20%到終了）。采用較低的轉數(shù)，這樣可節(jié)省了約30%的電能。
安裝風機時，應使風機的葉輪裝在窯內(nèi)（指軸流風機），而風機的兩只軸承應盡可能地裝在窯外，以便于軸承的潤滑、修理和更換。
近來，國內(nèi)外越來越多的工廠把軸流風機直接安裝在耐熱防潮的電動機上，電動機裝在干燥窯內(nèi)。使風機的傳動結構大為簡化，且效率高，但對電動機的耐熱和防潮性能要求較高。此類電動機國內(nèi)已專業(yè)化生產(chǎn)。
軸流風機轉動時，會產(chǎn)生一定的軸向推力，同時，風機軸難免有微量的徑向跳動（靠近風機一端），因此，靠風機一端的軸承通常采用雙列向心球面滾子軸承，可以自動調(diào)心；而另一端的軸承采用雙列圓錐滾子軸承，可以承受雙向的軸向推力。風機過墻處，要有氣密裝置，以達到氣密目的。
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