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原標(biāo)題：羅茨風(fēng)機(jī)如何計(jì)算轉(zhuǎn)速
山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式有直連和皮帶連接兩種，通常選用的是皮帶傳動(dòng)，因?yàn)橹边B的羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速是同步的，而普通的4級(jí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速1470轉(zhuǎn)，選用其他級(jí)數(shù)的電機(jī)成本又高所以大家一般選用4級(jí)的電機(jī)，采用皮帶傳動(dòng)的方式既經(jīng)濟(jì)又耐用。
采用三角帶傳動(dòng)就面臨這一個(gè)問(wèn)題，羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)的轉(zhuǎn)速不同怎樣計(jì)算呢？可以用以下公式計(jì)算：電機(jī)轉(zhuǎn)速*電機(jī)轉(zhuǎn)速=風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速*風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
通過(guò)這個(gè)公式不難看出只要羅茨風(fēng)機(jī)皮帶輪的尺寸恒定，而羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又通過(guò)流量和壓力參數(shù)的要求可以從說(shuō)明書上查的出來(lái)，羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也以定好，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也是恒定的，那么計(jì)算出電機(jī)帶輪的尺寸就輕而易舉了。
羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在選擇的時(shí)候應(yīng)在滿足流量和壓力的技術(shù)參數(shù)的要求下盡量降低轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的。
：
3 羅茨鼓風(fēng)機(jī)空氣流量的計(jì)算
在計(jì)算污水處理的需氧量時(shí)，其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm（kg/min），再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1（m3/min），如果
的使用狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，例如在高原地區(qū)使用，則空氣密度、含濕量會(huì)發(fā)生變化（
高原使用范例），羅茨鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是相同的，而所供空氣的質(zhì)量流量將減少，有可能導(dǎo)致供氧量不足。因此，必須計(jì)算出能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量qv2。
在高原地區(qū)使用時(shí)，環(huán)境大氣壓力也會(huì)發(fā)生變化，壓力比相應(yīng)升高，那么，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量qvb則會(huì)增大，這將導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮使用條件發(fā)生變化時(shí)各種因素的影響，以保證羅茨風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的實(shí)際空氣流量能夠滿足使用要求，并需計(jì)算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2，其計(jì)算方法在流量計(jì)算實(shí)例中將詳細(xì)說(shuō)明。
3.1 換算流量qv2的計(jì)算公式
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的的容積流量為qv1、進(jìn)氣溫度為T1、進(jìn)氣壓力為p1，羅茨鼓風(fēng)機(jī)在使用狀態(tài)的進(jìn)氣溫度為T2、進(jìn)氣壓力為p2，則換算成使用狀態(tài)下羅茨鼓風(fēng)機(jī)的容積流量為
（2）
式中 下標(biāo)“1”——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同
下標(biāo)“2”——使用狀態(tài)，下同
q2——換算為使用狀態(tài)下所需鼓風(fēng)機(jī)的容積流量，換算流量，m3/min
T2——使用狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度（環(huán)境溫度），Ts=273+Ts，K
p2——使用狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力（環(huán)境大氣壓力），kPa
q1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量，m3/min
T1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度，20℃，T0=293 K
p1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力，p1=101.33 kPa
d2——使用狀態(tài)下空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣，
d——空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣
——相對(duì)濕度，其數(shù)值介于0和1之間，%
p′——飽和濕空氣中水蒸氣分壓[3]，kPa
3.2 計(jì)算公式的推導(dǎo)
羅茨鼓風(fēng)機(jī)在環(huán)境大氣中無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或使用狀態(tài)，輸送的介質(zhì)均為含有水蒸氣的濕空氣，空氣中的水蒸氣的分壓力很低（0.003～0.004 MPa），一般處于過(guò)熱狀態(tài)，因此，可作為理想氣體計(jì)算。設(shè)絕對(duì)壓力為p(kPa)，絕對(duì)溫度為T(K)，則理想氣體狀態(tài)方程式[3]為 （3）
式中 R——?dú)怏w常數(shù)，J/kg?K
——比容積(單位質(zhì)量物體所占的容積)，m3/kg
=qv / qm （4）
qv——容積流量，m3/min
qm——質(zhì)量流量，kg/min
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下濕空氣的質(zhì)量流量為qm1，干空氣的質(zhì)量流量為qm1′，使用狀態(tài)下濕空氣的質(zhì)量流量為qm2，干空氣的質(zhì)量流量為qm2′，有：
qm1=qm1′(1+d1) （5）
qm2=qm2′ (1+d2) （6）
則 （7）
（8）
將式（7）、（8）分別代入式（4），則
（9）
（10）
在根據(jù)污水處理工藝計(jì)算確定需氧量后，無(wú)論是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，還是在使用狀態(tài)，均需要羅茨鼓風(fēng)機(jī)所輸送的干空氣的質(zhì)量流量是相等的，令qm1′=qm2′，將式（8）、（9）代入式（2），得 （11）
經(jīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣的含濕量為0.0073，忽略不計(jì)，可以將式（11）簡(jiǎn)化為
3.3 使用狀態(tài)下泄漏流量（qvb2）的計(jì)算
（12）
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今天在論壇上面閑逛，看到了又有朋友咨詢關(guān)于羅茨風(fēng)機(jī)的問(wèn)題，該網(wǎng)友的問(wèn)題如下：一臺(tái)羅茨機(jī)銘牌標(biāo)的是463m3/min，因?yàn)闄C(jī)子進(jìn)口溫度，環(huán)境溫度，進(jìn)，出口壓力變化。如何計(jì)算實(shí)際風(fēng)量？
看到這樣的一個(gè)問(wèn)題之后，我首先需要了解以下知識(shí)：羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量會(huì)受到哪些因素的影響？
1、周邊環(huán)境壓力
這個(gè)很好理解，平原地區(qū)與高原地區(qū)空氣密度不同，空氣的含量不同，所以，大氣壓力會(huì)影響到風(fēng)量。羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)最全匯總!獨(dú)家!
2、內(nèi)泄漏的情況
風(fēng)機(jī)內(nèi)部配件之間有一定的間隙，羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于強(qiáng)制性輸送設(shè)備，在輸送過(guò)程中，氣體會(huì)透過(guò)間隙進(jìn)行回流，對(duì)風(fēng)量存在一定的影響。
3、環(huán)境與溫度
環(huán)境不同、周邊溫度不同，羅茨鼓風(fēng)機(jī)輸送風(fēng)量也是不同的，例如：潮濕環(huán)境、夏季與冬季，其中會(huì)影響到環(huán)境中的水蒸氣，對(duì)于空氣的整體密度和質(zhì)量也會(huì)有所影響。
這是三個(gè)基本的風(fēng)量影響因素，上面的網(wǎng)友提到了進(jìn)口溫度、環(huán)境溫度、進(jìn)出口壓力，羅茨鼓風(fēng)機(jī)為恒流量風(fēng)機(jī)，前方管道壓力在合理范圍內(nèi)變化，風(fēng)機(jī)的輸送風(fēng)量是不會(huì)發(fā)生變化的。如果過(guò)分超壓，風(fēng)機(jī)會(huì)倒轉(zhuǎn)，造成風(fēng)機(jī)的損壞。在實(shí)際工作環(huán)境中，如果我們的風(fēng)機(jī)并不存在較為嚴(yán)重的內(nèi)泄漏，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量一般為銘牌所標(biāo)注的。
在實(shí)際工況中，很難根據(jù)公式來(lái)對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，最為簡(jiǎn)單的方法就是購(gòu)買一件風(fēng)量風(fēng)壓測(cè)量?jī)x，根據(jù)測(cè)量?jī)x的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定即可。
如果我們一定需要計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算，那么，可以根據(jù)：范德華理想氣體狀態(tài)方程式，容積式風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算公式Q2=（Q1×T2×P1×(1+D2)）/(T1×P2)解釋Q2：使用狀態(tài)下鼓風(fēng)機(jī)的容積流量T2：使用狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度P2：使用狀態(tài)下的環(huán)境大氣壓力（就是大氣壓）Q1:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣容積流量T1:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度P1：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力D2：使用狀態(tài)下的空氣含濕量
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羅茨鼓風(fēng)機(jī)選型中風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)算方法的探討
摘要：針對(duì)污水處理廠羅茨鼓風(fēng)機(jī)在使用狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，進(jìn)口溫度、壓力等條件發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的性能也發(fā)生變化這種情況，探討了設(shè)計(jì)選型時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)容積流量、出口壓力等的確定方法，結(jié)合工程熱力學(xué)原理及羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理，推導(dǎo)了流量的計(jì)算公式，并通過(guò)實(shí)際工程中選型設(shè)計(jì)的計(jì)算范例，說(shuō)明了計(jì)算公式的使用方法。
引言
羅茨鼓風(fēng)機(jī)是污水處理工程中常用的充氧設(shè)備，在污水廠鼓風(fēng)機(jī)選型時(shí)，風(fēng)機(jī)廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的性能參數(shù)，我國(guó)規(guī)定的風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài):壓力p0=101.3 kPa，溫度T0=20℃，相對(duì)濕度=50%，空氣密度ρ=1.2 kg/m3。然而風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用中并非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能也將發(fā)生變化，設(shè)計(jì)選型時(shí)就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù)，而需要根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)將風(fēng)機(jī)的性能要求，換算成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來(lái)選型。
2 鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的計(jì)算
出口壓力的計(jì)算方法
這里所說(shuō)的出口壓力為鼓風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和使用狀態(tài)下出口的絕對(duì)壓力：
p1′=p2+△p2 （1）
式中 p1′—— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的出口壓力（絕對(duì)壓力），kPa
p2 ——使用狀態(tài)下風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力（環(huán)境大氣壓力），kPa
△p2 —— 使用狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的升壓，kPa
出口壓力影響因素的分析
羅茨鼓風(fēng)機(jī)[1]工作過(guò)程如圖1所示：在圖1a中，左面為進(jìn)氣腔，腔內(nèi)壓力與進(jìn)氣壓力相等；隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，在圖1b、c、d中，容積V保持不變，V內(nèi)氣體壓力與進(jìn)氣壓力相等；當(dāng)運(yùn)行到圖1e的位置時(shí)，V與排氣口相連通，排氣口的高壓氣體迅速回流，與低壓氣體混合，使其壓力由進(jìn)氣壓力突然躍升到排氣壓力。因此，容積式鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機(jī)本身，而是氣體由鼓風(fēng)機(jī)排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的 [2]，所以羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。鼓風(fēng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是風(fēng)機(jī)的額定排氣壓力。實(shí)際上，鼓風(fēng)機(jī)可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作，而且只要強(qiáng)度和排氣溫度允許，也可以超過(guò)額定排氣壓力工作。
對(duì)于污水處理廠而言，排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對(duì)壓力（背壓）為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和，如圖1所示。若由于某種原因，如曝氣頭或管路堵塞，使管路系統(tǒng)的壓力損失增加，“背壓”也會(huì)升高，于是鼓風(fēng)機(jī)的壓力也就相應(yīng)升高；又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因，管路系統(tǒng)的壓力損失則會(huì)減少，“背壓”便不斷降低，鼓風(fēng)機(jī)的壓力也隨之降低。
綜上所述，確定羅茨鼓風(fēng)機(jī)壓力時(shí)，只需要鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所能達(dá)到的絕對(duì)壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深、管路損失之和。
鼓風(fēng)機(jī)空氣流量的計(jì)算
在計(jì)算污水處理的需氧量時(shí)，其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm（kg/min），再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1（m3/min），如果鼓風(fēng)機(jī)的使用狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，例如在高原地區(qū)使用，則空氣密度、含濕量會(huì)發(fā)生變化，鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是相同的，而所供空氣的質(zhì)量流量將減少，有可能導(dǎo)致供氧量不足。因此，必須計(jì)算出能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量qv2。
在高原地區(qū)使用時(shí)，環(huán)境大氣壓力也會(huì)發(fā)生變化，壓力比相應(yīng)升高，那么，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量qvb則會(huì)增大，這將導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮使用條件發(fā)生變化時(shí)各種因素的影響，以保證風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的實(shí)際空氣流量能夠滿足使用要求，并需計(jì)算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2，其計(jì)算方法在流量計(jì)算實(shí)例中將詳細(xì)說(shuō)明。
換算流量qv2的計(jì)算公式
設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的的容積流量為qv1、進(jìn)氣溫度為T1、進(jìn)氣壓力為p1，鼓風(fēng)機(jī)在使用狀態(tài)的進(jìn)氣溫度為T2、進(jìn)氣壓力為p2，則換算成使用狀態(tài)下鼓風(fēng)機(jī)的容積流量為
（2）
式中 下標(biāo)“1”——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同
下標(biāo)“2”——使用狀態(tài)，下同
q2——換算為使用狀態(tài)下所需鼓風(fēng)機(jī)的容積流量，換算流量，m3/min
T2——使用狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度（環(huán)境溫度），Ts=273+Ts，K
p2——使用狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力（環(huán)境大氣壓力），kPa
q1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量，m3/min
T1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度，20℃，T0=293 K
p1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力，p1=101.33 kPa
d2——使用狀態(tài)下空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣，
d——空氣的含濕量，kg水蒸氣/kg干空氣
——相對(duì)濕度，其數(shù)值介于0和1之間，%
p′——飽和濕
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