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            風機相似定律妙用

            2012-04-05 12:07:22  來源:


            我們工廠里*近裝了一部透浦送風機來吸廢氣,以改善公害問題,但裝上去

            運轉之后,發覺煙霧還是無法除盡,抽氣量似乎未達到預定的數值。這部送

            風機的規格是:風量=660m 3 /min,靜壓=300mmAq,轉速=1000rpm,使用

            100HP四極馬達以三角皮帶驅動。電工人員曾經量了一下馬達所吃的電流,

            發覺只吃184Amp,換算一下大約是80HP,我們用的電壓是220Volt,l00HP

            馬達銘牌上所注明的滿載電流是230Amp。因此我們工廠的領班就提議增加送

            風機的轉速,大家一想也有道理,就把馬達的皮帶輪換成大一點的,把轉速

            提高到1200rpm。一試轉之下,果然抽氣效果大增,大家正在慶幸之際,沒

            想到馬達突然冒起煙來,雖然趕快切掉電源,結果馬達還是燒毀了,平白損

            失了幾萬塊錢。我想請教的是,馬達所吃的負載還有20%,我們也就把轉速

            提高20%,應該沒問題才對,馬達怎么會燒毀呢?還有,廢氣我們還是要抽

            的,不能放著不管,請問要怎么辦才好?


            答:
            在還沒有回答問題之前,我想建議您一件事,下一次碰到這種問題時,在還

            沒增速以前,*好打個電話先與承包的工程設計公司或送風機制造廠商量一

            下。這次如果這樣做了的話,這幾萬元相信是可以不要白花的。

            首先,讓我把這問題的癥結先指出來,透浦送風機所需的馬力數并非與轉速

            成正比,而是成驚人的三次方比變化,所以馬達會燒毀。

            透浦送風機(Turbo Fan)是屬于輪機型(Turbo Machinery)的流體機械,它的作

            用是把機械能(Mechanical Energy)轉變為流體能(Fluid Energy)。屬于上述兩

            個前提之下的機械還有離心泵、軸流泵、多翼送風機、螺槳式電風扇等。這

            些機械的特性都受到下述定律的控制,這套定律就是所謂的相似定律

            (Similarity Law)。(在此請特別注意----凡非屬上述兩個前提之下的流體機

            械,如往復式空氣壓縮機、齒輪泵、風力機等,皆不可使用此套定律。)

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            式中,Q:風量,Ps:靜壓,HP:馬力,N:轉速,D:機械代表尺寸,

            γ:流體比重量。附字1:*部機械,附字2:第二部機械。

            在這里必須特別說明的是*部機械與第二部機械必須要相似,也就是兩部

            機械大小可以不同,但其胖瘦程度要一樣。由于兩者相似,各部份的尺寸都

            成比例變化,所以可以只用一個長度尺寸來代表一部機械的大小,這個代表

            尺寸也就是公式中的D。照您所說形,我們可以把轉速1000rpm的機械看做第

            一部,把轉速提高以后的機械看做第二部,而這一部與第二部實為同一部機

            械(D 2 = D 1 ),它們之間當當然然可以說是相似,因此上述公式可以適用。

            由公式可知,風量比與轉速比成一次方正比,靜壓比與轉速比成二次方正

            比,而馬力比與轉速比成三次方正比。只要利用上述公式就很容易解決您的

            問題了。HP 1 = 80HP,而HP 2 = l00HP(希望增速后馬達達到滿載),又

            1 = 1000rpm,此外D 2 = D 1,γ 2 =γ 1 (同樣的氣體,比重量相等),所需

            求的是N 2 =?。將上列數據代入公式后可得:


            也就是說,將轉速提高到1077rpm后,100HP的馬達剛好會達到滿載。當

            然,這公式的準確性不能說是絕對的,因為即使流體力學上的性質呈三次方

            變化,可是機械損失(如軸承摩擦)等并非以三次方變化,所以不能說是絕對準

            確。但對工業用途而言,這定律是足可信賴的,尤其轉速差只有7.7%,您大

            可放下心來使用。

            以上是公式用在轉速變化的情形,除此之外,當機械代表尺寸有所變化(即機

            械相似而大小不同)或使用流體不同的場合,皆可利用上述相似定律解決問

            題。相似定律的妙用無窮,工廠里遇到各種難題時,它常常會大顯身手,希

            望大家多加利用。

            *后,我想提醒您一件事,在短時間內馬達即使超載通常也不應該會燒毀,

            可能您的馬達未裝有電磁開關(Magnetic Switch) 熱保護開關或者它已失靈了,因此希望

            您先檢查一下再使用,以免重蹈覆轍。


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