淺析微型風(fēng)機氣流特性的測試技術(shù)

[摘要] 本文簡要介紹了微型風(fēng)機氣流特性的概念及影響因素，結(jié)合風(fēng)機氣流特性測試裝置，著重闡述了微型風(fēng)機氣流特性測試的方法，為今后微型風(fēng)機測試提供借鑒和參考。

[關(guān)鍵詞] 微型風(fēng)機 氣流特性 測試技術(shù)研究

一、引言

近些年來，隨著電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，微型風(fēng)機的生產(chǎn)技術(shù)越來越成熟，它具有單位功率體積小、機電能量轉(zhuǎn)換效率高、控制靈活能等優(yōu)點，廣泛運用于工業(yè)自動化設(shè)備、成套電子設(shè)備、空調(diào)凈化設(shè)備、家用自動化設(shè)備等領(lǐng)域。可以說，在電子技術(shù)涉及的眾多地方，就會用到微型風(fēng)機，是一種極有生命力和前途的微電機產(chǎn)品。因而該類風(fēng)機的測試與問題措施就顯得非常重要。

二、概述

1.概念

微型風(fēng)機一般指葉輪直徑小于500毫米，輸入功率小于750W ，最大出風(fēng)量為70m3/min，最大靜壓為900Pa的風(fēng)機。對電機的負(fù)荷、扇葉的大小、能量轉(zhuǎn)換均作出了限定，是一種高效能的通風(fēng)散熱設(shè)備。微型風(fēng)機的氣流特性是最主要的性能指標(biāo)之一，它是指在額定電壓和頻率下，風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的風(fēng)量(Q)和靜壓(Pst)之間的變化關(guān)系，可用非線性關(guān)系曲線表示。

2.氣流特性曲線

以軸流微型風(fēng)機為例，其氣流特性曲線如圖1所示。該曲線與縱坐標(biāo)的交點即為風(fēng)機的最大靜壓Pst(max)，與橫坐標(biāo)的交點即為風(fēng)機的最大風(fēng)量Qmax。一般情況下，在制造廠家的產(chǎn)品樣本說明書和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中均會規(guī)定了上述二個數(shù)值的額定值，Pst(max)、Qmax是風(fēng)機氣流特性的二個重要指標(biāo)。

3.性能影響二因素

實際上，微型風(fēng)機運行時處于不同的系統(tǒng)，不同系統(tǒng)中阻抗不同，因而最終的性能由系統(tǒng)的阻抗曲線和氣流特性曲線一起決定。如圖1中，軸流微型風(fēng)機在系統(tǒng)A中運行，其時風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)量為QN(m3/min)，產(chǎn)生的靜壓為Pstn(Pa)，二者共同決定微型風(fēng)機的性能。一般來說，系統(tǒng)的阻抗越大，相同的氣流特性下，風(fēng)量就越小。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示，微型風(fēng)機最佳運行點在60%～75%Qmax附近，可得到最大效率和最小噪聲。因此準(zhǔn)確地測試出微型風(fēng)機的氣流特性曲線對制造廠和用戶都很重要，它不僅反應(yīng)了風(fēng)機的技術(shù)水平，也為用戶提供了參考。

三、出風(fēng)量測試方法

根據(jù)美國空氣動力和調(diào)節(jié)協(xié)會(AMCA)標(biāo)準(zhǔn)210—74規(guī)定，利用“風(fēng)室中裝有多噴咀的出氣風(fēng)室裝置”，對微型軸流風(fēng)機、離心風(fēng)機、后彎離心風(fēng)機和貫流風(fēng)機的氣流特性進行測試，實現(xiàn)對葉輪進行優(yōu)化設(shè)計，達到更優(yōu)異的氣流特性。

一是優(yōu)化測試裝置。采用截面積較大的風(fēng)室，減少內(nèi)部阻力，設(shè)有六層通流面積不等的整流網(wǎng)，配置15個大噴咀和3個小噴咀，參照表1規(guī)定的不同組合來實現(xiàn)對不同風(fēng)量的微型風(fēng)機進行測試。其風(fēng)量測試的范圍為0.6-70m3/min，靜壓的測試范圍為20-900Pa，被測試風(fēng)機的葉輪直徑不超過500mm。

二是進行氣流特性測試前，先參考被測微型風(fēng)機的最大風(fēng)量值Qmax(m3/min)，然后根據(jù)表1規(guī)定的噴咀組合進行測試。目的是在測試不同風(fēng)量范圍時，其小噴咀的雷諾數(shù)不小于12000，平均風(fēng)速小于16m/s，從而提高了測試精度。

三是采用電動調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)工況點，完成整個氣流特性所需要的十多個工況點的測試，實現(xiàn)人工智能控制。

四是增加輔助系統(tǒng)，在測試風(fēng)機最大風(fēng)量Qmax時，依靠輔助系統(tǒng)克服風(fēng)室中殘余的阻力，測試到靜壓為零時的最大風(fēng)量Qmax。

五是利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理功能，通過AMCA.FOR進行自動處理計算，用GRAPHER繪圖軟件自動繪制成風(fēng)機的氣流特性曲線。

四、結(jié) 論

微型風(fēng)機氣流特性測試技術(shù)是一種比較邊緣技術(shù)，其中涉及到空氣動力、葉輪設(shè)計、電機配套、噪聲干擾等，知識面廣，專業(yè)性強，需要廣大技術(shù)專家多研究、多實踐，結(jié)合風(fēng)機試驗數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備描繪出氣流特性曲線圖，真實反應(yīng)出微型風(fēng)機的工作狀態(tài)，不斷提高風(fēng)機的性能，為生產(chǎn)出高品質(zhì)、高效能的產(chǎn)品提供一些基礎(chǔ)測試方法。

參考文獻:

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn):GB/T2658-1995小型交流風(fēng)機通用技術(shù)條件

[2]黃希程:小型風(fēng)機氣動特性測試裝置的研制流體機械1994.22(1)，25-29頁