離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)論文

焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 3 目錄 引言 (1) 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 (3) 2.1 離心 式 風(fēng)機(jī)的基本組成 (3) 2.2 離心 式 風(fēng)機(jī)的原理 (3) 2.3 離心 式 風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) (4) 2.4 離心 式 風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式 (5) 3.離心 式通 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) (5) 3.1 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求 (5) 3.2 設(shè)計(jì)步驟 (6) 3.2.1 葉輪尺寸的決定 (6) 3.2.2 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置 (13) 3.2.3 蝸殼設(shè)計(jì) (14) 3.2.4 參數(shù)計(jì)算 (20) 3.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇 (24) 4.結(jié)論 (25) 附錄 (25) 摘要 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容。離心式通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)分相似設(shè)計(jì)和理論設(shè)計(jì)兩種方法。相似設(shè)計(jì)方法簡單，可靠，在工業(yè)上廣泛使用。而理論設(shè)講方法用于設(shè)計(jì)新系列的通風(fēng)機(jī)。本文在了解離心通風(fēng)機(jī)的基本組成，工作原理以及設(shè)計(jì)的一般方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種離心通風(fēng)機(jī)。 關(guān)鍵字：離心式通風(fēng)機(jī) 工作原理 設(shè)計(jì)方法 ABSTRACT The design of Centrifugal fan includes the calculation of aerodynamic and the structure etc. The aerodynamic design of Centrifugal fan has two kinds of methods: one is the likeness designs, the other is theoretical designs. Based on above, this article designed a Centrifugal fan based on above. Key words: Centrifugal fan； working principle； design method 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 4 1 引言 通 風(fēng)機(jī) 是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。通 風(fēng)機(jī) 廣泛 用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐 和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。 通 風(fēng)機(jī) 的工作原理與 透平 壓縮機(jī) 基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。 通 風(fēng)機(jī) 已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通 風(fēng)機(jī) 基本相同。 1862 年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通 風(fēng)機(jī) ，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為 40左右，主要用于礦山通風(fēng)。 1880 年，人們設(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片的離心通 風(fēng)機(jī) ，結(jié)構(gòu)已比較完善了。 1892 年法國研制成橫流通 風(fēng)機(jī) ； 1898 年，愛爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī) ，并為各國所廣泛采用； 19 世紀(jì)，軸流通 風(fēng)機(jī) 已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為 100 300 帕，效率僅為 15 25，直到二十世紀(jì) 40 年代以后才得到較快的發(fā)展。 1935 年，德國首先采用軸流等壓通 風(fēng)機(jī) 為 鍋爐 通風(fēng)和引風(fēng)； 1948 年 ,丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通 風(fēng)機(jī) ；旋軸流通 風(fēng)機(jī) 、子午加速軸流通 風(fēng)機(jī) 、斜流通 風(fēng)機(jī) 和橫流通 風(fēng)機(jī) 也都獲得了發(fā)展。 按氣體流動(dòng)的方向，通 風(fēng)機(jī) 可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。 離心通 風(fēng)機(jī) 工作時(shí)，動(dòng)力機(jī) (主要是電動(dòng)機(jī) )驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并 在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通 風(fēng)機(jī) 。 離心通 風(fēng)機(jī) 主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型通 風(fēng)機(jī) 的葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)上中、大型通 風(fēng)機(jī) 通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。離心通 風(fēng)機(jī) 一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個(gè)背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通 風(fēng)機(jī) 。 葉輪是通 風(fēng)機(jī) 的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通 風(fēng)機(jī) 平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。 前向葉輪產(chǎn) 生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時(shí)，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機(jī)翼型葉片最復(fù)雜。 為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強(qiáng)度和減少葉片與機(jī)殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通 風(fēng)機(jī) 的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 軸流式通 風(fēng)機(jī) 工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通 風(fēng)機(jī) 的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有 100 毫米左右，大型的可達(dá) 20 米以上。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 5 小型低 壓軸流通 風(fēng)機(jī) 由葉輪、機(jī)殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通 風(fēng)機(jī) 由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動(dòng)部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為 2 24。葉片越多，風(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為 1045，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通 風(fēng)機(jī) 的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 斜流通 風(fēng)機(jī) 又稱混流通 風(fēng)機(jī) ，在這類通 風(fēng)機(jī) 中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通 風(fēng)機(jī) 的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī) 兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。 橫流通 風(fēng)機(jī) 是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通 風(fēng)機(jī) 。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。 與其他類型低速通 風(fēng)機(jī) 相比，橫流通 風(fēng)機(jī) 具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來冷卻或通風(fēng)。 通 風(fēng)機(jī) 的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動(dòng)的大小也是通 風(fēng)機(jī) 的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱風(fēng)量，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通 風(fēng)機(jī) 的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通 風(fēng)機(jī) 內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通 風(fēng)機(jī) 的輸入功率，即軸功 率。通 風(fēng)機(jī) 有效功率與軸功率之比稱為效率。通 風(fēng)機(jī) 全壓效率可達(dá) 90。 通 風(fēng)機(jī) 未來的發(fā)展將進(jìn)一步提高通 風(fēng)機(jī) 的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流通 風(fēng)機(jī) 代替大型離心通 風(fēng)機(jī) ；降低通 風(fēng)機(jī) 噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī) 葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。 2. 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 2.1 離心風(fēng)機(jī)的基本組成 主要由葉輪、機(jī)殼、進(jìn)口集流器、導(dǎo)流片、聯(lián)軸器、軸、電動(dòng)機(jī)等部件組成。旋轉(zhuǎn)的葉輪和蝸殼式的外殼。旋轉(zhuǎn)葉輪的功能是使空氣獲得能量； 蝸殼的功能是收集空氣，并將空氣的動(dòng)壓有效地轉(zhuǎn)化為靜壓。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 6 2.2 離心風(fēng)機(jī)的原理 葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使空氣獲得動(dòng)能 , 然后經(jīng)蝸殼和蝸殼出口擴(kuò)散段將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣 ,風(fēng)機(jī)出口的空氣就是具有一定靜壓的風(fēng)流。 1-進(jìn)氣室； 2-進(jìn)氣口； 3-葉輪； 4-蝸殼； 5-主軸； 6-出氣口； 7-擴(kuò)散器 2.3 離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 7 如圖所示，離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。 葉輪外徑 , 常用 D 表示； 葉輪寬度 , 常用 b 表示； 葉輪出口角 ,一般用表示。葉輪按葉片出口角的不同可分為三種 : 前向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相同 , 90 (90 160 )； 后向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反 , 90 (20 70 )； 徑向式葉片出口沿徑向安裝 , = 90。 2.4 離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 8 如圖所示 。 3. 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求 離心通風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)中根據(jù)給定的條件 :容積流量，通風(fēng)機(jī)全壓 ，工作介質(zhì) 及 以用其他要求，確定通風(fēng)機(jī)的主要尺寸，例如，直徑及直徑比 ，轉(zhuǎn)速 n,進(jìn)出口寬度和，進(jìn)出口葉片角 和 ，葉片數(shù) Z，以及葉片的繪型 和擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)，以保證通風(fēng)機(jī)的性能 。 對于通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求是： （ 1） 滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近； （ 2） 最高效率要高，效率曲線平坦； （ 3） 壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬； （ 4） 結(jié)構(gòu)簡單，工藝性能好； （ 5） 足夠的強(qiáng)度，剛度，工作安全可靠； （ 6） 噪音低； （ 7） 調(diào)節(jié)性能好； 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 9 （ 8） 尺寸盡量小，重量經(jīng)； （ 9） 維護(hù)方便。 對于無因次數(shù)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 為 保證最高的效率，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)?值來設(shè)計(jì)。 （ 2） 選擇最大的 值和低的圓 周速度，以保證最低的 噪音。 （ 3） 選擇最大的值，以保證最小的磨損。 （ 4） 大時(shí)選擇最大的 值。 3.2 設(shè)計(jì)步驟 3. 2.1 葉輪尺寸的決定 葉輪的主要參數(shù) : :葉輪外徑 :葉輪進(jìn)口直徑； :葉片進(jìn)口直徑； :出口寬度； :進(jìn)口寬度； :葉片出口安裝角； :葉片進(jìn)口安裝角； Z:葉片數(shù) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 10 :葉片前盤傾斜角； 一 最佳進(jìn)口寬度 在葉輪進(jìn)口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進(jìn)口流速。一般采用，葉輪進(jìn)口面積為 ，而進(jìn)風(fēng)口面積為 ，令 為葉輪進(jìn)口速度的變化系數(shù)，故有： 由此得出： 考慮到輪轂直徑引起面積減少，則有： 其中 在加速 20%時(shí)，即 , 加速 20%的葉輪圖 二 最佳進(jìn)口直徑 由水力學(xué)計(jì)算可以知道，葉道中的損失與速度的平方成正比，即 。為此選擇在一定的流量和轉(zhuǎn)速條件下合適的，以使為最小。 首先討論葉片厚度的影響。由于葉片有一定厚度 ；以及折邊的存在，這樣使進(jìn)入風(fēng)機(jī)的流速從增加至，即： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 11 葉片厚度和進(jìn)出口的阻塞系數(shù)計(jì)算 用 和 分別表示進(jìn)出口的阻塞系數(shù)： 式中為節(jié)距， 為切向葉片厚度 同理 那么進(jìn)出口的徑向速度為： 當(dāng)氣流進(jìn)入葉輪為徑向流動(dòng)時(shí)， ,那么： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 12 為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)?。總之在中間值時(shí)，使最小，即 考慮到進(jìn)口 20%加速系數(shù)，及輪轂的影響 求極小值，得出的優(yōu)化值為： 出口直徑不用上述類似的優(yōu)化方法，只要選用合適 的即可 : 即： 也可以根據(jù) ，求出 三 進(jìn)口葉片角 1. 徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值 同一樣，根據(jù)為最小值時(shí)，優(yōu)化計(jì)算進(jìn)口葉片角 。當(dāng)氣流為徑向進(jìn)口時(shí)， ,且均布，那么從進(jìn)口速度三角形（令進(jìn)口無沖擊 = ） 代入值后得出值，最后得出： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 13 (3-5) 求極值，即 (3-6a) 這就是只考慮徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值。 把（ 3-6a）式代入 (3-4a)至 (3-4d)式： (3-6b) 進(jìn)而當(dāng) 時(shí)： (3-6c) 或者： (3-6d) 2. 當(dāng)葉輪進(jìn)口轉(zhuǎn)彎處氣流分布不均勻時(shí) 的優(yōu)化值。 圖 3-4，葉片進(jìn)口處速度分布不均勻，在前盤處速度大小 為和，比該面上的平均值要大，設(shè) 那么 此外： 當(dāng) 時(shí)： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 14 (3-7a) 進(jìn)而采用近似公式 : 其中為葉輪前盤葉片進(jìn)口處的曲率半徑。計(jì)算出來的 角比小一些。如下表所示： : 0.2 0.4 1.0 2.0 3.0 4.0 : 0.952 0.88 0.74 0.58 0.472 0.424 : 那么 (3-7b) 式中 為 的平均值。 圖 3-4葉片進(jìn)口處和分布不均勻 圖 3-5進(jìn)口速度三角 3. 當(dāng)氣流進(jìn)入葉片時(shí)有預(yù)旋，即 ： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 15 由圖 3-5進(jìn)口速度三角形可以得出： 求極值后： (2-8a) 可以看出當(dāng)氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時(shí)（正預(yù)旋）， 將增大，同時(shí)得到： 4. 葉輪的型式不 同時(shí) 有所區(qū)別 一般推薦葉片進(jìn)口角 稍有一個(gè)較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時(shí) 的選擇使葉輪進(jìn)口沖擊損失為最小。 沖角 一般后向葉輪： 對于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過大，分離損失增加。較大的安裝角雖然使進(jìn)口沖擊損失加大，但是流道內(nèi)的損失降低，兩者比較，效率反而增 高。 一般前向葉輪： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 16 當(dāng)時(shí)，甚至。 3.2.2離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置位置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣形狀 一 . 進(jìn)氣室 進(jìn)氣室一般用于大型離心通風(fēng)機(jī)上。倘若通風(fēng)機(jī)進(jìn)口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，使 葉輪進(jìn)口截面上的氣流更不均勻，因此在進(jìn)口可增設(shè)進(jìn)氣室。進(jìn)氣室裝設(shè)的好壞會(huì)影響性能： 1. 進(jìn)氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進(jìn)氣口對齊 。 2. 進(jìn)氣室的面積與葉輪進(jìn)口截面之比 一般為矩形， 為最好。 3進(jìn)氣口和出氣口的相對位壓，對于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好，時(shí)最差。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 17 二，進(jìn)氣口 進(jìn)氣口有不同的形式。 一般錐形經(jīng)筒形的好，弧形比錐形的好，組合型的比非組合型的好。例如錐弧型進(jìn)氣口 的渦流區(qū)最小。此外還注意葉輪入口的間隙型式，套口間隙，比對口間隙形式好。 三，進(jìn)口導(dǎo)流器 若需要擴(kuò)大通風(fēng)機(jī)的使用范圍和提高調(diào)節(jié)性能，可在進(jìn)氣口或進(jìn)氣室流道裝設(shè)進(jìn)口導(dǎo)流器，分為軸向、徑向兩種。 可采用平板形，弧形和機(jī)翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為 Z=812。 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)葉 3.2.3蝸殼設(shè)計(jì) 離心通風(fēng)機(jī)蝸殼 一，概述 蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的部分動(dòng)能擴(kuò)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。 目前離心通風(fēng)機(jī)普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單適于焊接，離心通風(fēng) 機(jī)蝸殼寬度 B比其葉輪寬度大得多，則氣流流出葉輪后的流道突然擴(kuò)大，流速驟然變化。如圖所示，為葉輪出口后的氣流速度， 為其氣流角（分量為和），蝸殼內(nèi)一點(diǎn)的流速為 c，分量為和，焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 18 為氣流角，半徑為 r. 二，基本假設(shè)： 1，蝸殼各不同截面上所流過流量與該截面和蝸殼起始截面之間所形成的夾角 成正比： (3-29) 2，由于氣流進(jìn)入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動(dòng)量矩保持不變。 常數(shù) (3-30) 三，蝸殼內(nèi)壁型線： 離心通風(fēng)機(jī) 蝸殼內(nèi)壁型線 根據(jù)上述假設(shè)，蝸殼為矩形截面，寬度 B保持不變，那么在角度 的截面上的流量為： (3-31) 代入式 (3-30)后： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 19 (3-32) 上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對數(shù)螺線，對于每一個(gè)，可計(jì)算，連成蝸殼內(nèi)壁。 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 實(shí)際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度 A的大小有關(guān) 令按冪函數(shù)展開： (3-33) 其中 那么 (3-34a) 系數(shù) m隨通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù) 時(shí)， (3-34)式第三項(xiàng)是前面兩項(xiàng)的10%，當(dāng)時(shí)僅是 1%。為了限制通風(fēng)機(jī)的外形尺寸，經(jīng)驗(yàn)表明，對低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風(fēng)機(jī)，只取其第一項(xiàng)即可： (3-34b) 則得 (3-35) 式 (3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實(shí)際應(yīng)用中，用等邊基方法，或不等邊基方法，繪制一條近似于阿基米德螺旋線的蝸殼內(nèi)壁型線，如圖 3-22所示。 由式 (2-34)得到蝸殼出口張度 A (3-36) 一般取，具體作法如下： 先選定 B，計(jì)算 A式 (3-36)，以等邊基方 法或不等邊基方法畫蝸殼內(nèi)壁型線。 四，蝸殼高度 B 蝸殼寬度 B的選取十分重要。 ,一般維持速度 在一定值的前提下，確定擴(kuò)焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 20 張當(dāng)量面積的。若速度過大，通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加，速度過小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴(kuò)壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變 B，相應(yīng)需改變 A使 不變。當(dāng)擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小 A大好，因?yàn)?B小，流體離開葉輪后突然擴(kuò)大小，損失少。而且 A大，螺旋平面通道大，對蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 1. 或 2. 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取 上限。 3. 為葉輪進(jìn)口直徑，系數(shù)： 五，蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)算 以葉輪中心為中心，以邊長 作一正方形。為等邊基方。以基方的四角為圓心分別以為半徑作圓弧 ab,bc,cd,de，而形成蝸殼內(nèi)壁型線。其中 (3-37) 等邊基方法作出近似螺旋線與對數(shù)螺線有一定誤差，當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí)，其誤差越大?？刹捎貌坏冗叀７椒ú煌?，做一個(gè)不等邊基方： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 21 不等邊基方法對于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)也可以得到很好的結(jié)果。 圖 3-22 等邊基方法 圖 3-23 不等邊基方法 六，蝸殼出口長度 C，及擴(kuò)壓器 蝸殼出口面積。一般 (3-38) 或 往往蝸殼出口后設(shè)一擴(kuò)壓器，如圖 3-24出口擴(kuò)壓器角度為佳。為了減少總長度，可適當(dāng)加大。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 22 圖 3-24出口擴(kuò)壓器 七 .蝸舌 蝸殼中在出口附近常有蝸舌，其作用防止部分氣體在蝸殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，蝸舌附近的流動(dòng)較為復(fù)雜，對通風(fēng)機(jī)的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。 當(dāng) QQ正常 時(shí)，流動(dòng)偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，使通風(fēng)機(jī)性能變壞。下降，功率 N加大，一般蝸舌頭部的半徑 取 蝸舌與葉輪的間隙 t一般取 (后向葉輪 ) (前向葉輪 ) t過小在大流量時(shí)會(huì)升高一些，但 下降，噪音加大。 t過大，噪音會(huì)低一些，但及 下降。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 23 蝸殼出口蝸舌 3.2.4參數(shù)計(jì)算 1. 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù) Q，求其比轉(zhuǎn)速，即 設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)速 n可能未給，先初定，然后確定通風(fēng)機(jī)的類型及葉片型式： ns=2.712 前向葉片離心式 ns=3.616 后向葉片離心式 ns1617 雙吸入式并聯(lián)離心式 ns=1836 軸流式 2. 初步選擇葉片出口角 ： 一般后向葉輪葉片出口角 范圍為，最好。機(jī)翼型葉片時(shí)效率較高。 與 成線性關(guān)系。 或： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 24 3. 用所選的 ，查圖 3-26或計(jì)算，給出 ，計(jì)算： 一般： =0.60.8 強(qiáng)后向葉片 =0.81.2 后向葉片 =1.21.4 徑向葉片 =1.42.4 前向葉片 4. 確定出口半徑 D2 這樣可進(jìn)一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速 , p為極對數(shù)。 5. 確定進(jìn)口的直徑 D1（例如 時(shí)為式（ 3-6c）： 為此先算 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 25 上式只適用于 0.3的前向葉輪： 6. 確定進(jìn)口直徑： 7. 確定葉片數(shù) Z： 8. 確定 b2和 b1： 后向葉輪時(shí)： 式中： 對于后向葉輪： 對于前向葉輪： ns= 4.511.7 =0.250.35 b1=1.21.5 =0.350.5 b1=1.52.0 0.5 b1=2.02.5 取直平前盤 b2=b1。錐形前盤時(shí)，給定一定的 ，取 值不要太大。 9. 進(jìn)口葉片角 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 26 氣流角 取為沖角 : 10. 驗(yàn)算全壓 如果偏離太大，修正 和 Z值。 11. 葉片繪型 12. 決定蝸殼尺寸 （ 1） 計(jì)算蝸殼寬度 B 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 或 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 為葉輪進(jìn)口直徑， （ 2） 計(jì)算蝸殼出口 A： 一般取 （ 3） 用等基方法或不等基方法計(jì)算蝸殼內(nèi)壁線， 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 27 （ 4） 決定蝸舌尺寸 蝸舌頭部半徑 間隙： （后向葉片） （前向葉片） 13. 計(jì)算功率 其中 k為安全系數(shù) ,方法 k=1.15. 3.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇 ： (1)葉片型式的合理選擇：常見風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，后向葉輪的壓力系數(shù)中 t 較小，則葉輪直徑較大，而其效率較高；對前向葉輪則相反。 (2)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)方式的選擇：如傳動(dòng)方式為 A、 D、 F 三種 ，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同；而 B、 C、 E 三種均為變速，設(shè)計(jì)時(shí)可靈活選擇風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般對小型風(fēng)機(jī)廣泛采用與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)的傳動(dòng) A，對大型風(fēng)機(jī)，有時(shí)皮帶傳動(dòng)不適，多以傳動(dòng)方式 D、 F 傳動(dòng)。 對高溫、多塵條件下，傳動(dòng)方式還要考慮電動(dòng)機(jī)、軸承的防護(hù)和冷卻問題。 (3)蝸殼外形尺寸的選擇：蝸殼外形尺寸應(yīng)盡可能小。對高比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)，可采用縮短的蝸形，對低比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)一般選用標(biāo)準(zhǔn)蝸形。有時(shí)為了縮小蝸殼尺寸，可選用蝸殼出口速度大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口速度方案，此時(shí)采用出口擴(kuò)壓器以提高其靜壓值。 (4)葉片出口角的選定：葉片出口角是設(shè)計(jì)時(shí)首先 要選定的主要幾何參數(shù)之一。為了便于應(yīng)用，我們把葉片分類為：強(qiáng)后彎葉片 (水泵型 )、后彎圓弧葉片、后彎直葉片、后彎機(jī)翼形葉片；徑向出口葉片、徑向直葉片；前彎葉片、強(qiáng)前彎葉片 (多翼葉 )。 (5)葉片數(shù)的選擇：在離心風(fēng)機(jī)中，增加葉輪的葉片數(shù)則可提高葉輪的理論壓力，因?yàn)樗梢詼p少相對渦流的影響 (即增加 K 值 )。但是，葉片數(shù)