2021離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和選型手冊(cè)

1、2021離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和選型手冊(cè) 離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì) 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。這一章主要講第一方面，而且通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)分相像設(shè)計(jì)和理論設(shè)計(jì)兩種方法。相像設(shè)計(jì)方法簡潔，牢靠，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)。本章主要敘述離心通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的一般方法。 離心通風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)中依據(jù)給定的條件:容積流量，通風(fēng)機(jī)全壓，工作介質(zhì)及其密度 ，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(duì)于通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求是： （1）滿意所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在

2、最高效率點(diǎn)四周； （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)簡潔，工藝性能好； （5）足夠的強(qiáng)度，剛度，工作平安牢靠； （6）噪音低； （7）調(diào)整性能好； （8）尺寸盡量小，重量經(jīng)； （9）維護(hù)便利。 對(duì)于無因次數(shù)的選擇應(yīng)留意以下幾點(diǎn)： （1）為保證最高的效率，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)闹祦碓O(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。 1 葉輪尺寸的打算 圖3-1葉輪的主要參數(shù):圖3-1為葉輪的主要參數(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； :

3、葉片出口安裝角； :葉片進(jìn)口安裝角； z:葉片數(shù)； :葉片前盤傾斜角； 一最佳進(jìn)口寬度 在葉輪進(jìn)口處假如有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進(jìn)口流速。一般采納，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： (3-1a) 考慮到輪轂直徑引起面積削減，則有： (3-1b) 其中 在加速20%時(shí)，即, (3-1c) 圖3-2 加速20%的葉輪圖 圖3-2是這種加速20%的葉輪圖。近年來的討論加速不肯定是必需的，在某些狀況下減速反而有利。 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 選擇在肯定的流量和轉(zhuǎn)速條件下合適的，以使為最小。

4、首先爭(zhēng)論葉片厚度的影響。如圖3-3，由于葉片有肯定厚度；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： 圖3-3 葉片厚度和進(jìn)出口的堵塞系數(shù)計(jì)算用和分別表示進(jìn)出口的堵塞系數(shù)： (3-2a) 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)入葉輪為徑向流淌時(shí)，,那么： (3-2b) 為了使最小，也就是損失最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)?。?dāng)過大時(shí)，過小，但加大許多，使（3-2c）式右邊其次項(xiàng)過大，加大。當(dāng)過小時(shí)，（3-2c）式右其次項(xiàng)小，第一項(xiàng)會(huì)過大，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，的表達(dá)式為（3-1b）式,代入(3-2c)式為： (3-3c)對(duì)式(

5、3-3)求微小值，得出的優(yōu)化值為： (3-4a) 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: (3-4b) 即： (3-4c) 也可以依據(jù)，求出 (3-4d) 三進(jìn)口葉片角 1.徑向進(jìn)口時(shí)的優(yōu)化值 同一樣，依據(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，最終得出： (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)彎處氣流分布不勻稱時(shí)的優(yōu)化值。 圖3-4，葉片進(jìn)口

6、處速度分布不勻稱，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)： (3-7a) 進(jìn)而采納近似公式: 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)口處和分布不勻稱 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： 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)

7、分 一般推舉葉片進(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(duì)于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分別損失較大，過小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過大，分別損失增加。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： 當(dāng)時(shí)，甚至。 四葉輪前后盤的圓角和葉片進(jìn)口邊斜切 設(shè)計(jì)中，在可能狀況下盡量加大葉輪前后盤的圓角半徑r和r（圖3-1）。葉片進(jìn)口邊斜切是指前盤處葉片進(jìn)口直徑大于后盤處的直徑，以適應(yīng)轉(zhuǎn)彎處氣流不勻稱現(xiàn)象。 假如葉片進(jìn)口與軸平行，如圖3-6(a)所示，在進(jìn)口邊各點(diǎn)是相同的。但該處氣流

8、速度不勻稱，而周速相同。故氣流角不同，這樣就無法使葉片前緣各點(diǎn)的氣流毫無沖擊地進(jìn)入葉輪。為此將葉片進(jìn)口邊斜切（見圖3-6(b)）,靠近前盤處的大，且其亦大，而靠近后盤小，且亦小。使氣流良好地進(jìn)入葉道。 前向葉輪，進(jìn)口氣流角是依據(jù)葉片彎曲程度來考慮的，故不做成斜切。 圖3-6葉輪前后盤的圓角和葉片進(jìn)口邊斜切 五葉片數(shù)z的選擇 葉片數(shù)太少，一般流道集中角過大，簡單引起氣流邊界層分別，效率降低。葉片增加，能削減出口氣流偏斜程度，提高壓力。但過多的葉片會(huì)增加沿程摩阻損失和葉道進(jìn)口的堵塞，也會(huì)使效率下降。 依據(jù)試驗(yàn)，葉片間流道長度l為流道出口寬度a的2倍，且l為,由幾何關(guān)系： 那么 ( 3-9) 出口角

9、大的葉輪，其葉道長度較短就簡單引起當(dāng)量擴(kuò)張角過大，應(yīng)采納較多葉片。出口角小時(shí)，葉道較長，應(yīng)采納較少葉片。同時(shí)較小時(shí)，z也少一些為好，以免進(jìn)口葉片過于稠密。 對(duì)于后向葉輪：當(dāng)z=812個(gè)時(shí)，采納機(jī)翼型及弧型葉片，當(dāng)z=1216時(shí)，應(yīng)采納直線型葉片。 對(duì)于前向葉輪，z=1216. 六葉片進(jìn)出口寬度 1. 后向葉輪一般采納錐形圓弧型前盤，對(duì)于肯定流量葉輪，過小則出口速度過大， 葉輪后的損失增大，而過大，擴(kuò)壓過大，導(dǎo)致邊界層分別，所以的大小要慎重打算。由于 (3-10a) 上式表明，在肯定的時(shí)，值與成正比，對(duì)于肯定的葉輪過大，出口速 度大，葉輪后損失增大，反之過小，擴(kuò)壓度過大。試驗(yàn)證明，不同的，值不同

10、，即 (3-10b) 然后，利用(3-10a)式可計(jì)算出。 后向葉輪的進(jìn)口處寬度，一般可近似計(jì)算： (3-10c) 2.前向葉輪進(jìn)口處參數(shù)影響很大。其葉片入口處寬度應(yīng)比公式計(jì)算出的大一些。例如當(dāng) 前向葉輪采納平直前盤時(shí)：，若采納錐形前盤，必需正確選用前盤傾斜角，即 0.30.4 0.450.5 5 0.5 依據(jù)值及，可打算。 圖3-7 前盤外形 葉片外形的確定 離心式通風(fēng)機(jī)主要參數(shù)及z已知后，就可以繪制葉片的外形，葉片的外形有許多選擇。 一平直葉片 平直葉片是最簡潔的葉片型式，依據(jù)圖3-8，由正弦定理： (3-11) 上式表明, 和之間滿意(3-11)式，不能同時(shí)任意選擇。 例如： : 0.3

11、 0.5 0.7 (當(dāng) 時(shí)): 圖3-8平直葉片 二圓弧型葉片 圓弧型葉片分單圓弧和多圓弧，一般多采納單圓弧。在設(shè)計(jì)中，一般先求出 ,z等，依據(jù)已知條件確定葉片圓弧半徑的大小，和該圓弧的中心位置p，以及圓弧所在半徑。 圖3-9a后向圓弧葉片 圖3-9 b前向圓弧葉片 圖3-9 c 徑向葉片 1.后向葉片圓弧如圖3-9a所示，已知 在和中，p0為公共邊： 由余弦公式： ( 3-12a) (3-12b) 葉片長度l： 2.前向葉輪圓弧葉片 (3-13a) (3-13b) 3.徑向葉片見圖3-9c (3-14a) (3-14b) 三.葉片流道的打算 對(duì)于直葉片和圓弧葉片，其進(jìn)口不能很精確地成型，所以在某些狀況下會(huì)產(chǎn)生過高的前緣葉片壓力，從而導(dǎo)致了氣流的分別。最好在進(jìn)口有一段無功葉片，或用近似的圓弧表示。這種無功近似圓弧如圖3-10所示： 從1點(diǎn)引出的無功圓弧的半徑r等于從該點(diǎn)引出的對(duì)數(shù)曲線的曲率半徑。圖解時(shí)，連接01兩點(diǎn)，做角，過