冷卻風(fēng)扇的選型與設(shè)計(jì)

1、摘要冷卻風(fēng)扇的設(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。冷卻風(fēng)扇的氣動(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(jiǎn)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：冷卻風(fēng)扇工作原理設(shè)計(jì)方法ABSTRACTThedesignofCentrifugalfanincludesthecalculationofaerodynamicandthestructureetc.TheaerodynamicdesignofCentrifugalfanhastwokindsofmethods:

2、oneisthelikenessdesigns,theotheristheoreticaldesigns.Basedonabove,thisarticledesignedaCentrifugalfanbasedonabove.Keywords:Centrifugalfan;workingprinciple;designmethod1 .引言.(1)2 .冷卻風(fēng)扇的結(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離心風(fēng)機(jī)的選型的一般步驟，,，(5)4 .冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì),(5)4.1

3、 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求,(5)4.2 設(shè)計(jì)步驟，,，(6)4.2.1 葉輪尺寸的決定,(6)4.2.2 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置，,，(13)4.2.3 蝸殼設(shè)計(jì),，(14)4.2.4 參數(shù)計(jì)算,，(20)4.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇，,(24)5 .結(jié)論,，(25)附錄(25)1111111111111111111111111111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

4、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(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制碧谷風(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(guó)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?cè)O(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(guó)研制成橫流通風(fēng)機(jī)；1898年，愛(ài)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(guó)所廣泛采

5、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100300帕，效率僅為1525%,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(guó)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(duì)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)

6、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(guò)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(jí)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(duì)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，

7、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(jiǎn)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)接采用焊接或挪接。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(guò)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，

8、小型的葉輪直徑只有100毫米左右，大型的可達(dá)20米以上。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224。葉片越多，風(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為10。45。，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挪接而成。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)

9、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(guò)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(zhǎng)，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來(lái)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；

10、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(lái)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.冷卻風(fēng)扇的結(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。離心式通風(fēng)機(jī)】一般氣口+2一葉輪前堂逐一葉片川一葉輪后盤法一機(jī)殼

11、,6一排氣口j7一截流板（風(fēng)舌）18一支架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)葉輪如圖所示，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；1600);70)；葉輪出口角，一般用B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,B>90°(90°后向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反,B<90°

12、(20°徑向式葉片出口沿徑向安裝，3=90°。2.4 離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式如圖所示。離心式風(fēng)機(jī)傳動(dòng)形式片一葉椎裝在電戈機(jī)指上工門一葉轉(zhuǎn)生曾，皮雷輪在例駢I承出同1廣一葉輪懸野，皮帶鴕近信I門一葉松總用.最茉野直麻伸動(dòng)I比一葉乾在兩軸承甲闌,度轉(zhuǎn)輪用時(shí)陸幼.盧一葉院:先茯錯(cuò)承中間.跟柏野H聯(lián)將動(dòng)3風(fēng)機(jī)的選型一般步驟i、計(jì)算確定場(chǎng)地的通風(fēng)量1風(fēng)機(jī)風(fēng)量的定義為：風(fēng)速V與風(fēng)道截面積F的乘積.大型風(fēng)機(jī)由于能夠用風(fēng)速計(jì)準(zhǔn)確測(cè)出風(fēng)速.所以風(fēng)量計(jì)算也很簡(jiǎn)單.直接用公式Q=VF便可算出風(fēng)量.風(fēng)機(jī)數(shù)量的確定根據(jù)所選房間的換氣次數(shù).計(jì)算廠房所需總風(fēng)量.進(jìn)而計(jì)算得風(fēng)機(jī)數(shù)量.計(jì)算公式：N=VXn/Q其

13、中：N-風(fēng)機(jī)數(shù)量（臺(tái)）,V-場(chǎng)地體積（m3）,n-換氣次數(shù)（次/時(shí)）,Q-所選風(fēng)機(jī)型號(hào)的單臺(tái)風(fēng)量（m3/h）.風(fēng)機(jī)型號(hào)的選擇應(yīng)該根據(jù)廠房實(shí)際情況.盡量選取與原窗口尺寸相匹配的風(fēng)機(jī)型號(hào).風(fēng)機(jī)與濕簾盡量保持一定的距離（盡可能分別裝在廠房的山墻兩側(cè)）.實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)換氣效果.排風(fēng)側(cè)盡量不靠近附近建筑物.以防影響附近住戶.如從室內(nèi)帶出的空氣中含有污染環(huán)境.可以在風(fēng)口安裝噴水裝置.吸附近污染物集中回收.不污染環(huán)境2、計(jì)算所需總推力ItIt=AP>XAt(N)其中,At:隧道橫截面積(m2)P:各項(xiàng)阻力之和(Pa);一般應(yīng)計(jì)及下列4項(xiàng)：1)隧道進(jìn)風(fēng)口阻力與出風(fēng)口阻力；2)隧道表面摩擦阻力，懸吊風(fēng)機(jī)裝

14、置、支架及路標(biāo)等引起的阻力；3)交通阻力；4)隧道進(jìn)出口之間因溫度、氣壓、風(fēng)速不同而生的壓力差所產(chǎn)生的阻力.3、確定風(fēng)機(jī)布置的總體方案根據(jù)隧道長(zhǎng)度、所需總推力以及射流風(fēng)機(jī)提供推力的范圍，初步確定在隧道總長(zhǎng)上共布置m組風(fēng)機(jī)，每組n臺(tái)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的推力為T.滿足mxnXT>Tt的總推力要求，同時(shí)考慮下列限制條件：1) n臺(tái)風(fēng)機(jī)并列時(shí)，其中心線橫向間距應(yīng)大于2倍風(fēng)機(jī)直徑2) m組(臺(tái))風(fēng)機(jī)串列時(shí)，縱向間距應(yīng)大于10倍隧道直徑4、單臺(tái)風(fēng)機(jī)參數(shù)的確定射流風(fēng)機(jī)的性能以其施加于氣流的推力來(lái)衡量，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的推力在理論上等于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口氣流的動(dòng)量差(動(dòng)量等于氣流質(zhì)量流量與流速的乘積),在風(fēng)機(jī)測(cè)試條件先，進(jìn)口氣

15、流的動(dòng)量為零，所以可以計(jì)算出在測(cè)試條件下，風(fēng)機(jī)的理論推力：理論推力=pxQxV=pQ2/A(N)P:空氣密度(kg/m3)Q:風(fēng)量(m3/s)A:風(fēng)機(jī)出口面積(m2)試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力T1一般為理論推力的0.85-1.05倍.取決于流場(chǎng)分布與風(fēng)機(jī)內(nèi)部及消聲器的結(jié)構(gòu).風(fēng)機(jī)性能參數(shù)圖表中所給出的風(fēng)機(jī)推力數(shù)據(jù)均以試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力為準(zhǔn)，但量測(cè)推力還不等于風(fēng)機(jī)裝在隧道內(nèi)所能產(chǎn)生的可用推力T,這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)吊裝在隧道中時(shí)會(huì)受到隧道中氣流速度產(chǎn)生的卸荷作用的影響(柯達(dá)恩效應(yīng)),可用推力減少.影響的程度可用系數(shù)K1和K2來(lái)表示和計(jì)算：T=T1XK1XK2或T1=T(K1XK2)其中T:安裝在隧道中的射流風(fēng)機(jī)可用推

16、力(N)T1:試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力(N)K1:隧道中平均氣流速度以及風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速對(duì)風(fēng)機(jī)推力的影響系數(shù)K2:風(fēng)機(jī)軸流離隧道壁之間距離的影響系數(shù)特定場(chǎng)合風(fēng)機(jī)選型使用分析倉(cāng)庫(kù)通風(fēng)首先，看倉(cāng)儲(chǔ)貨品是否是易燃易爆貨品，如：油漆倉(cāng)庫(kù)等，必須選擇防爆系列風(fēng)機(jī)。其次，看噪聲要求高低，可以選擇屋頂風(fēng)機(jī)或環(huán)保式離心風(fēng)機(jī)，(而且有款屋頂風(fēng)機(jī)是風(fēng)力啟動(dòng)，更可以省電呢。最后，看倉(cāng)庫(kù)空氣所需換氣量的大小，可以選擇最常規(guī)的軸流風(fēng)機(jī)SF型或排風(fēng)扇FA型。廚房排風(fēng)首先，對(duì)于室內(nèi)直排油煙的廚房(即排風(fēng)口在室內(nèi)墻上)，可以根據(jù)油煙大小選擇SF型軸流風(fēng)機(jī)或FA型排氣風(fēng)扇。其次，對(duì)于油煙大，且油煙需要經(jīng)由長(zhǎng)管道，并管道里有打彎處理的廚房，

17、強(qiáng)烈建議使用離心風(fēng)機(jī)(4-72離心風(fēng)機(jī)最為通用，11-62低噪聲環(huán)保型離心風(fēng)機(jī)也很實(shí)用），這是因?yàn)殡x心風(fēng)機(jī)的壓力較軸流風(fēng)機(jī)大，且油煙不經(jīng)過(guò)電機(jī)，對(duì)電機(jī)的保養(yǎng)和換洗更容易。最后，建議油煙強(qiáng)烈的廚房選用以上兩種方案并用，效果更佳。高檔場(chǎng)所通風(fēng)對(duì)于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OKT等高檔場(chǎng)所通風(fēng)，就不適宜用常規(guī)風(fēng)機(jī)了。首先，對(duì)于小室的通風(fēng)，使通風(fēng)管道連接中央通風(fēng)管的房間，可以在兼顧外觀與噪聲基礎(chǔ)上，選擇FZY系列小型軸流風(fēng)機(jī)，它體積小，塑料或鋁制外觀，低噪聲與高風(fēng)量并存。其次，對(duì)風(fēng)量與噪聲要求更嚴(yán)格的角度說(shuō)，風(fēng)機(jī)箱是最好選擇。箱體內(nèi)部有消音棉，外接中央通風(fēng)管道后可以達(dá)到減噪的顯著效果。最后，補(bǔ)充

18、一下，對(duì)于健身房的室內(nèi)吹風(fēng)，務(wù)必選則大風(fēng)量的FS型工業(yè)電風(fēng)扇，而非SF型崗位式軸流風(fēng)機(jī)。這是從外觀及安全性方面考慮。污水處理中風(fēng)機(jī)選型應(yīng)注意的問(wèn)題一、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=101.3kPa,溫度T0=20C,相對(duì)濕度小=50%,空氣密度p=1.2kg/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

19、狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來(lái)選型。二、風(fēng)機(jī)選型中應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)出口壓力影響因素的分析容積式鼓風(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，曝氣鼓風(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

20、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，確定曝氣鼓風(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、曝氣池水深和管路損失之和。三、風(fēng)機(jī)選型時(shí)應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)空氣流量因素在計(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

21、能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量。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，鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量則會(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)算出換算流量和泄漏流量。四、風(fēng)機(jī)選型應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)供氣流量的變化規(guī)律對(duì)于同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，在冬季和夏季,其容積流量是不會(huì)發(fā)生變化的，但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會(huì)發(fā)生變化，也就是說(shuō)供氧量會(huì)有所不同。鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的，但因?yàn)榭諝饷芏龋╬）、含濕量等發(fā)生了變化，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)輸送至

22、曝氣池的供氧量（FOR）在冬季溫度降低時(shí)增加、夏季溫度升高時(shí)降低。例如，某一污水處理廠,選用上述計(jì)算例題中的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)環(huán)境溫度變化，計(jì)算出鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際供氧量，其一年的變化規(guī)律在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于進(jìn)水量、水質(zhì)、水溫、MLSS等參數(shù)的變化，系統(tǒng)需氧量（SOR）也會(huì)發(fā)生變化在夏季，水溫較高，曝氣池需氧量（SOR）增大，但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量（FOR）在減少，這是設(shè)計(jì)時(shí)考慮需氧量的最不利工況點(diǎn)，此時(shí)，供氧量、需氧量基本相當(dāng)；在冬季,水溫降低，曝氣池需氧量（SOR）減少，但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量（FOR）增大，此時(shí)，供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低，空氣密度增加，那么風(fēng)機(jī)所供給的干空氣的質(zhì)量流量較

23、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大幅度增加，從而引起供氧量增加，從運(yùn)行的實(shí)際測(cè)量情況來(lái)看，每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會(huì)高出13mg/L。因此，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，需要針對(duì)這種變化對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，使鼓風(fēng)機(jī)的充氧能力與實(shí)際運(yùn)行中的需氧量相適應(yīng)。對(duì)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，使用變頻器，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整供風(fēng)量是很經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。不同季節(jié)曝氣池需氧量(SOR)、鼓風(fēng)機(jī)供氧量(FOR)變化規(guī)律五、結(jié)論綜上所述，同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)在不同的使用條件下，其性能的變化非常大，所以必須通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算進(jìn)行選型，否則有可能導(dǎo)致生化系統(tǒng)的供氧不足；另外，在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化，鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)氧氣的質(zhì)量流量變化很大，冬季供氧量大大超過(guò)了需氧量

24、，所以，應(yīng)采取變頻調(diào)速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。4.冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)4.1 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)及尸以用其他要求，確定通風(fēng)機(jī)的主要尺寸，例如，直徑及直徑比4/2,轉(zhuǎn)速n,進(jìn)出口寬度和，進(jìn)出口葉片角"'及和色百,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(jiǎn)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；(

25、8)尺寸盡量小，重量經(jīng)；(9)維護(hù)方便。對(duì)于無(wú)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)呢曛祦?lái)設(shè)計(jì)。10(2)選擇最大的伊值和低的圓周速度，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)選擇最大的單值。4.2 設(shè)計(jì)步驟4.2.1葉輪尺寸的決定葉輪的主要參數(shù)2:葉輪外徑5:葉輪進(jìn)口直徑;Q:葉片進(jìn)口直徑；A:出口寬度；瓦進(jìn)口寬度；憶:葉片出口安裝角;配:葉片進(jìn)口安裝角;Z:葉片數(shù)0二.九獨(dú)一幼n-R最佳進(jìn)口寬度:葉片前盤傾斜角;Aii在葉輪進(jìn)口處如果有退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4="叫4，而進(jìn)風(fēng)口面

26、積為三D；4，令4為葉輪進(jìn)口速度的變化系數(shù)，故有:由此得出:r="4=考慮到輪轂直徑引起面積減少，則有:*即一/打*)在加速20%時(shí),即C,a=q/4.84其中：產(chǎn)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，即明2”。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?gòu)脑黾又?，即：V：,，：12葉片厚度和進(jìn)出口的阻塞系數(shù)計(jì)算用弓和弓分別表示進(jìn)出口的阻塞系數(shù):"_7rDb-Zb1力!Sin-2264§邛八月靄口由式中為節(jié)距，'ib為切向葉片厚度7dx上式1+

27、3勺二；同理那么進(jìn)出口的徑向速度為：Q由TrDrhjr/J上C_品m_Qth/明"當(dāng)氣流進(jìn)入葉輪為徑向流動(dòng)時(shí),一,那么：r（Q由丫（門笈V0、%=一旦一+D：1冠%（60）為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)??？傊谥虚g值時(shí)，使最小，即13考慮到進(jìn)口20%加速系數(shù)，及輪轂的影響*<闿邛口M毛;Q-好16口求極小值，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R注的即可:與和=等?僅聿4240A=J即：'.也可以根據(jù)馬/口，求出爐一2中父鑼】（?。?-4bl三.進(jìn)口葉片角-41 .徑向進(jìn)口時(shí)的為優(yōu)化值，且均布,同一樣，根據(jù)為最小值時(shí)，優(yōu)化計(jì)算進(jìn)口葉片角B理"

28、"。當(dāng)氣流為徑向進(jìn)口時(shí),那么從進(jìn)口速度三角形（令進(jìn)口無(wú)沖擊吁阿雪陶盟吸=還/Cb響.艮-QJ（砌GmJ代入值后得出值，最后得出：1*（更y凈L_6。值I（1p）6/阿。/%14域=吟&(3-5)9。%(1-y)Q射匹幼為州n=U求極值，即即=35:紓(3-6a)這就是只考慮徑向進(jìn)口時(shí)的小優(yōu)化值。把(3-6a)式代入(3-4a)至(3-4d)式:光心式-v)n(3-6b)進(jìn)而當(dāng)二0后=121lo時(shí):(3-6c)伊=1.702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)G店2

29、二kCl/nmax"imaKGm60那么，一口；，3'''/；，此外:900(1-7)-=0當(dāng)次四月時(shí):(3-7a)151t-i進(jìn)而采用近似公式：I角比小一些。如下表所示:其中為葉輪前盤葉片進(jìn)口處的曲率半徑。計(jì)算出來(lái)的35.261:0.20.41.02.03.04.0:0.9520.880.740.580.4720.424”.:那么小啰甌'(3-7b)式中P1A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,"。由圖3-5進(jìn)口速度三角形可以得出:16Gtr工。/電/叫s明集1/二城短Q*11900

30、/（1了）SinpA（CospiA+SinfiA/tgaf求極值后：,"_31iV1123（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:烏二J240號(hào)】匏十的J四四竟環(huán)（1產(chǎn)）初九4,葉輪的型式不同時(shí)必有所區(qū)別般推薦葉片進(jìn)口角2”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)自月的選擇使葉輪進(jìn)口沖擊損失為最小。R=15底般后向葉輪：口3對(duì)于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過(guò)小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過(guò)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。般前向葉輪：*4060當(dāng)時(shí)甚至。憶）15516

31、0,四、60m=90174.2.2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a）他箱形占）圖錐形0）孤曲建斃琳*）亞茴野/憚孤/離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣形狀進(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(duì)齊。FF2 .進(jìn)氣室的面積與葉輪進(jìn)口截面之比"4二£=1,752.0耳all八一般為矩形，匕23為最好。3.進(jìn)氣口和出氣口的相對(duì)位壓，對(duì)于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好，時(shí)最差。a=90ca=Wc二，進(jìn)氣口進(jìn)氣口有不同的

32、形式。18一般錐形經(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(duì)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?？刹捎闷桨逍?，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4.2.釉曷殼設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)蝸殼一，概述蝸殼的作用是將離開(kāi)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(jiǎn)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

33、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，cc為氣流角，半徑為r.19,基本假設(shè):成正1',蝸殼各不同截面上所流過(guò)流量與該截面和蝸殼起始截面之間所形成的夾角比:(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。(3-30)三，蝸殼內(nèi)壁型線:離心通風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)壁型線。氣明A根據(jù)上述假設(shè)，蝸殼為矩形截面，寬度B保持不變，那么在角度中的截面上的流量為(3-31)代入式（3-30）后:(3-32)上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對(duì)數(shù)螺線，對(duì)于每一個(gè)，可計(jì)算，連成蝸殼內(nèi)壁。20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

34、的張度A的大小有關(guān)4f。一百令按備函數(shù)展開(kāi)：(3-33)/=1+呻心+9(加p")3+其中E，,；4=%_馬=以擅'+<()%(擺吠>+，臼那么(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)為必=1L812.6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(duì)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)旗&：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

35、-36)般取，具體作法如下：Q*(0650,75)4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。一般維持速度與&在一定值的前提下，確定擴(kuò)張當(dāng)量面積的。若速度過(guò)大，通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加，速度過(guò)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。；_、R=AxB如果改變B,相應(yīng)需改變A使口不變。當(dāng)擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度,21B小A大好，因?yàn)锽小，流體離開(kāi)葉輪后突然擴(kuò)大小，損失少。而且A大，螺旋平面通道大,對(duì)蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。般經(jīng)驗(yàn)公式為:1.2.下丁皿一、+（口Q，06）包20.3低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速

36、取上限。B=3.口為葉輪進(jìn)口直徑，系數(shù)：1三口，"口，9五，蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)算A且=一以葉輪中心為中心，以邊長(zhǎng)4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£二（1.01,。如與二£十；、(3-37)OH用二石十:工O等邊基方法作出近似螺旋線與對(duì)數(shù)螺線有一定誤差，當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí)，其誤差越大。可采用不等邊。方法不同之處，做一個(gè)不等邊基方：司=04%=0.1166A=0.13334氏=015/不等邊基方法對(duì)于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)也可以得到很好的結(jié)果。22圖3-22等邊基方法圖3-23不等邊基方法六，蝸殼出口長(zhǎng)

37、度C,及擴(kuò)壓器蝸殼出口面積。一般''；：F上二1,3L4鼻(3-38)或心|：1'可適當(dāng)加大。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(zhǎng)度,8=6"洋8=10-12,23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(duì)通風(fēng)機(jī)的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。當(dāng)Q<Q正常，蝸殼內(nèi)氣流儀變小，使一些風(fēng)量不進(jìn)入出口而重新流向蝸殼。當(dāng)Q>Q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I二二0.030.

38、062蝸舌與葉輪的間隙t一般取=0,050.10以i"（后向葉輪）一門在小、-0.070,15（刖向葉輪）t過(guò)小在大流量時(shí)會(huì)升高一些，但耳廳下降，噪音加大。t過(guò)大，噪音會(huì)低一些，但及加下降。24蝸殼出口蝸舌4.2.4參數(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，即風(fēng)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ns>1617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瓦總: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。35260mA42呢L45中與仇成線性關(guān)系。W=00078

39、7況/+0,6。-=0.00394©+0,30或：257工葉加97C-8.70,能*曠d口"揄血=0.60.8強(qiáng)后向葉片，給出口，計(jì)算:=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D26。f=,p為極對(duì)數(shù)。這樣可進(jìn)一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速5 .確定進(jìn)口的直徑D1（例如/=0，,=時(shí)為式（3£c）:=1194癡為此先算外8”AQW1Q26上式只適用于爐<0.3后向葉輪,6>0.3的前向葉輪：W馬二Q，80.956 .確定進(jìn)口直徑:7 .確定葉片數(shù)Z:Z=&5sin8 .確定b2和b1:后向葉輪時(shí):式中

40、:%=35物6/的二。,21025%=48-5。匕#%=0.250.28式1號(hào)）對(duì)于后向葉輪：一！對(duì)于前向葉輪：ns=4.5-11.7=0.350.5>0.5b1=1.21.5b1=1.52.0b1=2.02.5取直平前盤b2=bf錐形前盤時(shí)，給定一定的口口,取夕值不要太大。9 .進(jìn)口葉片角自浦2710.驗(yàn)算全壓3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：5=(13-2.2)3=(152.岫(o-o.oe)低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。4為葉輪進(jìn)口直徑，產(chǎn)"0，”0-9(2)計(jì)算蝸殼出口A:般取4=(0,65口,75)5(3)用等基方法或不等基方法計(jì)算蝸殼內(nèi)壁線,28（4）決定蝸舌尺寸蝸舌頭部半徑%=0.030.060.070.15n=不面也先7其中k為安全系數(shù)，方法k=1.15.孫«0.050,10間隙：/馬（后向葉片）（前向葉片）13.計(jì)算功率4.3離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇：葉片型式的合理選擇：常見(jiàn)風(fēng)