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1、離心通風(fēng)機選型及設(shè)計1. 引言 .(1)2. 離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)及原理.(3)2.1離心式風(fēng)機的基本組成(3)2.2離心式風(fēng)機的原理(3)2.3離心式風(fēng)機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(4)3離心風(fēng)機的選型的一般步驟(5)4.離心式通風(fēng)機的設(shè)計(5)4.1通風(fēng)機設(shè)計的要求(5)4.2設(shè)計步驟(6)4.2.1葉輪尺寸的決定(6)4.2.2離心通風(fēng)機的進氣裝置(13)4.2.3蝸殼設(shè)計(14)4.2.4參數(shù)計算(20)4.3離心風(fēng)機設(shè)計時幾個重要方案的選擇(24)5.結(jié)論(25)附錄(25)引言通風(fēng)機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。通風(fēng)機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、

2、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等。通風(fēng)機的工作原理與透平壓縮機基本相同，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。 能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動平衡校正才能保證通風(fēng)機平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。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，所需葉輪

3、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，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。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)機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風(fēng)機工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，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

4、左右，大型的可達20米以上。小型低壓軸流通風(fēng)機由葉輪、機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)機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。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1045，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通風(fēng)機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 斜流通風(fēng)機又稱混流通風(fēng)機，在這類通風(fēng)機中，氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風(fēng)機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。 橫流通風(fēng)機是具有前向多翼葉輪的小型高

5、壓離心通風(fēng)機。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進入葉輪，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)機相比，橫流通風(fēng)機具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動均勻。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，噪聲和振動的大小也是通風(fēng)機的主要技術(shù)指標。流量也稱風(fēng)量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機的輸入功率，即

6、軸功率。通風(fēng)機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風(fēng)機全壓效率可達90。通風(fēng)機未來的發(fā)展將進一步提高通風(fēng)機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機代替大型離心通風(fēng)機；降低通風(fēng)機噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。2. 離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)及原理2.1離心風(fēng)機的基本組成主要由葉輪、機殼、進口集流器、導(dǎo)流片、聯(lián)軸器、軸、電動機等部件組成。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，并將空氣的動壓有效地轉(zhuǎn)化為靜壓。2.2離心風(fēng)機的原理葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使空氣獲得動能, 然后經(jīng)蝸殼和蝸殼出口擴散段將部

7、分動能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣,風(fēng)機出口的空氣就是具有一定靜壓的風(fēng)流。1-進氣室；2-進氣口；3-葉輪；4-蝸殼；5-主軸；6-出氣口；7-擴散器2.3離心風(fēng)機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖所示，離心風(fēng)機的主要結(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)機的傳動方式如圖所示。3風(fēng)機的選型一般步驟 1、計算確定場地的通風(fēng)量1風(fēng)機風(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

8、由于能夠用風(fēng)速計準確測出風(fēng)速.所以風(fēng)量計算也很簡單.直接用公式Q=VF.便可算出風(fēng)量.風(fēng)機數(shù)量的確定 根據(jù)所選房間的換氣次數(shù).計算廠房所需總風(fēng)量.進而計算得風(fēng)機數(shù)量. 計算公式:N=Vn/Q 其中:N-風(fēng)機數(shù)量(臺), V-場地體積(m3), n-換氣次數(shù)(次/時), Q-所選風(fēng)機型號的單臺風(fēng)量(m3/h). 風(fēng)機型號的選擇應(yīng)該根據(jù)廠房實際情況.盡量選取與原窗口尺寸相匹配的風(fēng)機型號.風(fēng)機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

9、污染環(huán)境 2、計算所需總推力ItIt=PAt(N) 其中,At:隧道橫截面積(m2) P:各項阻力之和(Pa);一般應(yīng)計及下列4項: 1) 隧道進風(fēng)口阻力與出風(fēng)口阻力; 2) 隧道表面摩擦阻力,懸吊風(fēng)機裝置、支架及路標等引起的阻力; 3) 交通阻力; 4) 隧道進出口之間因溫度、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)機布置的總體方案根據(jù)隧道長度、所需總推力以及射流風(fēng)機提供推力的范圍,初步確定在隧道總長上共布置m組風(fēng)機,每組n臺,每臺風(fēng)機的推力為T. 滿足mnTTt的總推力要求,同時考慮下列限制條件: 1) n臺風(fēng)機并列時,其中心線橫向間距應(yīng)大于2倍風(fēng)機直徑 2) m組(臺)風(fēng)機串

10、列時,縱向間距應(yīng)大于10倍隧道直徑 4、單臺風(fēng)機參數(shù)的確定射流風(fēng)機的性能以其施加于氣流的推力來衡量,風(fēng)機產(chǎn)生的推力在理論上等于風(fēng)機進出口氣流的動量差(動量等于氣流質(zhì)量流量與流速的乘積),在風(fēng)機測試條件先,進口氣流的動量為零,所以可以計算出在測試條件下,風(fēng)機的理論推力: 理論推力=pQV=pQ2/A(N) P:空氣密度(kg/m3) Q:風(fēng)量(m3/s) A:風(fēng)機出口面積(m2) 試驗臺架量測推力T1一般為理論推力的0.85-1.05倍.取決于流場分布與風(fēng)機內(nèi)部及消聲器的結(jié)構(gòu).風(fēng)機性能參數(shù)圖表中所給出的風(fēng)機推力數(shù)據(jù)均以試驗臺架量測推力為準,但量測推力還不等于風(fēng)機裝在隧道內(nèi)所能產(chǎn)生的可用推力T,這

11、是因為風(fēng)機吊裝在隧道中時會受到隧道中氣流速度產(chǎn)生的卸荷作用的影響(柯達恩效應(yīng)),可用推力減少.影響的程度可用系數(shù)K1和K2來表示和計算: T=T1K1K2或T1=T(K1K2) 其中T:安裝在隧道中的射流風(fēng)機可用推力(N) T1: 試驗臺架量測推力(N) K1:隧道中平均氣流速度以及風(fēng)機出口風(fēng)速對風(fēng)機推力的影響系數(shù) K2:風(fēng)機軸流離隧道壁之間距離的影響系數(shù) 特定場合風(fēng)機選型使用分析 倉庫通風(fēng)首先，看倉儲貨品是否是易燃易爆貨品，如：油漆倉庫等，必須選擇防爆系列風(fēng)機。其次，看噪聲要求高低，可以選擇屋頂風(fēng)機或環(huán)保式離心風(fēng)機，(而且有款屋頂風(fēng)機是風(fēng)力啟動，更可以省電呢。最后，看倉庫空氣所需換氣量的大小

12、，可以選擇最常規(guī)的軸流風(fēng)機SF型或排風(fēng)扇FA型。 廚房排風(fēng)首先，對于室內(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)機或FA型排氣風(fēng)扇。其次，對于油煙大，且油煙需要經(jīng)由長管道，并管道里有打彎處理的廚房，強烈建議使用離心風(fēng)機(4-72離心風(fēng)機最為通用，11-62低噪聲環(huán)保型離心風(fēng)機也很實用)，這是因為離心風(fēng)機的壓力較軸流風(fēng)機大，且油煙不經(jīng)過電機，對電機的保養(yǎng)和換洗更容易。最后，建議油煙強烈的廚房選用以上兩種方案并用，效果更佳。 高檔場所通風(fēng)對于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OK廳等高檔場所通風(fēng)，就不適宜用常規(guī)風(fēng)機了。首先，對于小室的通風(fēng)，使通風(fēng)管道連接中央通風(fēng)管的房間

13、，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，它體積小，塑料或鋁制外觀，低噪聲與高風(fēng)量并存。其次，對風(fēng)量與噪聲要求更嚴格的角度說，風(fēng)機箱是最好選擇。箱體內(nèi)部有消音棉，外接中央通風(fēng)管道后可以達到減噪的顯著效果。最后，補充一下，對于健身房的室內(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。這是從外觀及安全性方面考慮。污水處理中風(fēng)機選型應(yīng)注意的問題一、鼓風(fēng)機是污水處理工程中常用的充氧設(shè)備,在污水廠風(fēng)機選型時,風(fēng)機廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標準進氣狀態(tài)下的性能參數(shù),我國規(guī)定的風(fēng)機標準進氣狀態(tài): 壓力p0 =101. 3 kPa ,溫度T0 = 20 ,相對濕度= 50 %

14、 ,空氣密度= 1. 2 kg/ m3 。然而風(fēng)機在實際使用中并非標準狀態(tài),當(dāng)鼓風(fēng)機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時,風(fēng)機的性能也將發(fā)生變化,設(shè)計選型時就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù),而需要根據(jù)實際使用狀態(tài)將風(fēng)機的性能要求,換算成標準進氣狀態(tài)下的風(fēng)機參數(shù)來選型。二、風(fēng)機選型中應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機出口壓力影響因素的分析容積式鼓風(fēng)機排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機本身,而是氣體由鼓風(fēng)機排出后裝置的情況,即所謂“背壓”決定的 ,曝氣鼓風(fēng)機具有強制輸氣的特點。鼓風(fēng)機銘牌上標出的排氣壓力是風(fēng)機的額定排氣壓力。實際上,鼓風(fēng)機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作,而且只要強度和排氣溫度允許,也可以超

15、過額定排氣壓力工作。對于污水處理廠而言,排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對壓力(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”也會升高,于是鼓風(fēng)機的壓力也就相應(yīng)升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因,管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少“, 背壓”便不斷降低,鼓風(fēng)機的壓力也隨之降低。綜上所述,確定曝氣鼓風(fēng)機壓力時,只需要鼓風(fēng)機在標準狀態(tài)下所能達到的絕對壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。三、風(fēng)機選型時應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機空氣流量因素在計算污水處理的需氧量時,其結(jié)果為標準狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm (kg/ m

16、in) ,再將其換算成標準狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/ min) ,如果鼓風(fēng)機的使用狀態(tài)不是標準狀態(tài),例如在高原地區(qū)使用,則空氣密度、含濕量會發(fā)生變化,鼓風(fēng)機所供應(yīng)的空氣容積流量與標準狀態(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,必須計算出能供應(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,環(huán)境大氣壓力也會發(fā)生變化,壓力比相應(yīng)升高,那么,鼓風(fēng)機的泄漏流量則會增大,這將導(dǎo)致鼓風(fēng)機所供應(yīng)的空氣容積流量減少,也可能造成供氧量不足。因此,設(shè)計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響,以保證風(fēng)機所供應(yīng)的實際空氣流量能夠滿足使用要求,并需計算出換算流量和泄漏流量

17、。四、風(fēng)機選型應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機供氣流量的變化規(guī)律對于同一臺鼓風(fēng)機,在冬季和夏季,其容積流量是不會發(fā)生變化的,但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會發(fā)生變化,也就是說供氧量會有所不同。鼓風(fēng)機在標準狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的,但因為空氣密度() 、含濕量等發(fā)生了變化,導(dǎo)致鼓風(fēng)機輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時增加、夏季溫度升高時降低。例如,某一污水處理廠,選用上述計算例題中的羅茨鼓風(fēng)機,根據(jù)環(huán)境溫度變化, 計算出鼓風(fēng)機的實際供氧量,其一年的變化規(guī)律在實際運行過程中,由于進水量、水質(zhì)、水溫、ML S S 等參數(shù)的變化,系統(tǒng)需氧量( SOR) 也會發(fā)生變化在夏季,水溫較高,曝氣池需氧量(

18、SOR) 增大,但鼓風(fēng)機的供氧量( FOR)在減少,這是設(shè)計時考慮需氧量的最不利工況點,此時,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)機的供氧量( FOR) 增大,此時,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)機所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標準狀態(tài)大幅度增加,從而引起供氧量增加,從運行的實際測量情況來看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會高出13mg/ L 。因此,在生產(chǎn)運行過程中,需要針對這種變化對設(shè)備進行及時的調(diào)整,使鼓風(fēng)機的充氧能力與實際運行中的需氧量相適應(yīng)。對于羅茨鼓風(fēng)機來說,使用變頻器,通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速來調(diào)整供風(fēng)量是很經(jīng)濟實

19、用的。不同季節(jié)曝氣池需氧量( SOR) 、鼓風(fēng)機供氧量( FOR) 變化規(guī)律五、結(jié)論綜上所述,同一臺鼓風(fēng)機在不同的使用條件下,其性能的變化非常大,所以必須通過嚴謹?shù)挠嬎氵M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了需氧量,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. 離心式通風(fēng)機的設(shè)計4.1 通風(fēng)機設(shè)計的要求離心通風(fēng)機在設(shè)計中根據(jù)給定的條件:容積流量，通風(fēng)機全壓 ，工作介質(zhì)及 以用其他要求，確定通風(fēng)機的主要尺寸，例如，直徑及直徑比 ，轉(zhuǎn)速n,進出口寬度和，進出口葉片角 和 ，葉

20、片數(shù)Z，以及葉片的繪型和擴壓器設(shè)計，以保證通風(fēng)機的性能。 對于通風(fēng)機設(shè)計的要求是： （1） 滿足所需流量和壓力的工況點應(yīng)在最高效率點附近； （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） 足夠的強度，剛度，工作安全可靠； （6） 噪音低； （7） 調(diào)節(jié)性能好； （8） 尺寸盡量小，重量經(jīng)； （9） 維護方便。 對于無因次數(shù)的選擇應(yīng)注意以下幾點： （1） 為保證最高的效率，應(yīng)選擇一個適當(dāng)?shù)?值來設(shè)計。 （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） 大時選擇最大的 值。

21、4.2 設(shè)計步驟4. 2.1 葉輪尺寸的決定葉輪的主要參數(shù): :葉輪外徑 :葉輪進口直徑； :葉片進口直徑； :出口寬度； :進口寬度； :葉片出口安裝角； :葉片進口安裝角； Z:葉片數(shù) :葉片前盤傾斜角；一 最佳進口寬度 在葉輪進口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進口流速。一般采用，葉輪進口面積為 ，而進風(fēng)口面積為 ，令 為葉輪進口速度的變化系數(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，即, 加速20%的葉輪圖 二 最佳進口直徑 由水力學(xué)計算可以知道，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。

22、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，這樣使進入風(fēng)機的流速從增加至，即： 葉片厚度和進出口的阻塞系數(shù)計算 用 和 分別表示進出口的阻塞系數(shù)： 式中為節(jié)距， 為切向葉片厚度 同理 那么進出口的徑向速度為： 當(dāng)氣流進入葉輪為徑向流動時，,那么： 為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)??？傊谥虚g值時，使最小，即 考慮到進口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 進口葉片角 1. 徑向進口時的 優(yōu)化值 同一樣，根據(jù)為最小值時，優(yōu)化計算進口葉片角 。當(dāng)氣流為徑向進口時，,且均布，那么從進口

23、速度三角形（令進口無沖擊=） 代入值后得出值，最后得出： (3-5) 求極值，即 (3-6a) 這就是只考慮徑向進口時的 優(yōu)化值。 把（3-6a）式代入(3-4a)至(3-4d)式： (3-6b) 進而當(dāng) 時： (3-6c) 或者： (3-6d) 2. 當(dāng)葉輪進口轉(zhuǎn)彎處氣流分布不均勻時 的優(yōu)化值。 圖3-4，葉片進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： (3-7a) 進而采用近似公式: 其中為葉輪前盤葉片進口處的曲率半徑。計算出來的 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.

24、74 0.58 0.472 0.424 : 那么 (3-7b) 式中 為 的平均值。 圖3-4葉片進口處和分布不均勻 圖3-5進口速度三角 3. 當(dāng)氣流進入葉片時有預(yù)旋，即 ： 由圖3-5進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（正預(yù)旋）， 將增大，同時得到： 4. 葉輪的型式不同時 有所區(qū)別 一般推薦葉片進口角 稍有一個較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時 的選擇使葉輪進口沖擊損失為最小。 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口沖擊損失加大，但是

25、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，甚至。 4.2.2離心通風(fēng)機的進氣裝置 離心通風(fēng)機的進氣裝置位置 離心通風(fēng)機的進氣形狀一. 進氣室 進氣室一般用于大型離心通風(fēng)機上。倘若通風(fēng)機進口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，使 葉輪進口截面上的氣流更不均勻，因此在進口可增設(shè)進氣室。進氣室裝設(shè)的好壞會影響性能： 1. 進氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進氣口對齊。 2. 進氣室的面積與葉輪進口截面之比 一般為矩形， 為最好。 3進氣口和出氣口的相對位壓，對于通風(fēng)機性能也有影響。時為最好，時最差。 二，進氣口 進氣口有不同的形式。 一般錐形經(jīng)筒形的好，弧形比錐形的好，組合型的比非

26、組合型的好。例如錐弧型進氣口的渦流區(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，進口導(dǎo)流器 若需要擴大通風(fēng)機的使用范圍和提高調(diào)節(jié)性能，可在進氣口或進氣室流道裝設(shè)進口導(dǎo)流器，分為軸向、徑向兩種。 可采用平板形，弧形和機翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為Z=812。 離心通風(fēng)機的進氣導(dǎo)葉 4.2.3蝸殼設(shè)計 離心通風(fēng)機蝸殼 一，概述 蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的部分動能擴壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。 目前離心通風(fēng)機普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點是工藝簡單適于焊接，離心通風(fēng)機蝸殼寬度B比其葉輪寬度大得多，則氣流流出葉輪后的流道突然擴大，流速驟然變化。如圖所示，為葉輪出口后的氣流速度，

27、為其氣流角（分量為和），蝸殼內(nèi)一點的流速為c，分量為和， 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，由于氣流進入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動量矩保持不變。 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： (3-32) 上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對數(shù)螺線，對于每一個，可計算，連成蝸殼內(nèi)壁。 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 實際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度A的大小有關(guān) 令按冪

28、函數(shù)展開： (3-33) 其中 那么 (3-34a) 系數(shù)m隨通風(fēng)機比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù) 時，(3-34)式第三項是前面兩項的10%，當(dāng)時僅是1%。為了限制通風(fēng)機的外形尺寸，經(jīng)驗表明，對低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風(fēng)機，只取其第一項即可： (3-34b) 則得 (3-35) 式(3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實際應(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。,

29、一般維持速度 在一定值的前提下，確定擴張當(dāng)量面積的。若速度過大，通風(fēng)機出口動壓增加，速度過小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變B，相應(yīng)需改變A使 不變。當(dāng)擴張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小A大好，因為B小，流體離開葉輪后突然擴大小，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. 為葉輪進口直徑，系數(shù)： 五，蝸殼內(nèi)壁型線實用計算 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)

30、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，其誤差越大?？刹捎貌坏冗?。方法不同之處，做一個不等邊基方： 不等邊基方法對于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機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，及擴壓器 蝸殼出口面積。一般 (3-38) 或 往往蝸殼出口后設(shè)一擴壓器，如圖3-24出口擴壓器角度為佳。為了減少總長度，可適當(dāng)加大。 圖3-24出口擴壓器 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，蝸舌附近的流動較為復(fù)雜，對通風(fēng)機的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。 當(dāng)QQ正常時，流動偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，

31、使通風(fēng)機性能變壞。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過小在大流量時會升高一些，但 下降，噪音加大。t過大，噪音會低一些，但及 下降。 蝸殼出口蝸舌 4.2.4參數(shù)計算1. 根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)Q，求其比轉(zhuǎn)速，即 設(shè)計時轉(zhuǎn)速n可能未給，先初定，然后確定通風(fēng)機的類型及葉片型式： 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。機翼型葉片時效率較高。 與 成線性關(guān)系。 或： 3. 用所選的 ，查

32、圖3-26或計算，給出 ，計算： 一般： =0.60.8 強后向葉片 =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. 確定進口的直徑D1（例如 時為式（3-6c）： 為此先算 上式只適用于0.3的前向葉輪： 6. 確定進口直徑： 7. 確定葉片數(shù)Z： 8. 確定b2和b1： 后向葉輪時： 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

33、前盤時，給定一定的 ，取 值不要太大。 9. 進口葉片角 氣流角 取為沖角: 10. 驗算全壓 如果偏離太大，修正 和Z值。 11. 葉片繪型 12. 決定蝸殼尺寸 （1） 計算蝸殼寬度B 一般經(jīng)驗公式為： 或 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 為葉輪進口直徑， （2） 計算蝸殼出口A： 一般取 （3） 用等基方法或不等基方法計算蝸殼內(nèi)壁線， （4） 決定蝸舌尺寸 蝸舌頭部半徑 間隙： （后向葉片） （前向葉片） 13. 計算功率 其中k為安全系數(shù),方法k=1.15. 4.3離心風(fēng)機設(shè)計時幾個重要方案的選擇：(1)葉片型式的合理選擇：常見風(fēng)機在一定轉(zhuǎn)速下，后向葉輪的壓力系數(shù)中t較小，則葉輪直徑

34、較大，而其效率較高；對前向葉輪則相反。(2)風(fēng)機傳動方式的選擇：如傳動方式為A、D、F三種，則風(fēng)機轉(zhuǎn)速與電動機轉(zhuǎn)速相同；而B、C、E三種均為變速，設(shè)計時可靈活選擇風(fēng)機轉(zhuǎn)速。一般對小型風(fēng)機廣泛采用與電動機直聯(lián)的傳動A，對大型風(fēng)機，有時皮帶傳動不適，多以傳動方式D、F傳動。對高溫、多塵條件下，傳動方式還要考慮電動機、軸承的防護和冷卻問題。(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，可采用縮短的蝸形，對低比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機一般選用標準蝸形。有時為了縮小蝸殼尺寸，可選用蝸殼出口速度大于風(fēng)機進口速度方案，此時采用出口擴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)計時首先要選定

35、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：強后彎葉片(水泵型)、后彎圓弧葉片、后彎直葉片、后彎機翼形葉片；徑向出口葉片、徑向直葉片；前彎葉片、強前彎葉片(多翼葉)。(5)葉片數(shù)的選擇：在離心風(fēng)機中，增加葉輪的葉片數(shù)則可提高葉輪的理論壓力，因為它可以減少相對渦流的影響(即增加K值)。但是，葉片數(shù)目的增加，將增加葉輪通道的摩擦損失，這種損失將降低風(fēng)機的實際壓力而且增加能耗。因此，對每一種葉輪，存在著一個最佳葉片數(shù)目。(6)全壓系數(shù)t的選定：設(shè)計離心風(fēng)機時，實際壓力總是預(yù)先給定的。這時需要選擇全壓系數(shù)t。(7)葉輪進出口的主要幾何尺寸的確定：葉輪是風(fēng)機傳遞給氣體能量的唯一元件，其設(shè)計對風(fēng)機

36、影響甚大；能否正確確定葉輪的主要結(jié)構(gòu)，對風(fēng)機的性能參數(shù)起著關(guān)鍵作用。它包含了離心風(fēng)機設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)-葉片的設(shè)計。而葉片的設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何確定葉片出口角2A。5. 結(jié)論在設(shè)計離心風(fēng)機時，關(guān)鍵就是掌握好葉輪葉片出口角2A的確定。根據(jù)葉片出口角2A的不同，可將葉片分成三種型式即后彎葉片(2A 90)，徑向出口葉片(2A=90)和前彎葉片(2A90)。 三種葉片型式的葉輪，目前均在風(fēng)機設(shè)計中應(yīng)用。前彎葉片葉輪的特點是尺寸重量小葉輪其它主要幾何尺寸的確定奠定了堅實的基礎(chǔ)，從而對整臺離心風(fēng)機的性能起著關(guān)鍵的作用附錄參考文獻：機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1982.離心式與軸流式通風(fēng)機編寫組. 離心式與軸流式通風(fēng)機. 北京: 水利電力出版社, 1983.趙復(fù)榮, 祁大同等. 低壓旋渦風(fēng)機的設(shè)計與實驗. 流體機械, 2000 10 張近宗. 淺談旋渦風(fēng)機. 離心式壓縮機, 1982 4 : 15劉相臣, 王軍義. 型旋渦氣泵的性能及設(shè)計參數(shù)確定. 化工機械, 1990 3 : 151154周謨?nèi)手骶? 流體力學(xué)泵與風(fēng)機. 北京: 中國建筑工出版社, 1979.