離心風(fēng)機(jī)的工作原理,離心風(fēng)機(jī)的工作原理,（離心式風(fēng)機(jī)的分類1、風(fēng)機(jī)按風(fēng)壓（相對壓力）H的大小，可分為：2、高壓離心風(fēng)機(jī)P=294014700N/m2（H=3001500毫米水柱）3、中壓離心風(fēng)機(jī)P=9802940N/m2（H=100300毫米水柱）4、低壓離心風(fēng)機(jī)P<980N/m2（H<100毫米汞柱）；5、高壓軸流風(fēng)機(jī)P=4904900N/m2（H=50500毫米水柱）6、低壓軸流風(fēng)機(jī)P<490N/m2,離心風(fēng)機(jī)的工作過程離心風(fēng)機(jī)主要由葉輪、進(jìn)風(fēng)口及蝸殼等組成（圖142）。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉道（葉片構(gòu)成的流道）內(nèi)的空氣，受離心力作用而向外運(yùn)動(dòng)，在葉輪中央產(chǎn)生真空度，因而從進(jìn)風(fēng)口軸向吸入空氣（速度為c0）。吸入的空氣在葉輪入口處折轉(zhuǎn)90后，進(jìn)入葉道（速度為c1），在葉片作用下獲得動(dòng)能和壓能。從葉道甩出的氣流進(jìn)入蝸殼，經(jīng)集中、導(dǎo)流后，從出風(fēng)口排出,圖14-2離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)氣體流動(dòng)方向1.出風(fēng)口2.蝸殼3.葉輪4.擴(kuò)壓管5.進(jìn)風(fēng)口6.進(jìn)氣室,葉輪的工作原理,（一）速度三角形空氣在葉道上任一點(diǎn)處，有絕對速度c，它是氣流與葉輪的相對速度與牽連速度的向量和（圖143a）。絕對速度c與牽連速度的夾角以表示。相對速度與牽連速度的反方向的夾角以表示。通常只畫出葉片入口及出口的速度三角形，并以1點(diǎn)表示葉輪入口；2點(diǎn)表示葉輪出口（圖143b、c）。,圖3速度分析及速度三角形.氣流在葉道內(nèi)的速度分析b.進(jìn)口氣流速度三角形c.出口氣流速度三角形,（二）基本方程歐拉方程,便于計(jì)算，作假設(shè)如下：1、氣體為理想氣體，流動(dòng)沒有能量損失，風(fēng)機(jī)功全部轉(zhuǎn)化為氣流能量。2、葉輪葉片數(shù)無限多、無限薄。所以氣體在葉道內(nèi)的流線與葉片形狀一致，氣流相對速度2的出口角2與葉片出口安裝角2A一致。3、氣流是穩(wěn)定流，其流動(dòng)不隨時(shí)間而變化。當(dāng)風(fēng)機(jī)流量為Q（m3/s）、壓力為PTN/m2時(shí)（PT葉片數(shù)無限多理論壓力），氣流則得到的能量為N=QPT（Nm/s）如風(fēng)機(jī)軸上阻力矩為M（Nm）、角速度為（1/s），）則驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功為N=M（Nm/s）根據(jù)假設(shè)1，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功全部轉(zhuǎn)換為氣流的能量，則,.,根據(jù)動(dòng)量矩定律，單位時(shí)間內(nèi)，葉輪中氣流對風(fēng)機(jī)的動(dòng)量矩的變化，等于外力對此軸線的力矩和。由圖1可知，葉道內(nèi)氣體abcd經(jīng)時(shí)間t后，移動(dòng)到efgh。根據(jù)假設(shè)3，氣流為穩(wěn)定流，截面abgh內(nèi)氣體動(dòng)量矩不變。因而在t時(shí)間內(nèi)，氣體動(dòng)量矩的變化為面積abfe與dcgh動(dòng)量矩之差，而面積abfe與dcgh內(nèi)體質(zhì)量相等，并等于每秒鐘流過葉輪氣體質(zhì)量乘以時(shí)間t，即m=Qt葉輪入口及出口處的動(dòng)量矩M1及M2分別為,.,單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)量矩的變化為力矩M或所以上式為離心通過風(fēng)機(jī)的基本方程，又叫歐拉方程。因略去了全部損失，所以PT稱為無窮多葉片時(shí)的理論全壓。在上式中，C1u是葉輪進(jìn)口處氣流絕對速度C1在圓周方向的速度分量。由于葉輪入口處具有切線速度u1，按速度場作用規(guī)律，氣流在進(jìn)入葉輪時(shí)應(yīng)該存在切向分速。但是空氣的粘性很小，在沒有導(dǎo)流器時(shí)，可以認(rèn)為氣流是徑向進(jìn)入葉輪的，即在葉輪入口處，1=90，C1=C1r，C1u=0。代入歐拉方程，可得：PT=u2C2u,圖14-4軸向渦流的產(chǎn)生原因及其c2u的影響,（三）軸向渦流,實(shí)際上風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)是有限的，相鄰兩葉片所形成的葉道占有一定的空間。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉道空間隨葉片一起轉(zhuǎn)動(dòng)；而葉道內(nèi)的氣體，由于自身粘性小，又有慣性，它就有保持其本身方向不變的趨勢。由圖144可見，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉道內(nèi)的氣體與葉道空間具有相對回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向與葉輪放置方向相反，這就是軸向渦流。軸向渦流使氣流出口角2與葉片安裝角2A不等且2<2A，所以，在葉片數(shù)有限時(shí)，有：C2u=u2C2rctg2<C2u即PT<PT或PT=PT式中稱為環(huán)流系數(shù)或壓力減少系數(shù)?？梢姡?dāng)葉片數(shù)有限時(shí)，因C2u90，ctgB290），徑向（2A=90）及后向（2A<90）葉片三類，對應(yīng)的風(fēng)機(jī)葉輪稱為前向、徑向和后向葉輪。常用的葉輪形式如圖1410所示。,圖14-10常用葉輪形式a.前向葉片b.多葉式前向葉片c.徑向曲葉片d.徑向直葉片e.后向曲葉片f.后向直葉片,（一）葉片形狀對風(fēng)機(jī)性能的影響葉片形狀影響出口安裝角2A的大小，因而也影響在葉輪出口處氣流絕對速度C2的大?。▓D1411）。C2不同，則風(fēng)機(jī)性能也有較大差異。,圖11葉片出口角2A對葉輪出口速度C2的影響(D2、n、u2相等)a.前向葉片(2A90)b.徑向葉片(2A=90)c.后向葉片(2A90)1、由式PT=u2C2u可知，C2u愈大，則風(fēng)機(jī)的壓力愈高。由圖1411可見，在葉輪直徑相同、轉(zhuǎn)速相同、流量相等時(shí)，前向葉輪風(fēng)機(jī)壓力最高，徑向次之，而后向最低。,圖14-11葉片出口角2A對葉輪出口速度C2的影響(D2、n、u2相等)a.前向葉片(2A90)b.徑向葉片(2A=90)c.后向葉片(2A90),2、隨流量的增加，前向葉輪風(fēng)機(jī)功耗劇增，有超載的可能，稱為過載風(fēng)機(jī)，后向葉輪則有功率不易過載的優(yōu)點(diǎn)。3、因C2大，前向葉輪出口處氣流動(dòng)壓大，但風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處氣流動(dòng)壓較小，所以葉輪出口動(dòng)壓中的一部分將在蝸殼中通過擴(kuò)壓轉(zhuǎn)化為靜壓，擴(kuò)壓損失大，而后向葉輪擴(kuò)壓損失小。另外前向葉輪葉道短、斷面變化大，其葉道內(nèi)的流動(dòng)損失也大于后向葉輪，故后向葉輪效率高，前向葉輪效率低，徑向葉輪則在兩者之間。4、前向葉輪噪聲較大。5、從工藝觀點(diǎn)看，直葉片制作簡單，但徑向直葉片沖擊損失大、效率低。（一）各種葉輪的應(yīng)用1、后向葉片風(fēng)機(jī)效率高、噪聲小、流量增大時(shí)動(dòng)力機(jī)不易超載，因而在各種大、中型風(fēng)機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是在相同的風(fēng)量、風(fēng)壓時(shí)，需要較大的葉輪直徑或轉(zhuǎn)速，另外葉片容易積塵，不適于作排塵風(fēng)機(jī)。,2、前向葉片風(fēng)機(jī)效率較低、噪聲大，但在相同風(fēng)壓、風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)尺寸小，轉(zhuǎn)速低。因而它用于高壓通風(fēng)機(jī)（P=78509810Pa）以及要求風(fēng)機(jī)尺寸小的場合。在移動(dòng)式農(nóng)業(yè)機(jī)械中由于要求風(fēng)機(jī)的尺寸較小，因此常采用前向葉片的中、高壓風(fēng)機(jī)。3、多葉式離心通風(fēng)機(jī)都用前向葉片，它的特點(diǎn)是輪徑比（D1/D2）大、葉片數(shù)多，葉片相對寬度較大，因而用較小的尺寸可得較大的壓力和流量，且噪聲較低，但效率也低。農(nóng)業(yè)機(jī)械中的一些小型風(fēng)機(jī)如小型植保機(jī)械上，常采用多葉式風(fēng)機(jī)。4、徑向直葉片風(fēng)機(jī)的壓頭損失大，效率低，但形狀簡單、制作方便。當(dāng)風(fēng)機(jī)效率不作為主要考核指標(biāo)時(shí)，它常被用作低壓風(fēng)機(jī)。另外，后向直葉片風(fēng)機(jī)效率較徑向直葉片風(fēng)機(jī)高，制造也比較簡單，適用于動(dòng)壓低、靜壓與動(dòng)壓比值較高的場合，一般用于中、低壓風(fēng)機(jī)，應(yīng)用較多。,離心葉輪的進(jìn)口角直接影響風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，出口角會(huì)影響風(fēng)機(jī)的壓力，從現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)資料看出口角在40度左右效率較高，如風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和直徑?jīng)]定的話可盡量把出口角定在40度附近。設(shè)計(jì)時(shí)有兩個(gè)參數(shù)選取比較重要，一個(gè)是葉葉片的進(jìn)口、出口處直徑比d1/d2，另一個(gè)是c2r/u2，都會(huì)影響風(fēng)機(jī)的性能好壞，設(shè)計(jì)時(shí)可以參照一下現(xiàn)有性能優(yōu)秀的葉輪。是的，c1r/u1也重要的，定了d1/d2和c2r/u2，進(jìn)出口氣流角度是可以計(jì)算了，進(jìn)口角當(dāng)然是盡量減少氣流的沖擊損失為佳一般進(jìn)口角設(shè)計(jì)1等于A1即沖角為0是最佳的但有時(shí)為了保證風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，把進(jìn)口安裝角增加2-3度,風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)通常很復(fù)雜，一般老說他們在設(shè)計(jì)中的時(shí)候根據(jù)主要參數(shù)，通過模板來進(jìn)行設(shè)計(jì)。先做可調(diào)安裝角的葉輪進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，再把葉片的各項(xiàng)參數(shù)定下來。空氣動(dòng)力學(xué)的大多教程和材料里面沒有講風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì).翼形的設(shè)計(jì)是有的,但是飛機(jī)用的翼形和風(fēng)機(jī)的翼形區(qū)別很大.用計(jì)算流體力學(xué)來處理這個(gè)問題近年比較流行,但是坐的也不多.畢竟在高度湍流的流動(dòng)狀態(tài)下,和彎曲復(fù)雜的流動(dòng)區(qū)域里,算出來的結(jié)果也是很難保證可靠.再者就是內(nèi)部空間復(fù)雜要?jiǎng)澐志W(wǎng)只能用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,對機(jī)器的要求又提高了.gambit里面帶的Turbo的工具用起來方便具體那樣劃分網(wǎng)格對模型的近似度如何,尚難確定。,二、基本參數(shù)的測定方法繪制風(fēng)機(jī)的空氣特性曲線的基本參數(shù)為流量、壓力、功耗及效率等。其測定及計(jì)算方法如下。（一）流量1、用集流器測流量集流器有圓弧形和錐形兩種型式（圖14-28）。器壁上有孔，可用來測定靜壓，如果沒有損失，則在j-j截面上（圖14-27a）動(dòng)壓與靜壓相等；如考慮損失，則可引入一流量系數(shù)，因而可算得風(fēng)筒內(nèi)氣流速度V流量Q,式中F風(fēng)筒在j-j截面處的面積Psj在j-j截面處測得的靜壓(N/m2)，通常在j-j截面的風(fēng)筒上，按四等分開四孔，分別測出靜壓，然后取平均值即Psj流量系數(shù)，對圓弧形集流器，=0.99；錐形集流器=0.982、用皮托管測定流量皮托管結(jié)構(gòu)如圖14-29所示。用皮托管可測定管內(nèi)某一點(diǎn)的動(dòng)壓力Pd(圖14-30），因而可算出該點(diǎn)的氣流速度。為了測出平均流速，可將管道斷面分為面積相等的若干個(gè)小塊，分別測出每一小面積的中心的動(dòng)壓力Pdi，算出其速度Vi及平均速度Vp，再求得流量Q。（m/s）,式中F管道面積（m2）D圓形管道直徑（m）矩形管道一般可分為16個(gè)或更多的小矩形面積（圖14-31a），圓形管道一般可分為五個(gè)等面積圓環(huán)，依管道直徑的大小在每一圓環(huán)測定2點(diǎn)或4點(diǎn)（圖14-31b）。各測定點(diǎn)直徑分別為D1=0.316D，D2=0.548D，D3=0.707D，D4=0.837D，D5=0.949D,圖14-29皮托管,（二）壓力在風(fēng)筒壁上開孔接上壓力計(jì)，可測定此斷面的靜壓（圖14-27），也可用皮托管接入壓力計(jì)測定某一斷面的動(dòng)壓或靜壓，常用V形管壓力計(jì)或微壓計(jì)。測定結(jié)果須經(jīng)換算才能得到風(fēng)機(jī)全壓P、靜壓Ps及動(dòng)壓Pd。換算方式在各種試驗(yàn)裝置上不同。1、動(dòng)壓Pd風(fēng)機(jī)動(dòng)壓Pd為風(fēng)機(jī)出口斷面CC的動(dòng)壓，如已知流量為Q，則（1）進(jìn)氣試驗(yàn)裝置因?yàn)檫M(jìn)風(fēng)管內(nèi)的動(dòng)壓是由靜壓的降低轉(zhuǎn)換而來的，所以風(fēng)機(jī)靜壓為出口斷面CC的靜壓PSC和風(fēng)機(jī)進(jìn)口斷面BB的全壓Pb之差，而Pb為II斷面的全壓減去由II斷面到BB斷面的壓力損失P1-b。因?yàn)闆]有出風(fēng)管道，所以Psc=0，則：PS=PSCPb(Ps1Pd1P1-b),式中，Ps1為真空度，Ps1=Psl；又P1-b包括進(jìn)氣整流柵損失及管道摩擦損失，可取Pb=0.15Pd1，因?yàn)镻d1=2Psj，所以風(fēng)機(jī)靜壓力為Ps=Ps10.852Psj將測得的Ps1及Psj代入，即可算出風(fēng)機(jī)靜壓Ps。（2）排氣試驗(yàn)裝置風(fēng)機(jī)靜壓等于斷面的全壓（PsPd）加上斷面CC斷面到斷面的壓力損失，再減去CC斷面的動(dòng)壓d，即：PS=PS+Pd2+Pc-2d在圖1427b的試驗(yàn)裝置中，Pc-2=0.15Pd2，所以：PS=PS2+1.15Pd2Pd,將測得的結(jié)果代入，可算得風(fēng)機(jī)靜壓力。如風(fēng)機(jī)出口斷面與風(fēng)筒斷面積相等，則：PS=PS2+0.15Pd23、風(fēng)機(jī)全壓PP=PS+Pd4、壓力系數(shù)（三）功率用扭矩測功法或電力測功法可測出風(fēng)機(jī)的軸功率N。將此軸功率減去風(fēng)機(jī)軸承摩擦功耗，則是風(fēng)機(jī)的水力功率Nn。水力功率是指風(fēng)機(jī)葉輪對氣體作用所消耗的功率。,