冷卻風扇的選型與設計

1、摘要冷卻風扇的設計包括氣動設計計算，結(jié)構(gòu)設計和強度計算等內(nèi)容。冷卻風扇的氣動設計分相似設計和理論設計兩種方法。相似設計方法簡單，可靠，在工業(yè)上廣泛使用。而理論設講方法用于設計新系列的通風機。本文在了解離心通風機的基本組成，工作原理以及設計的一般方法的基礎上，設計了一種離心通風機。關(guān)鍵字：冷卻風扇工作原理設計方法ABSTRACTThedesignofCentrifugalfanincludesthecalculationofaerodynamicandthestructureetc.TheaerodynamicdesignofCentrifugalfanhastwokindsofmethods:

2、oneisthelikenessdesigns,theotheristheoreticaldesigns.Basedonabove,thisarticledesignedaCentrifugalfanbasedonabove.Keywords:Centrifugalfan;workingprinciple;designmethod1 .引言.(1)2 .冷卻風扇的結(jié)構(gòu)及原理.(3)2.1 離心式風機的基本組成,(3)2.2 離心式風機的原理,(3)2.3 離心式風機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),(4)2.4 離心式風機的傳動方式,(5)3離心風機的選型的一般步驟，,，(5)4 .冷卻風扇的設計,(5)4.1

3、 通風機設計的要求,(5)4.2 設計步驟，,，(6)4.2.1 葉輪尺寸的決定,(6)4.2.2 離心通風機的進氣裝置，,，(13)4.2.3 蝸殼設計,，(14)4.2.4 參數(shù)計算,，(20)4.3 離心風機設計時幾個重要方案的選擇，,(24)5 .結(jié)論,，(25)附錄(25)1111111111111111111111111111引言通風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。通風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和

4、氣墊船的充氣和推進等。通風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。通風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制碧谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，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。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風機，結(jié)構(gòu)已比較完善了。1892年法國研制成橫流通風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風機，并為各國所廣泛采

5、用；19世紀，軸流通風機已應用于礦井通風和冶金工業(yè)的鼓風，但其壓力僅為100300帕，效率僅為1525%,直到二十世紀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機為鍋爐通風和引風；1948年，丹麥制成運行中動葉可調(diào)的軸流通風機；旋軸流通風機、子午加速軸流通風機、斜流通風機和橫流通風機也都獲得了發(fā)展。按氣體流動的方向，通風機可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。離心通風機工作時，動力機（主要是電動機）驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(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殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)

6、的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風機。離心通風機主要由葉輪和機殼組成，小型通風機的葉輪直接裝在電動機上中、大型通風機通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)接。離心通風機一般為單側(cè)進氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風機。葉輪是通風機的主要部件，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)靜平衡或動平衡校正才能保證通風機平穩(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，

7、在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時，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，機翼型葉片最復雜。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)接采用焊接或挪接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風機工作時，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。軸流通風機的布置形式有立式、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20米以上。小型低壓軸流通風機由葉輪、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，風壓越高；葉片安裝角一般為10。45。，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或挪接而成。斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，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。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風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

9、機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。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機相比，橫流通風機具有較高的效率。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備中用來冷卻或通風。通風機的性能參數(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機的主要技術(shù)指標。流量也稱風量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；

10、功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90%。通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風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.冷卻風扇的結(jié)構(gòu)及原理2.1 離心風機的基本組成主要由葉輪、機殼、進口集流器、導流片、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。離心式通風機】一般氣口+2一葉輪前堂逐一葉片川一葉輪后盤法一機殼

11、,6一排氣口j7一截流板（風舌）18一支架2.2 離心風機的原理葉輪旋轉(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分動能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣，風機出口的空氣就是具有一定靜壓的風流。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 離心風機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)葉輪如圖所示，離心風機的主要結(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；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 離心風機的傳動方式如圖所示。離心式風機傳動形式片一葉椎裝在電戈機指上工門一葉轉(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I比一葉乾在兩軸承甲闌,度轉(zhuǎn)輪用時陸幼.盧一葉院:先茯錯承中間.跟柏野H聯(lián)將動3風機的選型一般步驟i、計算確定場地的通風量1風機風量的定義為：風速V與風道截面積F的乘積.大型風機由于能夠用風速計準確測出風速.所以風量計算也很簡單.直接用公式Q=VF便可算出風量.風機數(shù)量的確定根據(jù)所選房間的換氣次數(shù).計算廠房所需總風量.進而計算得風機數(shù)量.計算公式：N=VXn/Q其

13、中：N-風機數(shù)量（臺）,V-場地體積（m3）,n-換氣次數(shù)（次/時）,Q-所選風機型號的單臺風量（m3/h）.風機型號的選擇應該根據(jù)廠房實際情況.盡量選取與原窗口尺寸相匹配的風機型號.風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)良好的通風換氣效果.排風側(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、計算所需總推力ItIt=AP>XAt(N)其中,At:隧道橫截面積(m2)P:各項阻力之和(Pa);一般應計及下列4項：1)隧道進風口阻力與出風口阻力；2)隧道表面摩擦阻力，懸吊風機裝

14、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、風速不同而生的壓力差所產(chǎn)生的阻力.3、確定風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機提供推力的范圍，初步確定在隧道總長上共布置m組風機，每組n臺，每臺風機的推力為T.滿足mxnXT>Tt的總推力要求，同時考慮下列限制條件：1) n臺風機并列時，其中心線橫向間距應大于2倍風機直徑2) m組(臺)風機串列時，縱向間距應大于10倍隧道直徑4、單臺風機參數(shù)的確定射流風機的性能以其施加于氣流的推力來衡量，風機產(chǎn)生的推力在理論上等于風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),在風機測試條件先，進口氣

15、流的動量為零，所以可以計算出在測試條件下，風機的理論推力：理論推力=pxQxV=pQ2/A(N)P:空氣密度(kg/m3)Q:風量(m3/s)A:風機出口面積(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機內(nèi)部及消聲器的結(jié)構(gòu).風機性能參數(shù)圖表中所給出的風機推力數(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機裝在隧道內(nèi)所能產(chǎn)生的可用推力T,這是因為風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),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=T1XK1XK2或T1=T(K1XK2)其中T:安裝在隧道中的射流風機可用推

16、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機出口風速對風機推力的影響系數(shù)K2:風機軸流離隧道壁之間距離的影響系數(shù)特定場合風機選型使用分析倉庫通風首先，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機。其次，看噪聲要求高低，可以選擇屋頂風機或環(huán)保式離心風機，(而且有款屋頂風機是風力啟動，更可以省電呢。最后，看倉庫空氣所需換氣量的大小，可以選擇最常規(guī)的軸流風機SF型或排風扇FA型。廚房排風首先，對于室內(nèi)直排油煙的廚房(即排風口在室內(nèi)墻上)，可以根據(jù)油煙大小選擇SF型軸流風機或FA型排氣風扇。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，

17、強烈建議使用離心風機(4-72離心風機最為通用，11-62低噪聲環(huán)保型離心風機也很實用），這是因為離心風機的壓力較軸流風機大，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。高檔場所通風對于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OKT等高檔場所通風，就不適宜用常規(guī)風機了。首先，對于小室的通風，使通風管道連接中央通風管的房間，可以在兼顧外觀與噪聲基礎上，選擇FZY系列小型軸流風機，它體積小，塑料或鋁制外觀，低噪聲與高風量并存。其次，對風量與噪聲要求更嚴格的角度說，風機箱是最好選擇。箱體內(nèi)部有消音棉，外接中央通風管道后可以達到減噪的顯著效果。最后，補充

18、一下，對于健身房的室內(nèi)吹風，務必選則大風量的FS型工業(yè)電風扇，而非SF型崗位式軸流風機。這是從外觀及安全性方面考慮。污水處理中風機選型應注意的問題一、鼓風機是污水處理工程中常用的充氧設備，在污水廠風機選型時，風機廠家產(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)定的風機標準進氣狀態(tài)：壓力p0=101.3kPa,溫度T0=20C,相對濕度小=50%,空氣密度p=1.2kg/m3。然而風機在實際使用中并非標準狀態(tài)，當鼓風機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時，風機的性能也將發(fā)生變化，設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)將風機的性能要求，換算成標準進氣

19、狀態(tài)下的風機參數(shù)來選型。二、風機選型中應關(guān)注鼓風機出口壓力影響因素的分析容積式鼓風機排氣壓力的高低并不取決于風機本身，而是氣體由鼓風機排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的，曝氣鼓風機具有強制輸氣的特點。鼓風機銘牌上標出的排氣壓力是風機的額定排氣壓力。實際上，鼓風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，于是鼓風機的壓力也就相應升高；又若曝氣頭

20、破裂或管路泄漏等原因，管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少“，背壓”便不斷降低，鼓風機的壓力也隨之降低。綜上所述，確定曝氣鼓風機壓力時，只需要鼓風機在標準狀態(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、風機選型時應關(guān)注鼓風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/min）,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，鼓風機所供應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，有可能導致供氧量不足。因此,必須計算出

21、能供應相同質(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，壓力比相應升高，那么，鼓風機的泄漏流量則會增大，這將導致鼓風機所供應的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。因此，設計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響，以保證風機所供應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。四、風機選型應關(guān)注鼓風機供氣流量的變化規(guī)律對于同一臺鼓風機，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（p）、含濕量等發(fā)生了變化，導致鼓風機輸送至

22、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機，根據(jù)環(huán)境溫度變化，計算出鼓風機的實際供氧量，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、MLSS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（SOR）增大，但鼓風機的供氧量（FOR）在減少，這是設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；在冬季,水溫降低，曝氣池需氧量（SOR）減少，但鼓風機的供氧量（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，那么風機所供給的干空氣的質(zhì)量流量較

23、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備進行及時的調(diào)整，使鼓風機的充氧能力與實際運行中的需氧量相適應。對于羅茨鼓風機來說，使用變頻器，通過改變風機轉(zhuǎn)速來調(diào)整供風量是很經(jīng)濟實用的。不同季節(jié)曝氣池需氧量(SOR)、鼓風機供氧量(FOR)變化規(guī)律五、結(jié)論綜上所述，同一臺鼓風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，鼓風機所供應氧氣的質(zhì)量流量變化很大，冬季供氧量大大超過了需氧量

24、，所以，應采取變頻調(diào)速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。4.冷卻風扇的設計4.1 通風機設計的要求離心通風機在設計中根據(jù)給定的條件：容積流量，通風機全壓，工作介質(zhì)及尸以用其他要求，確定通風機的主要尺寸，例如，直徑及直徑比4/2,轉(zhuǎn)速n,進出口寬度和，進出口葉片角"'及和色百,葉片數(shù)Z,以及葉片的繪型和擴壓器設計，以保證通風機的性能。對于通風機設計的要求是：(1)滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近；(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；(

25、8)尺寸盡量小，重量經(jīng)；(9)維護方便。對于無因次數(shù)的選擇應注意以下幾點：(1)為保證最高的效率，應選擇一個適當?shù)呢曛祦碓O計。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)大時選擇最大的單值。4.2 設計步驟4.2.1葉輪尺寸的決定葉輪的主要參數(shù)2:葉輪外徑5:葉輪進口直徑;Q:葉片進口直徑；A:出口寬度；瓦進口寬度；憶:葉片出口安裝角;配:葉片進口安裝角;Z:葉片數(shù)0二.九獨一幼n-R最佳進口寬度:葉片前盤傾斜角;Aii在葉輪進口處如果有退流就造成葉輪中的損失,為此應加速進口流速。一般采用，葉輪進口面積為4="叫4，而進風口面

26、積為三D；4，令4為葉輪進口速度的變化系數(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,即C,a=q/4.84其中：產(chǎn)由水力學計算可以知道，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，這樣使進入風機的流速從增加至，即：V：,，：12葉片厚度和進出口的阻塞系數(shù)計算用弓和弓分別表示進出口的阻塞系數(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；同理那么進出口的徑向速度為：Q由TrDrhjr/J上C_品m_Qth/明"當氣流進入葉輪為徑向流動時,一,那么：r（Q由丫（門笈V0、%=一旦一+D：1冠%（60）為了使最小，應選用適當?shù)?。總之在中間值時，使最小，即13考慮到進口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.進口葉片角-41 .徑向進口時的為優(yōu)化值，且均布,同一樣，根據(jù)為最小值時，優(yōu)化計算進口葉片角B理"

28、"。當氣流為徑向進口時,那么從進口速度三角形（令進口無沖擊吁阿雪陶盟吸=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口時的小優(yōu)化值。把(3-6a)式代入(3-4a)至(3-4d)式:光心式-v)n(3-6b)進而當二0后=121lo時:(3-6c)伊=1.702或者:(3-6d)2 .當葉輪進口轉(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G店2

29、二kCl/nmax"imaKGm60那么，一口；，3'''/；，此外:900(1-7)-=0當次四月時:(3-7a)151t-i進而采用近似公式：I角比小一些。如下表所示:其中為葉輪前盤葉片進口處的曲率半徑。計算出來的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葉片進口處和分布不均勻圖3-5進口速度三角3.當氣流進入葉片時有預旋，即,"。由圖3-5進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）可以看出當氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時（正預旋），將增大，同時得到:烏二J240號】匏十的J四四竟環(huán)（1產(chǎn)）初九4,葉輪的型式不同時必有所區(qū)別般推薦葉片進口角2”稍有一個較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時自月的選擇使葉輪進口沖擊損失為最小。R=15底般后向葉輪：口3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當時甚至。憶）15516

31、0,四、60m=90174.2.2離心通風機的進氣裝置離心通風機的進氣裝置位置a）他箱形占）圖錐形0）孤曲建斃琳*）亞茴野/憚孤/離心通風機的進氣形狀進氣室進氣室一般用于大型離心通風機上。倘若通風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，因此在進口可增設進氣室。進氣室裝設的好壞會影響性能:1 .進氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進氣口對齊。FF2 .進氣室的面積與葉輪進口截面之比"4二£=1,752.0耳all八一般為矩形，匕23為最好。3.進氣口和出氣口的相對位壓，對于通風機性能也有影響。時為最好，時最差。a=90ca=Wc二，進氣口進氣口有不同的

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，進口導流器若需要擴大通風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進口導流器，分為軸向、徑向兩種。可采用平板形，弧形和機翼型。導流葉片的數(shù)目為Z=812。離心通風機的進氣導葉4.2.釉曷殼設計離心通風機蝸殼一，概述蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導流，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

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)一點的流速為c,分量為和，cc為氣流角，半徑為r.19,基本假設:成正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。(3-30)三，蝸殼內(nèi)壁型線:離心通風機蝸殼內(nèi)壁型線。氣明A根據(jù)上述假設，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)壁為一對數(shù)螺線，對于每一個，可計算，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：(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隨通風機比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當比轉(zhuǎn)數(shù)為必=1L812.6時，(3-34)式第三項是前面兩項的10%,當時僅是1%。為了限制通風機的外形尺寸，經(jīng)驗表明，對低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風機，只取其第一項即可:(3-34b)則得(3-35)旗&：式(3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實際應用中，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，確定擴張當量面積的。若速度過大，通風機出口動壓增加，速度過小，相應葉輪出口氣流的擴壓損失增加，這均使效率下降。；_、R=AxB如果改變B,相應需改變A使口不變。當擴張面積不變情況，從磨損和損失角度,21B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。般經(jīng)驗公式為: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.口為葉輪進口直徑，系數(shù)：1三口，"口，9五，蝸殼內(nèi)壁型線實用計算A且=一以葉輪中心為中心，以邊長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數(shù)螺線有一定誤差，當比轉(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：司=04%=0.1166A=0.13334氏=015/不等邊基方法對于高比轉(zhuǎn)速通風機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

37、度C,及擴壓器蝸殼出口面積。一般''；：F上二1,3L4鼻(3-38)或心|：1'可適當加大。往往蝸殼出口后設一擴壓器，如圖3-24出口擴壓器角度為佳。為了減少總長度,8=6"洋8=10-12,23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雜，對通風機的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。當Q<Q正常，蝸殼內(nèi)氣流儀變小，使一些風量不進入出口而重新流向蝸殼。當Q>Q正常時，流動偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，使通風機性能變壞。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過小在大流量時會升高一些，但耳廳下降，噪音加大。t過大，噪音會低一些，但及加下降。24蝸殼出口蝸舌4.2.4參數(shù)計算1.根據(jù)給定的設計參數(shù)Q,求其比轉(zhuǎn)速，即風設計時轉(zhuǎn)速n可能未給，先初定，然后確定通風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。機翼型葉片時效率較高。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強后向葉片，給出口，計算:=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為極對數(shù)。這樣可進一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速5 .確定進口的直徑D1（例如/=0，,=時為式（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 .確定進口直徑:7 .確定葉片數(shù)Z:Z=&5sin8 .確定b2和b1:后向葉輪時:式中

40、:%=35物6/的二。,21025%=48-5。匕#%=0.250.28式1號）對于后向葉輪：一！對于前向葉輪：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，給定一定的口口,取夕值不要太大。9 .進口葉片角自浦2710.驗算全壓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)計算蝸殼寬度B一般經(jīng)驗公式為：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為葉輪進口直徑，產(chǎn)"0，”0-9(2)計算蝸殼出口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.計算功率4.3離心風機設計時幾個重要方案的選擇：葉片型式的合理選擇：常見風