離心風(fēng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì)

摘要離心式通風(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。離心式通風(fēng)機(jī)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：離心式通風(fēng)機(jī)

工作原理

設(shè)計(jì)方法ABSTRACTThedesignofCentrifugalfanincludesthecalculationofaerodynamicandthestructureetc.TheaerodynamicdesignofCentrifugalfanhas

twokindsof

methods:oneisthelikenessdesigns,theotheristheoreticaldesigns.

Based

onabove,thisarticledesignedaCentrifugalfanbasedonabove.Keywords:Centrifugalfan;

working

principle;designmethod1.引言…………………….(1)2.離心式通風(fēng)機(jī)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.離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)……………………(5)4.1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)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。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風(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，人們設(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年法國研制成橫流通風(fēng)機(jī)；1898年，愛爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國所廣泛采用；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100～300帕，效率僅為15～25％，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)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，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(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，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2～24。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鉚接而成。

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)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，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(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；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.

離心式通風(fēng)機(jī)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。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)如圖所示，離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。①葉輪外徑,常用D表示；②葉輪寬度,常用b表示；③葉輪出口角,一般用β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,β>90°(90°～160°)；后向式──葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反,β<90°(20°～70°)；徑向式──葉片出口沿徑向安裝,β=90°。2.4離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式如圖所示。3風(fēng)機(jī)的選型一般步驟1、計(jì)算確定場地的通風(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)確測出風(fēng)速.所以風(fēng)量計(jì)算也很簡單.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=V×n/Q其中:N--風(fēng)機(jī)數(shù)量(臺(tái)),V--場地體積(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=△P×At(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m×n×T≥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)測試條件先,進(jìn)口氣流的動(dòng)量為零,所以可以計(jì)算出在測試條件下,風(fēng)機(jī)的理論推力:理論推力=p×Q×V=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(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)架量測推力為準(zhǔn),但量測推力還不等于風(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來表示和計(jì)算:T=T1×K1×K2或T1=T(K1×K2)其中T:安裝在隧道中的射流風(fēng)機(jī)可用推力(N)T1:試驗(yàn)臺(tái)架量測推力(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)特定場合風(fēng)機(jī)選型使用分析倉庫通風(fēng)首先，看倉儲(chǔ)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(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，看倉庫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(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)過電機(jī)，對電機(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(jī)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，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，對風(fēng)量與噪聲要求更嚴(yán)格的角度說，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(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=20℃,相對濕度φ=50%,空氣密度ρ=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)氣狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來選型。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(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?ρ)、含濕量等發(fā)生了變化,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)輸送至曝氣池的供氧量(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)際測量情況來看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會(huì)高出1～3mg/L。因此,在生產(chǎn)運(yùn)行過程中,需要針對這種變化對設(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)。對于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來說,使用變頻器,通過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(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(jī)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；（8）尺寸盡量小，重量經(jīng)；（9）維護(hù)方便。對于無因次數(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)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。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)::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；: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)口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進(jìn)口流速。一般采用，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：

考慮到輪轂直徑引起面積減少，則有：其中在加速20%時(shí)，即,加速20%的葉輪圖二．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)的流速從增加至，即：葉片厚度和進(jìn)出口的阻塞系數(shù)計(jì)算用和分別表示進(jìn)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(jìn)出口的徑向速度為：當(dāng)氣流進(jìn)入葉輪為徑向流動(dòng)時(shí)，,那么：為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)摹？傊谥虚g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(jìn)口葉片角1.徑向進(jìn)口時(shí)的優(yōu)化值同一樣，根據(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，最后得出：(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)那么此外：當(dāng)時(shí)：(3-7a)進(jìn)而采用近似公式:

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：:0.20.41.02.03.04.0:0.9520.880.740.580.4720.424:

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：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)別一般推薦葉片進(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：對于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過小的進(jìn)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(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。4.2.2離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置位置離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣形狀一.

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)氣口對齊。2.進(jìn)氣室的面積與葉輪進(jìn)口截面之比

一般為矩形，為最好。3．進(jìn)氣口和出氣口的相對位壓，對于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好，時(shí)最差。二，進(jìn)氣口進(jìn)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。可采用平板形，弧形和機(jī)翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為Z=8~12。離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)葉4.2.3蝸殼設(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，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(jìn)入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動(dòng)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(jī)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(gè)，可計(jì)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(shí)際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度A的大小有關(guān)令按冪函數(shù)展開：(3-33)其中那么

(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)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)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(3-36)一般取，具體作法如下：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。,一般維持速度在一定值的前提下，確定擴(kuò)張當(dāng)量面積的。若速度過大，通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加，速度過小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴(kuò)壓損失增加，這均使效率下降。如果改變B，相應(yīng)需改變A使不變。當(dāng)擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小A大好，因?yàn)锽小，流體離開葉輪后突然擴(kuò)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(yàn)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(jìn)口直徑，系數(shù)：五，蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)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)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(shí)，其誤差越大?？刹捎貌坏冗?。方法不同之處，做一個(gè)不等邊基方：不等邊基方法對于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)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(kuò)壓器蝸殼出口面積。一般(3-38)或往往蝸殼出口后設(shè)一擴(kuò)壓器，如圖3-24出口擴(kuò)壓器角度為佳。為了減少總長度，可適當(dāng)加大。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(shí)會(huì)升高一些，但下降，噪音加大。t過大，噪音會(huì)低一些，但及下降。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=2.7~12

前向葉片離心式ns=3.6~16

后向葉片離心式ns>16~17

雙吸入式并聯(lián)離心式ns=18~36

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(jī)翼型葉片時(shí)效率較高。與成線性關(guān)系?；颍?/p>

3.用所選的，查圖3-26或計(jì)算，給出，計(jì)算：一般：=0.6~0.8

強(qiáng)后向葉片=0.8~1.2

后向葉片=1.2~1.4

徑向葉片=1.4~2.4

前向葉片4.確定出口半徑D2這樣可進(jìn)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(jìn)口的直徑D1（例如時(shí)為式（3-6c））：

為此先算上式只適用于<0.3后向葉輪，>0.3的前向葉輪：6.確定進(jìn)口直徑：7.確定葉片數(shù)Z：8.確定b2和b1：后向葉輪時(shí)：

式中：對于后向葉輪：

對于前向葉輪：ns=4.5~11.7=0.25~0.35

b1=1.2~1.5

=0.35~0.5

b1=1.5~2.0

>0.5

b1=2.0~2.5

取直平前盤b2=b1。錐形前盤時(shí)，給定一定的，取值不要太大。9.進(jìn)口葉片角

氣流角取為沖角:10.驗(yàn)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(jì)算蝸殼寬度B一般經(jīng)驗(yàn)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(jìn)口直徑，（2）計(jì)算蝸殼出口A：

一般?。?）用等基方法或不等基方法計(jì)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(jì)算功率其中k為安全系數(shù),方法k=1.15.4.3離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇：

(1)葉片型式的合理選擇：常見風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，后向葉輪的壓力系數(shù)中Ψt較小，則葉輪直徑較大，而其效率較高；對前向葉輪則相反。

(2)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)方式的選擇：如傳動(dòng)方式為A、D、F三種，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同；而B、C、E三種均為變速，設(shè)計(jì)時(shí)可