軸流以及離心風(fēng)葉的一些基礎(chǔ)知識(shí)

一、風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)風(fēng)機(jī)工作性能參數(shù)風(fēng)機(jī)的工作性能參數(shù)(或稱為有因次性能參數(shù))包括風(fēng)壓、風(fēng)量、功率、效率與轉(zhuǎn)速等。

（1）風(fēng)壓:風(fēng)機(jī)風(fēng)壓系指全壓H,單位為Pa,它是單位體積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)葉輪時(shí)所獲得的能量增量。它等于風(fēng)機(jī)的靜壓Hs與動(dòng)壓Hv之和。一般通風(fēng)機(jī)在較高效率范圍內(nèi)工作時(shí),其動(dòng)壓約占全壓的10～20%左右。

（2）風(fēng)量:指通風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的氣體體積。風(fēng)機(jī)說(shuō)明書中的風(fēng)量與風(fēng)壓,一般均指標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)下(即大氣壓力為760mmHg,溫度為20℃,濕度為50%,密度為1.2kg/m3)的數(shù)值。風(fēng)量單位常用有m3

/s,m3

/min,m3

/h。

（3）功率:單位時(shí)間內(nèi)所做的功,單位kw（千瓦）。風(fēng)機(jī)的功率可分為:

全壓有效功率──指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)的空氣所獲得的實(shí)際能量,它是風(fēng)機(jī)的輸出功率,也稱為空氣功率。

靜壓有效功率──指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)的空氣所獲得的靜壓能量。它是全壓有效功率的一部分。

軸功率──電動(dòng)機(jī)傳遞給風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率。也就是風(fēng)機(jī)的輸入功率。

電機(jī)功率──考慮了傳動(dòng)機(jī)械效率和電機(jī)容量安全系數(shù)后,電動(dòng)機(jī)的功率。

（4）效率:表明風(fēng)機(jī)將輸入功率轉(zhuǎn)化為輸出功率的程度。分為全壓效率(也稱為空氣效率或總效率)和靜壓效率。（5）轉(zhuǎn)速:系指風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù),單位為轉(zhuǎn)/分。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí),風(fēng)機(jī)的流量、風(fēng)壓和軸功率都將隨之改變。同類型風(fēng)機(jī)性能的關(guān)系風(fēng)機(jī)性能也可用無(wú)因次的流量系數(shù),壓力系數(shù)和功率系數(shù)來(lái)表示。這些無(wú)因次性能參數(shù)(也稱無(wú)因次系數(shù))的換算公式是由相似理論推導(dǎo)出來(lái)的。同一類型的風(fēng)機(jī)相似(包括幾何相似,運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似),因此,同一類型風(fēng)機(jī)的無(wú)因次性能參數(shù)相等。即

式中

α、β、γ——分別為流量系數(shù)、壓力系數(shù)、功率系數(shù)，無(wú)因次；

ρ——空氣密度，kg/m3；

D——風(fēng)機(jī)的葉輪外徑，m；

U——葉輪周邊切線速度，m/s；

H——風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa；

Q——風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/s。根據(jù)相似理論及上式無(wú)因次系數(shù)式，可得同類型風(fēng)機(jī)性能的換算關(guān)系式為:

Q/Q'=(D/D')3(n/n')

H/H'=(ρ/ρ')(D/D')2(n/n')2

N/N'=(ρ/ρ')(D/D')5(n/n')3

式中

Q、Q'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/s；

H、H'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa；

N、N'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的功率，kw；

D、D'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的葉輪直經(jīng)，m；

n、n'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；ρ、ρ'——分別為所要換算的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)工作的空氣密度，kg/m3。上式可用于同類型風(fēng)機(jī)中任意兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的性能參數(shù)換算，也可用于同臺(tái)風(fēng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速,不同空氣密度條件下的性能變化的分析。二、風(fēng)機(jī)特性曲線風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線通風(fēng)機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下,其風(fēng)壓、功率、效率與流量之間是個(gè)函數(shù)關(guān)系,由于風(fēng)機(jī)工作過(guò)程的復(fù)雜性,很難從理論上得出這個(gè)函數(shù)關(guān)系的精確數(shù)學(xué)表示式。因此,實(shí)際應(yīng)用中通常通過(guò)實(shí)測(cè)并用曲線來(lái)描述風(fēng)壓、功率、效率與流量之間的關(guān)系，這種曲線就稱為風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線。它由全壓H～流量Q、靜壓Hs～流量Q、功率N～流量Q、全壓效率η～流量Q和靜壓效率ηs～流量Q五條曲線組成（如圖4-5所示）。每一臺(tái)通風(fēng)機(jī)都有一組個(gè)體特性曲線。對(duì)前緣曲面可以切調(diào)部分材料以降低成本，對(duì)風(fēng)量和噪音幾乎無(wú)影響。圓角2處越尖越好，對(duì)噪音有改善，但對(duì)風(fēng)量幾乎無(wú)影響；圓角1處圓角半徑大小對(duì)風(fēng)量和噪音影響很小；外緣邊緣倒圓角主要出于模具強(qiáng)度和壽命考慮，對(duì)風(fēng)量和噪音影響很小。8、打水圈的位置對(duì)風(fēng)葉本身風(fēng)量和噪音幾乎無(wú)影響，故打水圈設(shè)計(jì)應(yīng)該以適合打水為主要目標(biāo)。9、后向型離心風(fēng)輪比較適合相對(duì)高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，即轉(zhuǎn)速相對(duì)較高時(shí)后向型離心風(fēng)輪的風(fēng)機(jī)效率較高；前向型離心風(fēng)輪比較適合相對(duì)比較低的轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，即轉(zhuǎn)速相對(duì)較低時(shí)前向型離心風(fēng)輪的風(fēng)機(jī)效率較高。10、離心風(fēng)輪各特征對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響：葉片形狀葉片底板輪轂DC葉片形狀葉片底板輪轂DC進(jìn)風(fēng)口的直徑a應(yīng)與風(fēng)輪直徑相匹配，可通過(guò)公式估算；風(fēng)輪高度b變大時(shí)風(fēng)量會(huì)隨之變大，但當(dāng)b增加到一定數(shù)值后，b的增加會(huì)帶來(lái)噪音的急劇變大而風(fēng)量不再變大；C處形狀對(duì)風(fēng)量有較大影響；輪轂（D）的形狀和尺寸對(duì)風(fēng)量和噪音都有影響。葉片形狀如調(diào)整為葉型截面沿軸向進(jìn)氣角不一樣，同時(shí)對(duì)葉片底板補(bǔ)平，則同轉(zhuǎn)速下，風(fēng)量能上漲10％，噪音下降2—3dB(A)，同時(shí)功率會(huì)略有降低。但是由于風(fēng)輪模具結(jié)構(gòu)將由上下分模變?yōu)槌樾?，模具成本以及制造成本上漲約一倍。11、對(duì)前向型離心風(fēng)輪葉片采用機(jī)翼型則可能會(huì)降低噪音；采用不等間距也能構(gòu)降低噪音，但風(fēng)道匹配時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生風(fēng)量不穩(wěn)（喘振）現(xiàn)象。12、前向型離心風(fēng)輪風(fēng)機(jī)特性依賴于風(fēng)道形狀，設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用螺旋線性風(fēng)道，風(fēng)輪與渦舌之間間隙一般為0.07-0.11的風(fēng)輪半徑。后向型離心風(fēng)輪風(fēng)機(jī)特性對(duì)風(fēng)道形狀的依賴性較低。13、對(duì)離心風(fēng)輪蝸殼進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)時(shí)可采用偏心理論，即風(fēng)道蝸殼上的進(jìn)風(fēng)口中心同比風(fēng)輪中心往低壓側(cè)偏移2—3mm，此時(shí)風(fēng)量約提高1％－2％，噪音同時(shí)有所降低。原理為盡量保持高壓腔的密封性。14、平衡出風(fēng)口的風(fēng)速能夠降低噪音。1