離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

第一章緒論礦用通風(fēng)機(jī)行業(yè)概況世界各主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)需求逐年增加。原蘇聯(lián)主要產(chǎn)品Bц15型離心式通風(fēng)機(jī)和BOд—18型軸流式通風(fēng)機(jī),離心式通風(fēng)機(jī)直徑達(dá)3.12～4.17m,效率84%～86%,軸流式通風(fēng)機(jī)直徑達(dá)1.18～4m,效率80%。美國(guó)礦井用的通風(fēng)機(jī)以軸流式通風(fēng)機(jī)為主,因?yàn)槠湔{(diào)節(jié)范圍寬,加速性能、動(dòng)態(tài)性能和運(yùn)行效率優(yōu)于離心式通風(fēng)機(jī)。其葉輪最大直徑達(dá)4.127m,最大功率7600kW,最高轉(zhuǎn)速3600r/min,動(dòng)葉單獨(dú)可調(diào)。近70年來(lái),通風(fēng)機(jī)在采礦工程中的應(yīng)用方式不斷變遷。從1922年J·R·羅賓遜所寫(xiě)的“實(shí)用礦井通風(fēng)”技術(shù)手冊(cè)時(shí)起,預(yù)示通風(fēng)的控制由自然方式進(jìn)入了機(jī)械方式。而此時(shí)所使用的大型、機(jī)械驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)就是離心式的。當(dāng)時(shí)的離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度低,大約300r/min,而且大部分是由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)。20年代末至30年代初,礦井規(guī)模的擴(kuò)大,要求增大風(fēng)機(jī)的壓力和流量。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速(700～800r/min)軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。它體積小且安裝費(fèi)用低,在礦井通風(fēng)的應(yīng)用中占了統(tǒng)治地位。然而,由于開(kāi)采方式的變更,礦井通風(fēng)靜壓的需求逐步提高,離心式風(fēng)機(jī)又成為礦井通風(fēng)的一種較理想選擇。70年代,后退長(zhǎng)壁開(kāi)采方式被普遍采用。早期的長(zhǎng)壁工作面寬90～120m,長(zhǎng)1200～1800m。90年代的超大型工作面寬達(dá)275m,長(zhǎng)達(dá)4440m。在國(guó)外即使采空區(qū)塌落而形成廢石充填區(qū),但由于開(kāi)采工藝要求,氣流還需流通該區(qū)。塌落區(qū)的空氣阻力系數(shù)明顯高于開(kāi)闊的風(fēng)道,所以礦井主風(fēng)扇還必須提高其壓力以滿足通風(fēng)的需要。一些礦井曾嘗試采用高轉(zhuǎn)速的軸流風(fēng)機(jī)(甚至為2級(jí)葉輪,1.5m直徑,運(yùn)行轉(zhuǎn)速1780r/min)。但該類風(fēng)機(jī)噪音大,普遍存在葉片及軸承的故障。1.2通風(fēng)機(jī)在礦上的應(yīng)用為了沖淡和排除井下的有害氣體和粉塵,為井下各巷道及采、掘工作面提供新鮮風(fēng)流,保證井下工作人員有足夠數(shù)量、符合要求的空氣供呼吸,確保井下工作人員的人身安全,改善井下工作環(huán)境,在煤礦生產(chǎn)中必須不間斷地向井下供給大量的新鮮空氣。煤礦用主通風(fēng)機(jī)就是向井下輸送空氣的設(shè)備,通常情況井下每采1t煤炭就要向井下輸送4～6t新鮮空氣,礦井主通風(fēng)機(jī)的電耗平均約占煤礦電耗的8%～15%,它是煤礦井下通風(fēng)不可缺少的安全設(shè)備,也是礦井的關(guān)鍵設(shè)備。在通風(fēng)設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)其可靠性必須予以足夠的重視。隨著世界范圍內(nèi)能源短缺和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源需求的增加,迫切要求人們節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。而礦井主通風(fēng)機(jī)每天都必須運(yùn)行,選擇節(jié)電、低噪型通風(fēng)機(jī)就顯得非常重要。20世紀(jì)80年代后,由于采用了新技術(shù)、新工藝,通風(fēng)機(jī)的效率提高了5%～10%,擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍,提高變負(fù)荷條件下通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,是通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的重要方面。有的國(guó)家還應(yīng)用電腦優(yōu)化控制調(diào)節(jié),成為代表世界科技進(jìn)步的趨勢(shì)之一。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,礦井主通風(fēng)機(jī)會(huì)更加具備安全可靠、高效節(jié)能、低噪、自動(dòng)化程度高和安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn),礦井理想的主通風(fēng)設(shè)備會(huì)越來(lái)越多。通風(fēng)機(jī)選型對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響礦用通風(fēng)機(jī)包括離心式和軸流式兩類。一般說(shuō),離心式通風(fēng)機(jī)較之流式通風(fēng)機(jī)的額定效率高,但效率曲線陡,高效區(qū)窄,平均效率低。所以這類風(fēng)機(jī)與網(wǎng)路的適應(yīng)性差,一旦網(wǎng)路特性發(fā)生變化,工況效率則必大幅下降。因此,離心式通風(fēng)機(jī)較適合在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)期間,網(wǎng)路阻力變化不大的礦井。而軸流式通風(fēng)機(jī)雖最高效率不及離心機(jī),但它的等效率曲線與網(wǎng)路特性曲線夾角很小,近似平行,故當(dāng)網(wǎng)路特性發(fā)生變化時(shí),工況效率的變化比離心式要小,所以運(yùn)轉(zhuǎn)期間的平均效率較高。尤其是90年代初,我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)的2K56、KZS型軸流式通風(fēng)機(jī),不僅最高效率比80年代生產(chǎn)的2K60要高,而且高效區(qū)普遍向低壓區(qū)移動(dòng),如表1所示,因而也就更適合我國(guó)礦井負(fù)壓普遍較低的實(shí)際。礦井通風(fēng)機(jī)使用情況從我國(guó)的礦業(yè)發(fā)展過(guò)程看,五六十年代的中小礦井也大多采用離心式風(fēng)機(jī),隨著礦井規(guī)模不斷擴(kuò)大,軸流式風(fēng)機(jī)的采用逐漸增多,而且顯示出流量大、風(fēng)量調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、返風(fēng)方便的優(yōu)點(diǎn)。今后會(huì)不會(huì)向國(guó)外那樣發(fā)展呢?根據(jù)我國(guó)礦井的開(kāi)采工藝和有關(guān)規(guī)范規(guī)定分析認(rèn)為:(1)雖然后退式長(zhǎng)壁采煤方法在我國(guó)已普遍采用,但國(guó)內(nèi)的采空區(qū)和塌陷區(qū)一般不需進(jìn)行通風(fēng),而采取與工作面隔離的方式,因此礦井阻力不會(huì)大幅度增加;(2)目前我國(guó)礦井的采深普遍在600m以內(nèi),隨著礦井的開(kāi)拓延深,工作面距離越來(lái)越遠(yuǎn),通風(fēng)阻力也會(huì)不斷增加,在一定程度上選擇高靜壓的離心式風(fēng)機(jī)要好于軸流式風(fēng)機(jī)。例如,河南省某礦井開(kāi)采深度大于500m時(shí),最小負(fù)壓1143Pa,最大負(fù)壓2928Pa,風(fēng)量,選擇G4-73-11No.28型離心式風(fēng)機(jī)或BDK65A-10-No.28型軸流式風(fēng)機(jī)都能滿足要求。當(dāng)開(kāi)采深度在700m水平時(shí),采區(qū)工作面距離井口約7km,負(fù)壓將達(dá)到4020Pa,風(fēng)量,這時(shí)如果仍利用原風(fēng)井風(fēng)機(jī)通風(fēng),軸流風(fēng)機(jī)的靜壓就不夠了,而離心風(fēng)機(jī)仍舊可以使用。但是,我國(guó)《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范》第10.1.5條明確規(guī)定“礦井通風(fēng)的設(shè)計(jì)負(fù),壓,不應(yīng)超過(guò)2940Pa”,這在根本上限制了通風(fēng)負(fù)壓。1.5國(guó)內(nèi)使用的礦井主通風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介[2]目前,。我國(guó)煤礦在役的主要通風(fēng)機(jī),以下幾個(gè)系列的使用占有90%以上。這對(duì)有些礦井在通風(fēng)機(jī)能力不足時(shí)的改造、對(duì)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)選購(gòu)?fù)L(fēng)機(jī)、對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)改造起到參考和幫助的作用。1.5.12K系列通風(fēng)機(jī)2K系列軸流通風(fēng)機(jī)按輪轂比不同分為2K56、1K58、2K58、2K60和KZS等幾個(gè)系列,主要由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠、沈陽(yáng)風(fēng)機(jī)廠和吉林鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)。葉輪直徑從1.12m～3.16m,可滿足不同大小礦井的需要。該系列通風(fēng)機(jī)均為單、雙級(jí)葉輪,機(jī)翼為扭曲葉片,葉片角度可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行有級(jí)(1K58、2K58、KZS)或無(wú)級(jí)(2K56、2K60)調(diào)節(jié),且均可直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)。這是我國(guó)煤礦以前用量較大、較多的一類通風(fēng)機(jī)。可以滿足多數(shù)礦井對(duì)通風(fēng)機(jī)低壓力、大風(fēng)量的需要,剎車、測(cè)溫、測(cè)震基座等附屬裝置也較為齊全?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明其靜壓效率可達(dá)75%以上,但氣動(dòng)噪聲大。該系列通風(fēng)機(jī)除適用于新建和改擴(kuò)建礦井外,由于其外形與我國(guó)較早使用的70B2和2By型軸流通風(fēng)機(jī)相近,更適用于對(duì)這類通風(fēng)機(jī)的改造1.5.2BD(K)系列通風(fēng)機(jī)近年來(lái)發(fā)展很快,生產(chǎn)廠家也較多,主要有湘潭平安、南陽(yáng)、燕京等廠家,該系列通風(fēng)機(jī)最大已經(jīng)生產(chǎn)到了4m。該風(fēng)機(jī)采用雙級(jí)雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),兩級(jí)葉輪相對(duì)并反向旋轉(zhuǎn),其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩臺(tái)同型號(hào)軸流通風(fēng)機(jī)對(duì)接在一起串聯(lián)工作,因此被廣泛稱之為對(duì)旋通風(fēng)機(jī)。由于這種結(jié)構(gòu)可省去中間及后置固定導(dǎo)葉,且渦流損失較小,具有傳動(dòng)損耗小、壓力高、高效范圍較寬、效率也較高的特點(diǎn)。廠家提供的通風(fēng)機(jī)最大靜壓效率可達(dá)86%,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)其裝置靜壓效率可達(dá)77%。該系列通風(fēng)機(jī)除了可在較大范圍內(nèi)調(diào)整葉片角度外,還可對(duì)前后級(jí)安裝角度進(jìn)行適當(dāng)組合,并可單級(jí)運(yùn)行,因此可調(diào)范圍更寬。但實(shí)測(cè)結(jié)果表明:單級(jí)運(yùn)行時(shí)通風(fēng)機(jī)的效率太低,僅有50%左右,不宜長(zhǎng)期使用。此外,由于該系列通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的整體性和密閉性均較好,且可以實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)反風(fēng),使用該系列通風(fēng)機(jī)可以不建通風(fēng)機(jī)房,不用反風(fēng)道,具有基建工期短、節(jié)省基建費(fèi)用等優(yōu)越性,適合于要求盡快投產(chǎn)的新建風(fēng)井。1.5.3GAF系列通風(fēng)機(jī)是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況加以改型改造的軸流通風(fēng)機(jī)。該通風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)范圍寬、靜壓效率高、葉片角度調(diào)節(jié)自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),尤其是采用液壓調(diào)節(jié)和渦輪渦桿同步調(diào)節(jié)裝置調(diào)整葉片的通風(fēng)機(jī),改變?nèi)~片運(yùn)行角度非常容易,特別適用于需要經(jīng)常改變運(yùn)行工況的礦井使用。此外,GAF系列通風(fēng)機(jī)的葉輪直徑、輪轂比分檔較多,再加上葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速等的變化,可形成上千種基本型號(hào),上萬(wàn)種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,為用戶根據(jù)技術(shù)參數(shù)和使用要求進(jìn)行量體裁衣式的選型提供了方便。由于葉片角度調(diào)整方便,這類通風(fēng)機(jī)可通過(guò)改變風(fēng)葉角度實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)反風(fēng),既不需要反風(fēng)道,也不需要通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制裝置,且反風(fēng)量也滿足規(guī)程要求。但該類通風(fēng)機(jī)與同等能力的其他系列通風(fēng)機(jī)相比,初期投資較大。1.5.4G4—73、4我國(guó)礦井使用的離心式通風(fēng)機(jī)主要就是這兩個(gè)系列,生產(chǎn)廠家較多。G4—73系列離心式通風(fēng)機(jī)最初是為鍋爐通風(fēng)(引風(fēng))設(shè)計(jì)的,后來(lái)被引用到礦井通風(fēng)中并擁有一定的市場(chǎng)占有量。該系列離心式通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是特性曲線較平緩、無(wú)駝峰、運(yùn)行噪聲較小、效率高。啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導(dǎo)器),具有啟動(dòng)功率較小,啟動(dòng)容易的特點(diǎn)。運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)門可在0°～70°范圍內(nèi)調(diào)節(jié),用以改變運(yùn)行工況,還可通過(guò)配置不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)來(lái)改變其運(yùn)行工況,適應(yīng)性較好。4—72系列通風(fēng)機(jī)的特性曲線較平緩,運(yùn)行噪聲較小,效率高,適用于通風(fēng)阻力不是太大的中小型礦井。我國(guó)地方煤礦的礦井中使用該系列通風(fēng)機(jī)較多,由于機(jī)型小,配置電動(dòng)機(jī)的容量也小,可配用380V或660V電壓的電動(dòng)機(jī),特別適用于無(wú)高壓(6000V)供電的礦井使用。但對(duì)初、后期風(fēng)壓變化大的礦井,離心通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能差。1.6離心通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)分析【1】鑒于我國(guó)風(fēng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀,研究高效率的風(fēng)機(jī),再大幅度地提高風(fēng)機(jī)本身的效率不大可能。目前,研究和應(yīng)用最佳的風(fēng)機(jī)調(diào)速才是降低風(fēng)機(jī)電耗的最有效途徑。風(fēng)機(jī)的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比。風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,其耗電量將以其立方的比例下降，例如:根據(jù)工藝要求,風(fēng)機(jī)的風(fēng)量下降到80%風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也下降到80%,其風(fēng)機(jī)軸功率則到額定功率的51%;若風(fēng)機(jī)的風(fēng)量下降到50%，則風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也下降到50%,其風(fēng)機(jī)軸功率降到額定功率的13%,節(jié)電87%;從節(jié)能角度以風(fēng)機(jī)調(diào)速最為有利,調(diào)節(jié)范圍最大,其經(jīng)濟(jì)也最佳。同時(shí),采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后,可以降低噪聲,減輕引風(fēng)機(jī)葉輪的磨損,延長(zhǎng)葉輪的壽命。所以,風(fēng)機(jī)的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)放在風(fēng)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)上。風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),需要通過(guò)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.7風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法【1】采用“將來(lái)費(fèi)用折算現(xiàn)值”的方法,對(duì)離心通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。所謂“費(fèi)用折算現(xiàn)值”是指購(gòu)買附加設(shè)備費(fèi)、安裝費(fèi)，維持風(fēng)機(jī)和附加設(shè)備在全部使用壽命期間運(yùn)需的運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)的折算現(xiàn)值。總現(xiàn)值最小方案為最優(yōu)方案?！皩?lái)費(fèi)用折算現(xiàn)值”法,較全面而準(zhǔn)確地反映各方案經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣,風(fēng)機(jī)改造時(shí)可作為主要的參考依據(jù)。將來(lái)折算現(xiàn)值的計(jì)算公式為F=T·TE+T·(HD·DF+WX)·Y式中F———將來(lái)費(fèi)用現(xiàn)值,萬(wàn)元T———風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)TE———風(fēng)機(jī)和附加裝置的總投資,萬(wàn)元HD———系統(tǒng)年耗電量,萬(wàn)kW·h/aDF———電費(fèi),元/kW·hWX———風(fēng)機(jī)和附加設(shè)備的年維修費(fèi),萬(wàn)元Y———使用壽命,a1.8離心通風(fēng)機(jī)幾種調(diào)速裝置的特點(diǎn)【1】離心通風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置有:液力耦合器、電磁滑差調(diào)速電機(jī)、雙速電機(jī)、晶閘管串級(jí)調(diào)速裝置及變頻調(diào)速裝置。1.8.1液力耦合器是利用流體的動(dòng)能來(lái)傳遞功率的一種動(dòng)力式傳動(dòng)設(shè)備。安裝在電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)之間,可以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下,實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速來(lái)改變風(fēng)機(jī)的特性曲線和電動(dòng)機(jī)的空載啟動(dòng)。但液力耦合器在調(diào)速的過(guò)程中,存在著固有的滑差功率損失,所以傳動(dòng)效率較低。液力耦合器裝置技術(shù)上比較成熟,在電廠風(fēng)機(jī)中應(yīng)用也較多,并取得了一定的節(jié)電效果,但不能盲目使用。經(jīng)過(guò)調(diào)查得出,若風(fēng)機(jī)的富裕量不是太大,那么節(jié)電效果就不明顯;若在鍋爐帶額定負(fù)荷時(shí)采用液力耦合器,不但不能省電,甚至還多耗電。電磁滑差調(diào)速電機(jī)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速,速度調(diào)節(jié)平滑,無(wú)失控區(qū)能空載調(diào)速,轉(zhuǎn)速變化率小;其控制設(shè)備也簡(jiǎn)單,初投資低,維護(hù)方便,節(jié)電效果明顯。但在調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)差功率會(huì)以發(fā)熱形式損耗掉,所以經(jīng)濟(jì)效益較低。雙速電機(jī)是采用單繞組變極方法實(shí)現(xiàn)速度變換的,初投資低,使用時(shí)能使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,可降低噪聲和節(jié)約能源,維護(hù)也簡(jiǎn)單。但低速時(shí)的啟動(dòng)力矩小,往往需先在高速下啟動(dòng),然后再切換到低速運(yùn)行。運(yùn)行人員不敢在運(yùn)行中進(jìn)行變速操作,開(kāi)關(guān)的可靠性也差。1.8.2晶閘串級(jí)調(diào)速就是在轉(zhuǎn)子繞組回路中串接一個(gè)反電勢(shì),通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)節(jié)繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)節(jié)方法,該裝置不僅可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)變速,而且在調(diào)速時(shí)還可將轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能加到負(fù)載,或轉(zhuǎn)化為電能返回電網(wǎng),因而系統(tǒng)效率較高。該裝置的初投資較高,調(diào)速裝置需進(jìn)行維護(hù),還得采用繞線式電機(jī),增加了維修工作量。1.8.3變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的最新技術(shù),是通過(guò)改變定子的供電電源頻率來(lái)改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速,從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。對(duì)于交流電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,所以,連續(xù)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的頻率能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)采用變頻方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。調(diào)節(jié)效率高、調(diào)速范圍大(電機(jī)可在0%～100%頻率轉(zhuǎn)速下運(yùn)行),與其他調(diào)節(jié)裝置相比,性能最佳。當(dāng)調(diào)速范圍在同步轉(zhuǎn)速的30%以上時(shí),裝置本身的效率不低于90%。變頻調(diào)速不存在勵(lì)磁滑差損耗和擋板、閥門節(jié)流功率損耗,不存在轉(zhuǎn)差損耗,因此節(jié)能效果良好。1.9大型離心通風(fēng)機(jī)葉輪的三維應(yīng)力計(jì)算【9】利用三維有限元方法,對(duì)大型風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行了強(qiáng)度的計(jì)算和分析。針對(duì)復(fù)雜形狀葉片———機(jī)翼型葉片的特點(diǎn),對(duì)具有復(fù)雜葉片葉輪模型建立的方法進(jìn)行了探討,并分析了整個(gè)葉輪的應(yīng)力分布,在強(qiáng)度方面為葉輪的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),以達(dá)到改進(jìn)實(shí)際葉輪結(jié)構(gòu)的目的。離心葉輪強(qiáng)度的常規(guī)算法僅反映葉輪平均應(yīng)力的大概情況,不能很好地反映真實(shí)應(yīng)力的分布。對(duì)實(shí)際葉輪的設(shè)計(jì)也就只能靠設(shè)定安全系數(shù)來(lái)保證葉輪的安全運(yùn)行。有時(shí)為了保證強(qiáng)度,如果安全系數(shù)取得過(guò)大,就勢(shì)必會(huì)造成原材料的浪費(fèi),對(duì)降低生產(chǎn)成本不利;如果安全系數(shù)給得過(guò)小,又不能在強(qiáng)度方面得到保證。自從1960年克拉夫首次提出有限元的概念至今,有限元方法已發(fā)展成為數(shù)值分析計(jì)算中的一種有效方法。它同樣在風(fēng)機(jī)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,對(duì)有些離心壓縮機(jī)強(qiáng)度采用軸對(duì)稱有限元模型進(jìn)行計(jì)算,這種有限元方法對(duì)實(shí)際的模型做了一些簡(jiǎn)化(如將弧型葉片簡(jiǎn)化成徑向直葉片,并將其擴(kuò)散成一變剛度、變質(zhì)量的盤(pán)型夾層),與實(shí)際情況不太相符,不能很好地真實(shí)反映整個(gè)葉輪的應(yīng)力分布,這種簡(jiǎn)化可能會(huì)影響結(jié)果的精確性。而且這種方法對(duì)機(jī)翼型葉片或曲線葉片的葉輪的計(jì)算存在一定的困難。對(duì)于三元流葉輪來(lái)說(shuō),葉片具有復(fù)雜的幾何形狀,如對(duì)帶有筋板的機(jī)翼型葉片的葉輪,采用三維有限元計(jì)算方法可以很好地處理模型上復(fù)雜的幾何問(wèn)題,建立模型時(shí)不需做任何簡(jiǎn)化,可按實(shí)際葉輪的幾何尺寸建立。故計(jì)算所建立的葉輪模型能較好地反映實(shí)際問(wèn)題,并能更為詳細(xì)和準(zhǔn)確地反映真實(shí)應(yīng)力的分布,能得到不同位置的應(yīng)力和位移值,并能確定最大應(yīng)力所處的確切位置。從而為葉輪的三元流設(shè)計(jì)在強(qiáng)度方面提供理論依據(jù)并達(dá)到改進(jìn)葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。離心通風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)2.1通風(fēng)機(jī)的基本方程式離心通風(fēng)機(jī)葉片入口和出口速度圖圖2-1葉片出入口速度圖表示相對(duì)速度；u表示圓周速度；c表示絕對(duì)速度，圓周速度u與絕對(duì)速度c之間的夾角用表示，稱絕對(duì)速度角；相對(duì)速度與圓周速度反方向的夾角用表示，稱為流動(dòng)角。葉片切線與圓周速度反方向的夾角用表示，稱為葉片安裝角。則在葉片出入口得到下列關(guān)系式：圖2-2速度三角形氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程可作一些假定，把它當(dāng)作一元流動(dòng)討論，即用流束理論進(jìn)行分析，這些基本假定是：（1）通風(fēng)機(jī)工作時(shí)沒(méi)有任何損失，則原動(dòng)機(jī)加到通風(fēng)機(jī)上的能量等于被輸送氣體所獲得的能量；（2）葉片數(shù)目無(wú)限多且無(wú)限薄，則氣流將被分成微小流束，其形狀和葉片完全一致，且葉片入口與出口沒(méi)有突然收縮和突然擴(kuò)張現(xiàn)象，因此可認(rèn)為沿圓周各點(diǎn)的速度相等；（3）氣體在作穩(wěn)定流動(dòng)；（4）不考慮氣體壓縮性。原動(dòng)機(jī)加到通風(fēng)機(jī)軸上的外力矩為M(N*m)，設(shè)流過(guò)葉輪的理論流量為，流體密度為，為葉片出口處半徑，為葉片入口處半徑，在dt時(shí)刻流過(guò)葉輪的流體質(zhì)量流量為dt,則葉輪進(jìn)出口處流體相對(duì)于軸面的動(dòng)量矩分別為單位時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量矩變化等于根據(jù)以上假設(shè)和動(dòng)量矩定理，上式應(yīng)等于作用于該流體上的外力矩，此力矩即葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)給予該流體的轉(zhuǎn)矩M,則葉輪旋轉(zhuǎn)角速度為(rad/s)時(shí)，該力矩對(duì)流體所做的功率為M，則因，，，，則對(duì)理想流體而言，葉輪傳遞給流體的功率應(yīng)該等于流體從葉輪所獲得的功率，即式中——單位重量流體通過(guò)無(wú)限多葉輪時(shí)所獲得的能量m（2—1）對(duì)風(fēng)機(jī)而言，風(fēng)壓，Pa,則風(fēng)機(jī)的能量方程式為（2-2）上式即歐拉方程式，它是通風(fēng)機(jī)，水泵，透平壓縮機(jī)等葉輪機(jī)械的基本方程式。有速度三角形得（2-3）當(dāng)時(shí)，＝0，歐拉方程化簡(jiǎn)為（2-4）=（2-5）因此，當(dāng)，流體徑向流入葉輪時(shí)，獲得最大的理論能頭。由式（2-3）和（2-4）可知，與流體的密度無(wú)關(guān)，即與流體性質(zhì)無(wú)關(guān)，如果泵與風(fēng)機(jī)的尺寸相同，轉(zhuǎn)速相同，流量相等時(shí)，則流體所獲得的理論能頭相等，即泵產(chǎn)生的液柱與風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣柱高度相等。葉片出口安裝角對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響總壓頭由兩部分組成，一部分為靜壓能：（2-6）另一部分為動(dòng)壓能（2-7）反作用度表示靜壓能在總壓能中所占的比例，即（2-8）當(dāng)＝0時(shí)，-＝在離心通風(fēng)機(jī)中，一般，則上式變?yōu)椋剑?-9）由上式可見(jiàn)，值越大，葉輪出口動(dòng)壓越小，在通風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓部分把動(dòng)壓變?yōu)殪o壓的損失就越小，對(duì)提高通風(fēng)機(jī)效率越有利。由葉片出口速度圖得（2-10）把（2-10）代入（2-9）得＝＝(2-11)由圖2-1出口速度三角形得代入2-5式得（2-12）由式（2-12）可知，1.時(shí)，為正值，越小，越大，越小。當(dāng)小到等于最小角時(shí)，此時(shí)代入式（2-12）得＝0這時(shí)葉輪未給予流體能量，這是的最小極限值。2.時(shí)，，此時(shí)＝0代入式（2-12）得3.時(shí)，為負(fù)值，越大，越大。當(dāng)增加到等于最大角時(shí)，，此時(shí)代入式（2-12）得當(dāng)＝時(shí)，表明當(dāng)此時(shí)靜壓及動(dòng)壓均為零，流體為獲得能量。當(dāng)時(shí)，表明徑向式葉片流體機(jī)械獲得的靜壓頭及動(dòng)壓頭各占一半。當(dāng)時(shí)，表明此時(shí)流體機(jī)械獲得的總壓頭中全部為動(dòng)壓頭。以上分析表明，隨出口安裝角增加，流體獲得的理論壓頭增加，反作用度減小，當(dāng)從增加到時(shí)，理論壓頭則從零增加到最大值，即越大，流體從葉輪獲得的能量越多，因此，前彎式葉片產(chǎn)生的壓頭最大，徑向式葉片次之，后彎式最小。由以上分析可知，在相同的條件下，前彎式葉片產(chǎn)生的絕對(duì)速度比后彎式葉片大，而液體的流動(dòng)損失與速度的平方成正比（）。因此，當(dāng)流體流過(guò)葉輪及導(dǎo)葉或蝸殼時(shí)，其能量損失比后彎葉片大。同時(shí)為把動(dòng)能轉(zhuǎn)為壓能，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，必然又伴隨著能量損失，因而其效率遠(yuǎn)低于后彎式葉片。但前彎式葉片有以下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)其和后彎式葉片的轉(zhuǎn)速，流量及產(chǎn)生的能頭相同時(shí)，可以減少葉輪外徑，因此，可以減小風(fēng)機(jī)的尺寸，縮小體積，減輕質(zhì)量。又因風(fēng)機(jī)輸送的流體為氣體，氣體密度遠(yuǎn)小于液體，而摩擦力正比于密度，所以風(fēng)機(jī)損失的能量遠(yuǎn)小于泵。2.3葉片出口角對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響另解高效后向通風(fēng)機(jī)葉片出口角的限值理想流模型等于出口氣流角,葉輪機(jī)械Euler方程的離心通風(fēng)機(jī)全壓公式是式中H、Q———分別為全壓系數(shù)和流量系數(shù)、、———分別是葉輪出口直徑、寬度和葉片通道堵塞系數(shù)μ、———分別為有限葉片系數(shù)和葉輪流動(dòng)效率由上式可知,如果后向通風(fēng)機(jī)的越大,全壓就越高。但是出口角的增大會(huì)導(dǎo)致氣流滯后角的增大,葉片出口流動(dòng)分離增大。這不僅會(huì)引起效率下降,全壓也上不去。在現(xiàn)有的工程設(shè)計(jì)中,不可能給出高效后向通風(fēng)機(jī)葉片出口角的限值。對(duì)于中壓離心通風(fēng)機(jī)可通過(guò)數(shù)值模擬得到:當(dāng)出口角大于81后,一般不能再簡(jiǎn)單地設(shè)想用提高出口角來(lái)提高風(fēng)機(jī)全壓,因?yàn)檫@時(shí)隨著出口角增大,全壓將保持不變或下降,但效率已經(jīng)下降。為此,提出中壓離心通風(fēng)機(jī)高效后向通風(fēng)機(jī)葉片出口角的限值為。離心通風(fēng)機(jī)的理論特性曲線通風(fēng)機(jī)的理論全壓與理論流量之間的關(guān)系曲線，叫做風(fēng)機(jī)的理論全壓特性曲線。其中，——葉片出口直徑——葉片出口寬度式（2-11）右邊各量，除以外都是常量，故式（2-11）可寫(xiě)成（2-13）式中A==常數(shù)，即流量等于零時(shí)的理論全壓；=常數(shù)在圖上，式（2-12）是一條直線。圖2-3通風(fēng)機(jī)的理論全壓特性曲線當(dāng)時(shí)，離心通風(fēng)機(jī)的理論全壓曲線為距橫坐標(biāo)軸，且與橫坐標(biāo)平行的一條直線，不隨改變；當(dāng)時(shí)，隨的增大而增高；當(dāng)時(shí)，隨的增大而減小。理論功率：（2-13）圖2-4理論功率特性曲線根據(jù)以上分析，離心通風(fēng)機(jī)的葉片出口角的大小對(duì)通風(fēng)機(jī)的特性起著很重要的作用，根據(jù)角葉片可分為三種形式：（1）后向葉片，；（2）徑向葉片，；（3）前向葉片，圖2-5前向，徑向和后向葉片的比較由圖2-5可知，后向葉片，；徑向葉片，；前向葉片，。根據(jù)式2-5，在不變的條件下，理論全壓隨著的增大而增高。所以得到下表2-1超載能力后向小大高大徑向中中中中前向大小低?。ǔd能力：當(dāng)通風(fēng)機(jī)的流量增大時(shí)后向葉片通風(fēng)機(jī)的功率增加最慢，前向葉片的功率增加最快，徑向葉片的功率在兩者之間）2.5通風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線從關(guān)系式可知，考慮有限多葉片的影響后的理論全壓，是無(wú)限多葉片時(shí)理論全壓的k倍。葉輪內(nèi)各部分損失與相應(yīng)的速度平方成正比，因而與流量的平方成正比，可寫(xiě)為式中為常數(shù)，與之間的關(guān)系曲線為一二次拋物線。沖擊損失可表示為式中為常數(shù)，為設(shè)計(jì)流量，當(dāng)時(shí)，沖擊損失為零。當(dāng)或時(shí)，有不同值。圖2-6用分析法繪制實(shí)際壓力特性曲線1-無(wú)限多葉片的理論曲線2-有限多葉片的理論全壓曲線3-考慮流動(dòng)損失的性能曲線4-實(shí)際全壓特性曲線以上分析的曲線4未考慮通風(fēng)機(jī)的容積損失，在一般情況下，容積損失很小，即實(shí)際流量Q與理論流量很接近，因此可把曲線4當(dāng)作表示實(shí)際流量全壓P與實(shí)際流量Q之間關(guān)系的特性曲線，稱為實(shí)際全壓特性曲線。曲線M點(diǎn)的損失最小，效率最高。當(dāng)容積損失較大時(shí)，應(yīng)從曲線4中扣除容積損失，實(shí)際壓力特性曲線4或5是根據(jù)理論計(jì)算的，與實(shí)驗(yàn)方法求出的實(shí)際全壓特性曲線有一定差距，圖2-7是用實(shí)驗(yàn)方法求出的全壓特性曲線及實(shí)際功率曲線和效率曲線。某些前向離心通風(fēng)機(jī)的實(shí)際壓力曲線，在小流量段出現(xiàn)駝峰形狀，如圖2-8，這是因?yàn)椋?dāng)通風(fēng)機(jī)的流量很小時(shí)，氣流只占葉道的一部分，因而葉道的有效斷面積減小，氣流速度增加，對(duì)于前向葉輪，氣流未充滿葉道時(shí)的全壓將升高;對(duì)于后向葉輪，氣流未充滿葉道時(shí)的全壓將降低。因此前向葉片的通風(fēng)機(jī)在流量很小時(shí)，有可能因壓力增高而出現(xiàn)如圖2-8所示的駝峰，后向葉片的通風(fēng)機(jī)則不能。2.6氣體在離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)情況實(shí)驗(yàn)表明，如果在氣體運(yùn)動(dòng)的路徑上存在某物體，則在此物體以前和以后都要發(fā)生氣流擾動(dòng)，當(dāng)氣流到物體之前，速度就開(kāi)始發(fā)生變化。氣流在進(jìn)入輪也入口邊緣前，在葉輪旋轉(zhuǎn)方向有一預(yù)旋速度，即葉片入口處的氣流絕對(duì)速度不是沿半徑方向，而是向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，當(dāng)與的與方向一致時(shí)，稱為正預(yù)旋，反之為負(fù)預(yù)旋。如圖2-5所示，與的比值叫做預(yù)旋系數(shù)，以表示：圖2-10葉片入口前氣流的預(yù)旋實(shí)驗(yàn)證明：由于也輪流道形狀不理想，特別是通風(fēng)機(jī)在非設(shè)計(jì)流量下工作時(shí)，葉道內(nèi)的氣流會(huì)產(chǎn)生附面層分離，分離區(qū)的位置和大小與葉片的形式及入口沖角大小有關(guān)。入口沖角，是指葉片入口角與入口相對(duì)速度與圓周切線所成角之差。由圖2-6可知，在設(shè)計(jì)流量下，入口相對(duì)速度沿切線方向進(jìn)入葉道，它與圓周切線所成角等于葉片入口角，故沖角為零。當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，子午速度減小，入口相對(duì)速度與圓周切線所成角度小于葉片入口角，沖角為：圖2-11葉輪入口沖角稱為正沖角。當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，子午速度值增大，入口相對(duì)速度與圓周切線所成角大于葉片入口角，沖角為：稱為負(fù)沖角。2.7離心通風(fēng)機(jī)最佳沖角的函數(shù)曲線[11]圖2-12最佳沖角函數(shù)曲線圖2示出了離心通風(fēng)機(jī)的最佳沖角函數(shù)曲線。縱坐標(biāo)KIZJ簡(jiǎn)稱為葉輪葉片進(jìn)口的最佳分離系數(shù),橫坐標(biāo)為葉輪葉片進(jìn)口的最佳沖角。其一般分離系數(shù)和最佳分離系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為圖2-139-26模型級(jí)的特性曲線及沖角特性（1）（2）式中（3）（4）式中——葉輪進(jìn)口平均直徑——葉輪葉片進(jìn)口寬度——葉輪葉片進(jìn)口安裝角——轉(zhuǎn)速——進(jìn)口容積流量——最佳工況對(duì)應(yīng)的進(jìn)口容積流量當(dāng)i<0時(shí)，葉片的工作邊形成封閉的渦區(qū)，而在非工作邊靠近葉輪出口處，由于氣流速度巨降，也能產(chǎn)生漩渦；當(dāng)i>0時(shí)，葉片的非工作邊出現(xiàn)附面層分離，隨著流量的減小，則分離速度增大，引起很大的渦流損失。表2-2不同模型級(jí)的最佳沖角2.8最佳沖角函數(shù)曲線的應(yīng)用最佳沖角函數(shù)曲線對(duì)從事離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)研究的技術(shù)人員十分有用。初步分析至少有如下幾個(gè)方面的用途:(1)從圖1和表1可以看出最佳沖角的變化范圍很大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般風(fēng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中推薦的沖角變化范圍值。一般風(fēng)機(jī)手冊(cè)或教材中推薦的沖角值為0°～5°(也有推薦-8°～8°)。而實(shí)際最佳沖角變化范圍為-10°～20°。所以設(shè)計(jì)模型級(jí)時(shí)應(yīng)根據(jù)選擇的葉輪結(jié)構(gòu)具體參數(shù)來(lái)決定,過(guò)去不知道這條最佳沖角函數(shù)曲線,所以也不知如何選擇,今后就可以參考圖1和表1來(lái)選擇了。(2)一般情況下，沖角為0°時(shí)損失最小,易獲得高效率。但從圖1上可看出最佳沖角為0°的極少,僅有代號(hào)為52的模型級(jí)，，其最佳沖角才接近0°。這就告訴設(shè)計(jì)者,設(shè)計(jì)工況下對(duì)應(yīng)的最佳沖角是不能隨意選擇0°的。不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的模型級(jí)的最佳沖角一般都是不同的。(3)隨著技術(shù)的進(jìn)步,一般大中型離心通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)都逐步走向個(gè)性化設(shè)計(jì),這是通風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但真正的離心通風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)并不是現(xiàn)在一般常用的變型設(shè)計(jì)方法這種方法達(dá)不到個(gè)性化設(shè)計(jì)的客觀要求。真正個(gè)性化設(shè)計(jì),一種是按照模型級(jí)的氣動(dòng)性能曲線和幾何參數(shù)來(lái)進(jìn)行全相似設(shè)計(jì),這種方法可靠性高,但有時(shí)受到轉(zhuǎn)速的限制很難實(shí)現(xiàn)。另一種是變型相似設(shè)計(jì),即找一種性能參數(shù)相近的模型級(jí),應(yīng)用個(gè)性化設(shè)計(jì)計(jì)算軟件,對(duì)模型級(jí)進(jìn)行切割計(jì)算,并保證新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的葉輪和模型級(jí)的葉輪的進(jìn)出口速度三角形保持基本相似。不管風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)軟件有多少種,其中至少有一種軟件系統(tǒng)中要運(yùn)用到最佳沖角參數(shù)和最佳分離系數(shù)。(4)應(yīng)用于模型級(jí)的開(kāi)發(fā),當(dāng)深刻理解掌握最佳沖角函數(shù)曲線之后,在開(kāi)發(fā)新型模型級(jí)時(shí)會(huì)少走彎路,可節(jié)省模型級(jí)的試驗(yàn)次數(shù),并能盡快地設(shè)計(jì)出達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的模型級(jí)。(5)從圖1可以看出9-26模型級(jí)的最佳效率工況點(diǎn)距離喘振工況點(diǎn)比較近,說(shuō)明這種模型級(jí)的特性曲線的形狀不夠理想。尤其對(duì)個(gè)性化設(shè)計(jì)選擇模型級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)就更不理想,這種模型級(jí)的特性曲線就得進(jìn)行改造,對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的模型級(jí)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),知道級(jí)的哪些流道結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)最佳沖角有影響,便會(huì)通過(guò)修改相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)改變模型級(jí)特性曲線的形狀,以確保達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。2.9離心通風(fēng)機(jī)性能曲線的擬合及應(yīng)用研究用于表示離心通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù),如壓力(H)、流量(Q)、功率(N)和效率(η)以及它們之間變化關(guān)系的曲線H=f(Q)、N=f(Q)、η=f(Q),目前仍很難用十分準(zhǔn)確的計(jì)算方法求得。因此風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)提供的兩種產(chǎn)品樣本———風(fēng)機(jī)性能表或選擇性性能曲線,只能是以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)而編制或繪制出來(lái)。使用者通常采用手工作圖法和差值法來(lái)確定離心通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn),并與風(fēng)網(wǎng)特性曲線相匹配,準(zhǔn)確性差。另外,在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,風(fēng)機(jī)工作狀況有時(shí)要根據(jù)風(fēng)網(wǎng)運(yùn)行的要求進(jìn)行調(diào)節(jié),由于風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)參數(shù)受到風(fēng)網(wǎng)特性與風(fēng)機(jī)特性的綜合影響,依據(jù)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本難以對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)工作點(diǎn)偏移造成的效率及軸功率的變化進(jìn)行量化分析。2.9.1離心通風(fēng)機(jī)性能曲線擬合(1)曲線擬合原理由于離心通風(fēng)機(jī)性能曲線H=f(Q)、N=f(Q)、η=f(Q)近似于拋物線,因此可以用最小二乘法構(gòu)建離心通風(fēng)機(jī)性能的數(shù)學(xué)模型,以二階或三階多項(xiàng)式進(jìn)行曲線擬合。二階回歸曲線擬合方程為:。三階回歸曲線的擬合方程為：η0+C1Q+C2Q+C3Q。以上各式中,Q為離心通風(fēng)機(jī)流量,m/h;H為離心通風(fēng)機(jī)壓力,Pa;η為離心通風(fēng)機(jī)效率,%;N為離心通風(fēng)機(jī)軸功率,kW;均為回歸系數(shù)。(2)回歸系數(shù)求解對(duì)于回歸系數(shù)的求解,以往采用的方法是利用最小二乘法原理得到回歸曲線正規(guī)方程組(線性代數(shù)方程組),解該方程組得到各個(gè)回歸系數(shù),計(jì)算、求解很煩瑣。實(shí)際上,應(yīng)用Excel2000程序中的圖表功能,通過(guò)制作散點(diǎn)圖,可十分方便地確定風(fēng)機(jī)回歸曲線擬合方程。操作方法如下:選擇數(shù)據(jù)(如表中流量和全壓兩組)→制作圖表→制作散點(diǎn)圖→添加趨勢(shì)線→設(shè)置趨勢(shì)線屬性→選擇采用二階多項(xiàng)式擬合并顯示公式→完成。第三章離心通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)3.1本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求選型：目前,礦井通風(fēng)設(shè)備有2種類型:離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)。這兩種風(fēng)機(jī)性能各異,各有所長(zhǎng)。離心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,風(fēng)壓高,可以通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速來(lái)改變風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài),如果配置變頻調(diào)速裝置,可以很方便地做到這一點(diǎn),以滿足礦井在不同時(shí)期的通風(fēng)要求。該類型風(fēng)機(jī)的價(jià)格也比同等能力的軸流風(fēng)機(jī)要低。對(duì)于資金緊張,技術(shù)力量不足的中小型煤礦,也可以采取更換電機(jī)或改變電機(jī)與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比來(lái)改變工況,以適應(yīng)礦井開(kāi)采后期的通風(fēng)要求。但是離心風(fēng)機(jī)的機(jī)房布置較為復(fù)雜,安裝工作量大,需要反風(fēng)道反風(fēng),漏風(fēng)損失較大。因此,從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,離心式風(fēng)機(jī)用于地方中小煤礦作主通風(fēng)機(jī)較為合適,但在安裝和日常維護(hù)上,對(duì)地方中小煤礦的要求很高。在山西煤礦安全裝備技術(shù)測(cè)試中心所測(cè)試的礦井中,用4—72型離心式風(fēng)機(jī)作為主通風(fēng)機(jī)的占了大多數(shù)。對(duì)于年產(chǎn)量6萬(wàn)t,風(fēng)量的中小煤礦,選用這種風(fēng)機(jī)是合適的。7-35通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)采用了離心通風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,其特點(diǎn)是引入三維粘性數(shù)值方法來(lái)分析離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜流場(chǎng),考慮了其各部件間的相互影響,數(shù)值預(yù)估離心通風(fēng)機(jī)性能,并對(duì)現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)方法作了重大改進(jìn)。它以良好的工程氣動(dòng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),Navier-Stokes方程分析三維湍流場(chǎng)為關(guān)鍵,其中最困難的是葉輪—蝸殼耦合流場(chǎng)計(jì)算,最后用風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)來(lái)考核,三者有相互依賴關(guān)系,清華大學(xué)和北京西山風(fēng)機(jī)廠經(jīng)過(guò)4年多的共同努力,完成了這種高性能離心通風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,開(kāi)發(fā)了一個(gè)離心通風(fēng)機(jī)三維流場(chǎng)數(shù)值模擬軟件包,包括:(1)離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口—葉輪耦合的子午通道流場(chǎng)數(shù)值模擬軟件,主要用來(lái)提供葉輪計(jì)算的進(jìn)口流場(chǎng)和優(yōu)選高效進(jìn)風(fēng)口;(2)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬軟件,主要用來(lái)優(yōu)選高效葉輪,并給出蝸殼計(jì)算的進(jìn)口流場(chǎng);(3)蝸殼內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬軟件,主要用來(lái)優(yōu)選高效蝸殼;(4)葉輪和蝸殼內(nèi)部流場(chǎng)耦合計(jì)算及離心通風(fēng)機(jī)整機(jī)性能預(yù)估的數(shù)值模擬軟件,主要用來(lái)考慮高效葉輪和高效蝸殼的耦合影響,并預(yù)估離心通風(fēng)機(jī)整機(jī)性能;對(duì)5種風(fēng)機(jī)的數(shù)值預(yù)估整機(jī)性能與實(shí)測(cè)結(jié)果相比,全壓和效率誤差均約2%,兩者吻合良好。7-35系列通風(fēng)就是按此方法設(shè)計(jì)的,并于1999年11月獲得實(shí)用新型專利。用途：礦井通風(fēng)型號(hào)：離心通風(fēng)機(jī)，皮帶傳動(dòng)技術(shù)要求:全壓P=2.9kP,流量Q=186000,空氣密度風(fēng)機(jī)選型3.3風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)3.3.1選通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n=700r/min，則其比轉(zhuǎn)速為，根據(jù)已知技術(shù)要求和風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速，查離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品目錄知，4-72型離心通風(fēng)機(jī)與設(shè)計(jì)要求最接近，故以4-72型離心通風(fēng)機(jī)為原型進(jìn)行設(shè)計(jì)。選擇葉片出口角由于比轉(zhuǎn)速較小，在后向葉輪中為了減少進(jìn)口沖擊，和提高效率，選擇后彎?rùn)C(jī)翼形葉片。葉片流型設(shè)計(jì)其他方法,現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)習(xí)慣選用等減速或等當(dāng)量擴(kuò)張角流型,已得到一些好的葉片型線,但終究流型選擇的余地太小。工程設(shè)計(jì)中需要擴(kuò)充可供選擇的流型,但由于新流型的使用要有實(shí)踐考核,不便輕易改變。現(xiàn)在有了三維數(shù)值模擬軟件,可先進(jìn)行數(shù)值計(jì)算優(yōu)化,這樣就可大膽選擇新流型。為此提出一種擴(kuò)充流型。它既包括已有的兩種流型(因?yàn)楫?dāng)a=0和c=0時(shí),此流型即為等減速流型;當(dāng)a=-1.5和c=0時(shí),此流型即為等當(dāng)量擴(kuò)張角流型),又包含更多的流型優(yōu)化參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,通過(guò)葉輪通道流場(chǎng)的三維數(shù)值模擬對(duì)此流型中的3個(gè)參數(shù)a、b和c的取值進(jìn)行優(yōu)化,顯然可以選擇更好的葉片流型。工作面與非工作面上的顆粒脫離特性受升力及離心力的影響。在工作面上,升力與離心力都有助于脫離,而非工作面上,只有升力大于離心力及粘附力在表面法向的合力時(shí)才有可能脫離。用沉積與脫離理論能較全面地分析葉片表面的積灰機(jī)理。估算全壓系數(shù)查圖3-1全壓系數(shù)與出口角關(guān)系曲線得＝0.73圖3-1全壓系數(shù)與出口角關(guān)系曲線估算葉輪外緣圓周速度估算葉輪外緣出口直徑選擇＝2.22m，相應(yīng)地＝81.33m/s計(jì)算風(fēng)機(jī)流量系數(shù)流量系數(shù)的選定方法一般有:當(dāng)時(shí),選;當(dāng)時(shí),選當(dāng),并且比轉(zhuǎn)數(shù)ns=21～30時(shí),選對(duì)于某些前向高壓小流量葉輪,為了便于焊接,需要加大,這時(shí)可選。這些原則性的論述,往往在操作上不易掌握,而系數(shù)的大小,對(duì)通風(fēng)機(jī)性能的影響十分明顯。如取值越大,得到的b2越小,這時(shí)雖然有利于提高前向通風(fēng)機(jī)的壓頭,但由于葉輪太薄難以施焊。對(duì)后向通風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō),減小b2還會(huì)使壓頭下降。因此,正確選取的值至關(guān)重要。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐,提出下列見(jiàn)解,愿與同行商榷。[10]1.對(duì)后向通風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō),可按上述范圍選取值,經(jīng)過(guò)數(shù)次試算,可得到滿意的b2。2.對(duì)前向通風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō),當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),可用下式計(jì)算:（3.2.6—1）（3.2.6—2）當(dāng)時(shí),選當(dāng)時(shí),選系數(shù)ξ的取值范圍見(jiàn)表3-2。表3-2機(jī)號(hào)No4～7.18～16越小取值越大機(jī)號(hào)越小取值越大系數(shù)0.81～0.790.76～0.74計(jì)算風(fēng)機(jī)的大量高效率離心通風(fēng)機(jī)地統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，大部分情況下——葉片入口前氣流的子午速度——葉輪入口處氣流軸向速度可見(jiàn)，為減小葉道內(nèi)的損失，氣流應(yīng)該減速選擇徑向進(jìn)氣選擇葉片入口前進(jìn)氣速度（1）進(jìn)口加速系數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)口加速系數(shù)ε,就是葉輪進(jìn)口軸向面積與周向面積之比,即這里,D1和b1分別為葉輪進(jìn)口直徑和寬度。ε為氣流由軸向流動(dòng)向徑向流動(dòng)轉(zhuǎn)折時(shí)加速(ε≥1)或是減速(ε≤1)的程度。Eck提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是ε≥1,認(rèn)為進(jìn)口流動(dòng)加速能減少流動(dòng)分離。9-19和6-41通風(fēng)機(jī)研制時(shí)采用ε=0.7～0.8,因?yàn)槿~輪進(jìn)口流速低,對(duì)葉輪效率和噪聲有利,而進(jìn)口減速帶來(lái)的擴(kuò)壓分離由于葉輪的旋轉(zhuǎn)會(huì)減弱,但不能把進(jìn)口加速系數(shù)取得更小。數(shù)值模擬優(yōu)化和實(shí)測(cè)結(jié)果表明,進(jìn)口加速系數(shù)如果取得更小,結(jié)果會(huì)更好。為此,將此準(zhǔn)則改為ε0.6,這樣在葉輪通道中的相對(duì)流速會(huì)更小,更有利于降低流動(dòng)損失和噪聲。（2）由表3-3葉輪進(jìn)口速度范圍選擇＝18m/s，表3-3葉輪進(jìn)口速度范圍風(fēng)機(jī)類型低壓風(fēng)機(jī)10～14低中壓風(fēng)機(jī)12～19中高壓風(fēng)機(jī)15～30大型高壓風(fēng)機(jī)30～50由于風(fēng)機(jī)的＝0.164，，選擇葉輪入口直徑選擇C式懸臂支撐皮帶輪在軸承外測(cè)的葉輪，軸徑d=0葉片進(jìn)口直徑取葉片入口圓周速度計(jì)算葉片入口前氣流角確定葉片入口角葉片安裝角隨葉輪形式不同而有所區(qū)別。試驗(yàn)表明;最高效率點(diǎn)不一定完全發(fā)生在無(wú)沖擊入口時(shí)，故選擇葉片入口角時(shí)，應(yīng)稍有較小的沖角。對(duì)于后向葉輪由于葉道內(nèi)流動(dòng)損失較小，因此的選擇應(yīng)使葉片進(jìn)口沖擊損失為最小。，而葉片進(jìn)口安裝角。一般取。一般對(duì)于前向葉輪由于其葉道內(nèi)流動(dòng)分離損失較大，過(guò)小的進(jìn)口安裝角將導(dǎo)致葉片彎曲度過(guò)大，分離損失增加。試驗(yàn)表明：較大的進(jìn)口安裝角雖使進(jìn)口沖擊損失有所增加但葉道流動(dòng)分離損失降低，兩相比較，效率反而有所提高。與后向葉輪比較其效率仍然較低。一般，當(dāng)時(shí)，可取，甚至可取。葉片入口寬度選葉片數(shù)目Z片葉片數(shù)太少，一般會(huì)使葉道擴(kuò)張角過(guò)大，容易引起氣流邊界層分離，效率降低;葉片數(shù)增多，能減少葉輪出口氣流的偏斜程度，提高壓力。但過(guò)多的葉片數(shù)會(huì)增加沿程摩擦損失和葉道進(jìn)口的阻塞，也會(huì)使效率降低。一般葉片出口安裝角較大的葉輪，其葉道長(zhǎng)度較短就容易引起當(dāng)量擴(kuò)張角過(guò)大，此時(shí)采用較多葉片數(shù)，反之葉片出口安裝角較小的葉輪，其葉道較長(zhǎng)，葉道當(dāng)量擴(kuò)張角較小，此時(shí)可選取較少葉片數(shù)。一般說(shuō)來(lái)，越小葉片數(shù)Z取得少些以免進(jìn)口處葉片過(guò)于稠密，較大時(shí)葉片數(shù)Z可適當(dāng)多些。對(duì)后向葉輪，取機(jī)翼形及弧形葉片j直線形葉片對(duì)前向葉輪，取葉片入口阻塞系數(shù)其中選用3mm優(yōu)質(zhì)薄板葉片（）氣流進(jìn)入葉片后的徑向分速度和氣流角選擇葉片出口徑向分速度選擇近似雙曲線規(guī)律的圓弧前蓋，故選用葉片出口寬度葉片出口阻塞系數(shù)葉片出口前徑向分速度無(wú)限葉片數(shù)氣流出口圓周速度估算壓力減小系數(shù)K無(wú)限葉片數(shù)氣流出口圓周速度校核全壓系數(shù)其中，流動(dòng)效率說(shuō)明本風(fēng)機(jī)原選用之有一定余量，其誤差為葉輪出口前氣流速度及角度絕對(duì)速度角葉輪出口后氣流速度及角度絕對(duì)速度角校核（1）（2）葉輪出口和進(jìn)口的速度比設(shè)計(jì)準(zhǔn)則葉輪通道內(nèi)的相對(duì)流動(dòng)是擴(kuò)壓的,其擴(kuò)壓程度可用葉輪出口和進(jìn)口的速度比來(lái)度量,即。它也是影響流動(dòng)效率的一個(gè)重要參數(shù)。Eck建議關(guān)于的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是,認(rèn)為太小,會(huì)增大流動(dòng)分離。9-19和6-41通風(fēng)機(jī)研制時(shí)采用,認(rèn)為葉輪高速旋轉(zhuǎn)可減少分離。通過(guò)數(shù)值模擬優(yōu)化和實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),這個(gè)值如能取得更小,效果會(huì)更好。設(shè)計(jì)時(shí)采用了,這樣使得葉輪通道內(nèi)相對(duì)流速更小,損失和湍流噪聲也會(huì)隨之減小,有利于設(shè)計(jì)出高效低噪的離心通風(fēng)機(jī)。確定葉片弦長(zhǎng)用平板葉片畫(huà)法圖3-2葉輪上葉片及其弦長(zhǎng)選擇蝸殼寬度取采用平均速度計(jì)算蝸殼型線取確定蝸殼張開(kāi)度A確定蝸殼繪制半徑按平均速度法，小正方基元作蝸殼型線蝸殼出口長(zhǎng)度取，其中是螺線終了截面積，機(jī)殼出口截面積，故蝸殼出口速度蝸舌間隙和蝸舌頂端圓半徑r由作圖時(shí)再確定。風(fēng)機(jī)軸功率及選擇電機(jī)功率風(fēng)機(jī)效率取4-72同，為，則風(fēng)機(jī)軸功率為選擇電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備系數(shù)為1.15，則應(yīng)用電動(dòng)機(jī)功率為查電機(jī)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，取所選電動(dòng)機(jī)為：型號(hào)：JS2-400M2-8三相異步交流電動(dòng)機(jī);額定功率：190KW額定轉(zhuǎn)速：735r/min;額定電流：367A效率：92.5%功率因數(shù)：0.85額定轉(zhuǎn)矩:1.8

重量:1820Kg第四章礦用離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1前盤(pán)強(qiáng)度計(jì)算4.1.1前盤(pán)的基本形式由平直前盤(pán)、錐形前盤(pán)和弧形前盤(pán)三種，如圖3-2所示。其中：平直前盤(pán)葉輪因葉片進(jìn)口轉(zhuǎn)彎后分離損失較大，其效率降低，但整個(gè)葉輪制造工藝簡(jiǎn)單。而弧形前盤(pán)葉輪的效率較高，但整個(gè)葉輪制造工藝較復(fù)雜。錐形前盤(pán)葉輪效率、工藝則均居中。采用錐形前盤(pán)、弧形前盤(pán)與采用平直前盤(pán)相比，對(duì)前向葉輪其效率提高并不多，而對(duì)后向葉輪效率提高較為顯著。4-70，4-73型離心通風(fēng)機(jī)均為弧形前盤(pán)、后向葉輪結(jié)構(gòu)形式。圖4-2前盤(pán)基本形式無(wú)附加載荷的等后圓盤(pán)內(nèi)孔處最大切向應(yīng)力一個(gè)內(nèi)徑為，外徑為的等后圓盤(pán)，當(dāng)以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，因本身離心力而產(chǎn)生的最大切向應(yīng)力發(fā)生在內(nèi)圓直徑上，且此最大切向應(yīng)力大于最大切向應(yīng)力，，故計(jì)算圓盤(pán)強(qiáng)度時(shí)，只計(jì)算其內(nèi)孔徑處的切向應(yīng)力即可。圓盤(pán)因本身離心力在圓盤(pán)內(nèi)孔處產(chǎn)生的最大切向應(yīng)力為：葉片離心力在圓盤(pán)中產(chǎn)生的切向應(yīng)力為：半圓盤(pán)質(zhì)量其中半圓盤(pán)材料密度取為，圓盤(pán)厚度取為半圓盤(pán)離心力其中，半圓盤(pán)重心半徑，圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)角速度單個(gè)葉片離心力其中，葉片重心半徑單個(gè)葉片質(zhì)量葉片離心力引起的輪盤(pán)附加應(yīng)力為其中，半圓盤(pán)上半數(shù)葉片離心力的總垂直分力為,——葉片離心力的分配系數(shù)，前盤(pán)取，后盤(pán)取。最大切向應(yīng)力取后盤(pán)材料鋼，其許用切向應(yīng)力為安全系數(shù)經(jīng)校核前盤(pán)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求圖4-3葉輪前后盤(pán)后盤(pán)強(qiáng)度計(jì)算圓盤(pán)因本身離心力在圓盤(pán)內(nèi)孔處產(chǎn)生的最大切向應(yīng)力為：其中，輪轂直徑半圓盤(pán)離心力其中，半圓盤(pán)質(zhì)量半圓盤(pán)重心半徑：葉片離心力引起的輪盤(pán)附加應(yīng)力為：其中，半圓盤(pán)上半數(shù)葉片離心力的總垂直分力為,——葉片離心力的分配系數(shù)，前盤(pán)取，后盤(pán)取。最大切向應(yīng)力取后盤(pán)材料鋼，其許用切向應(yīng)力為安全系數(shù)經(jīng)校核前盤(pán)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求鉚釘強(qiáng)度計(jì)算鉚釘直徑取鉚釘數(shù)量取個(gè)當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片前、后盤(pán)的連接鉚釘，承受葉片離心力。假定葉片與后盤(pán)相連的鉚釘承受葉片離心力的百分之百。后盤(pán)與軸盤(pán)相連接鉚釘?shù)淖畲蠹羟袘?yīng)力：離心通風(fēng)機(jī)的扭矩為其中，軸功率，轉(zhuǎn)速鉚釘所在圓周半徑處，每個(gè)鉚釘所承受的剪切應(yīng)力為：其中，鉚釘所在半徑鉚釘材料取35號(hào)鋼。其許用剪切應(yīng)力為安全系數(shù)經(jīng)校核鉚釘選材滿足強(qiáng)度要求。主軸強(qiáng)度計(jì)算4.5.1軸的最大彎矩葉輪經(jīng)過(guò)平衡后，仍有允許的殘余不平衡重量。該重量造成葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)中心線有一定的距離，此距離一般為，為安全起見(jiàn)，計(jì)算時(shí)取，因此，由于葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)不一致而產(chǎn)生的不平衡力為：圖4-4軸剖面圖其中，葉輪質(zhì)量葉輪質(zhì)量與其不平衡力之和為：皮帶輪質(zhì)量與其拉力之和本通風(fēng)機(jī)選用帶傳動(dòng)，帶拉力為其中，皮帶輪節(jié)圓直徑，。帶輪質(zhì)量與帶拉力之和為：軸的最大彎矩因?yàn)橛扇~輪產(chǎn)生的不平衡力之和與代論的拉力之和相差不大，故選擇式傳動(dòng)。圖4-5各部分參數(shù)為——支撐點(diǎn)至葉輪重心的距離，——支撐點(diǎn)至皮帶輪重心的距離，——兩個(gè)裝軸承之間軸段的距離，——支撐點(diǎn)至支撐軸承的軸重心的距離，——兩支承間軸的質(zhì)量，——懸臂軸，葉輪斷軸的質(zhì)量，——懸臂軸，帶輪端軸的質(zhì)量?！吸c(diǎn)的反作用力——支撐點(diǎn)的反作用力——支撐點(diǎn)處的彎矩，——支撐點(diǎn)處的彎矩最大彎曲應(yīng)力為軸的轉(zhuǎn)矩和復(fù)合應(yīng)力主軸轉(zhuǎn)矩扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 d——安裝葉輪處直徑最大彎曲應(yīng)力軸的最大復(fù)合應(yīng)力，位于支撐點(diǎn)處軸材料選用25號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其許用應(yīng)力為安全系數(shù)經(jīng)校核軸的設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。主軸的臨界轉(zhuǎn)速（1）兩軸承支撐間跨距葉輪重心到最近支撐點(diǎn)距離主軸懸臂端直徑兩軸承支撐間直徑式傳動(dòng)主軸的臨界轉(zhuǎn)速為：安全系數(shù)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于所選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可使通風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。軸向推力計(jì)算通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子工作時(shí)，蝸殼內(nèi)氣流的靜壓大于葉輪進(jìn)口的靜壓，葉輪前后盤(pán)上的靜壓幾乎相等，只有葉輪進(jìn)口的靜壓低于葉輪后盤(pán)的靜壓，因此，軸向推力方向是由葉輪的后盤(pán)向著葉輪的進(jìn)口。設(shè)軸向推理力為軸向推力徑向負(fù)荷由前述因?yàn)?，所以取軸向負(fù)荷靜負(fù)荷從軸承樣本查得（5）軸承壽命指數(shù)，查表【2】5-3得，選擇深溝球軸承：代號(hào)：60000型6244；基本額定載荷；極限轉(zhuǎn)速（）脂：1200，油：1600（6）徑向系數(shù)及軸向系數(shù)查【5】表11-15得，（7）當(dāng)量負(fù)荷（8）壽命指數(shù)對(duì)于球軸承選(9)轉(zhuǎn)速因數(shù)（10）壽命因數(shù)其中取軸承基本額定壽命為（11）額定動(dòng)負(fù)荷所選軸承基本額定載荷所需額定載荷，所選軸承滿足要求。第五章礦用離心通風(fēng)機(jī)主要零部件的強(qiáng)度較核5.1軸承的校核圖5-1軸承受力圖所需軸承最小壽命軸承受力所選軸承基本額定負(fù)荷查【5】表11-18取派生軸向力計(jì)算式為派生軸向力——6000型和7000型軸承，在計(jì)算軸承得徑向負(fù)荷時(shí)，要考慮其派生軸向力。由于軸承的本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作時(shí)，滾動(dòng)體和內(nèi)外圈滾道接觸處存在著接觸角，當(dāng)它只承受徑向負(fù)荷時(shí)，承受負(fù)荷的第個(gè)滾動(dòng)體的法向力可分解為徑向力和軸向力，各滾動(dòng)體上的軸向力的合力，，即為軸承內(nèi)部的派生軸向力，派生軸向力的計(jì)算公式為;因?yàn)?，查?】表11-15取表5-1徑向系數(shù)，軸向系數(shù)和軸承代號(hào)深溝觸球軸承00000.0250.040.070.310.370.44100.562.01.21.0100.60.5則軸向負(fù)荷因?yàn)椋瑒t把軸承向右推，根據(jù)軸上軸向力的平衡條件;計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷軸承一(圖5-1左軸承)查【5】表11-16，取沖擊負(fù)荷系數(shù)表5-2沖擊負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷性質(zhì)舉例無(wú)沖擊或輕微沖擊中等沖擊強(qiáng)大沖擊1.0～1.21.2～1.81.8～3.0電機(jī)，氣輪機(jī)，通風(fēng)機(jī)，水泵車輛，機(jī)床，內(nèi)燃機(jī)破碎機(jī)，軋鋼機(jī)，石油鉆機(jī)因?yàn)?，查?】表11-15得，當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為：軸承二（圖5-1右軸承）因?yàn)椋椤?】表11-15得，校核軸承壽命由于軸承工作溫度，查【5】表11-13得溫度系數(shù)。由于，故只需按軸承二計(jì)算軸承壽命，則表5-3溫度系數(shù)工作溫度1251501752002252503001.000.950.900.850.800.750.700.60，說(shuō)明所選軸承壽命滿足要求。驗(yàn)算軸承靜負(fù)荷查【5】表11-15得，故當(dāng)量靜負(fù)荷為：查【5】表11-20，取安全系數(shù).則 表5-4安全系數(shù)使用要求或負(fù)荷性質(zhì)對(duì)旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較高，或承受較大的沖擊負(fù)荷正常使用對(duì)旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較低，沒(méi)有沖擊負(fù)荷1.2～2.50.8～1.20.5～0.8選取60000型6424軸承滿足使用要求。葉片強(qiáng)度計(jì)算圖5-2平底機(jī)翼型葉片剖面圖葉片重心繪圖方法：用一定比例準(zhǔn)確繪出葉片截面，將葉片工作面分為i等份，設(shè)每個(gè)等份面積為。各等分面積的重心位置和，然后計(jì)算重心葉片工作面橫斷面積的重心位置為;同理，將葉片工作面的橫截面積也分成i等分，每等分面積為，按類似公式可求出葉片非工作面橫截面積的坐標(biāo)。設(shè)至的距離為，至的距離為，且，則K可以從圖上量得，求出值后，重心C即確定求出重心C后，計(jì)算離心力P()通過(guò)葉輪中心o和葉片重心C的離心力P可分解為法向力和切向力，葉片在和的作用下，在相應(yīng)的方向發(fā)生彎曲。因方向的抗彎截面模數(shù)比方向的要大得多，故可略去由力引起的彎曲應(yīng)力，只計(jì)算由引起的彎曲應(yīng)力依此方法計(jì)算得葉片工作面中心為:葉片非工作面中心為;則葉片重心為：?jiǎn)蝹€(gè)葉片質(zhì)量計(jì)算如圖5-2，應(yīng)用微元面積法其中，葉片材料密度非工作面面積和工作面面積之和為葉片鋼板厚度單個(gè)葉片離心力（與前盤(pán)強(qiáng)度計(jì)算中單個(gè)葉片離心力同）由圖得，得法向分力；切向分力整個(gè)葉片對(duì)軸的慣性矩翼型表面到葉片重心的距離作圖知，抗彎截面模數(shù)葉片弦長(zhǎng)依據(jù)圓弧板葉片畫(huà)法近似得葉片弦長(zhǎng)葉片最大彎矩葉片最大彎曲應(yīng)力葉片選材選擇號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其許用應(yīng)力為安全系數(shù)，則葉片設(shè)計(jì)滿足需求。5.3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比，具有下列主要特點(diǎn)：1.帶具有良好的撓性和彈性，有吸震和緩沖左用，因此帶傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。2.過(guò)載時(shí)，帶與帶輪間可以產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，可以防止損壞其它零件，起到安全保護(hù)的作用。3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，制造容易，成本低。4.適合于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。其主要缺點(diǎn)是：1.帶是彈性體，在傳動(dòng)中存在著彈性滑動(dòng)，故不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。2.傳動(dòng)效率低。3.不宜在高溫，易燃場(chǎng)合使用。4.帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸較大，不夠緊湊。（1）選擇帶的型號(hào)在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶、普通帶傳動(dòng)，平帶的橫截面為扁平矩形，這種帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，帶輪制造容易，在中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。普通帶橫截面是梯形，工作時(shí)其兩側(cè)與輪槽面相接觸。與平帶相比，普通帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)較緊湊，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣。本離心通風(fēng)機(jī)即選擇帶傳動(dòng)。由【5】表9-4查得工作情況系數(shù)，計(jì)算功率已知小帶輪轉(zhuǎn)速（等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速），大帶輪轉(zhuǎn)速（等于通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速），按和初選膠帶類型為：窄帶圖5-3計(jì)算功率與小帶輪的關(guān)系曲線（2）小帶輪基準(zhǔn)直徑按【4】表10-10最小基準(zhǔn)直徑初選，取最大值大帶輪基準(zhǔn)直徑彈性滑移系數(shù)，取簾布結(jié)構(gòu)，（線繩結(jié)構(gòu)）按【4】表10-11最小基準(zhǔn)直徑系列表圓整，圖5-4皮帶輪簡(jiǎn)圖帶速膠帶高查表5-5普通V帶截面尺寸，得表5-5普通V帶截面尺寸型號(hào)YZABCDE節(jié)寬5.38.51114192732頂寬b6.010.013.017.022.032.038高度h4.06.08.011.014.019.025.0楔角40°初定中心距取所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)帶長(zhǎng)按基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列表選取，中心距小帶輪包角單根膠帶在特定條件下傳遞得功率由表【4】10-12選定，小帶輪包角系數(shù)按由【4】表10-13選定，表5-5包角系數(shù)小輪包角1.000.990.980.960.950.930.920.910.890.880.860.840.820.780.730.68長(zhǎng)度修正系數(shù)根據(jù)由【4】表10-14選定，帶根數(shù)，圓整得根帶選材因?yàn)閹?，所以選用灰鑄鐵。 5.4鍵的擠壓強(qiáng)度計(jì)算常用鍵聯(lián)接有平鍵，半圓鍵，鍥型鍵，切向鍵及花鍵等，本設(shè)計(jì)選用半圓鍵聯(lián)接，半圓鍵的特點(diǎn)是半圓形的鍵在軸上半圓形的鍵槽中能繞其圓心擺動(dòng)，可適應(yīng)輪轂槽底的斜度變化，裝配方便，工藝性好，尤其適用于錐形軸和輪轂的聯(lián)接;缺點(diǎn)是軸上的鍵槽較深，對(duì)軸的削弱強(qiáng)度較大，多裝于軸端。鍵的擠壓強(qiáng)度計(jì)算；（3.13――1）鍵的剪切強(qiáng)度計(jì)算；（3.13――2）實(shí)踐表明，滿足式（3.13――1）的鍵聯(lián)接，都能滿足式（3.13――2）。一般驗(yàn)算，只驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。鍵的尺寸選擇鍵寬鍵高鍵長(zhǎng)鍵與輪轂的接觸高度鍵的計(jì)算長(zhǎng)度軸直徑鍵聯(lián)接所傳遞的扭矩與軸盤(pán)聯(lián)接的鍵平均擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力：材料――鋼，載荷性質(zhì)――沖擊載荷，，所選鍵滿足強(qiáng)度要求聯(lián)接皮帶輪的鍵鍵長(zhǎng)鍵聯(lián)接所傳遞的扭矩平均擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力：材料――鋼，載荷性質(zhì)――沖擊載荷，，所選鍵滿足強(qiáng)度要求。第六章離心風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲6.1離心風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理【12】離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲,主要包括空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)械振動(dòng)噪聲及二者相互作用產(chǎn)生的噪聲三部分,其中空氣動(dòng)力噪聲起主要作用.產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲的原因主要有以下幾個(gè)方面:（1）葉片作周期運(yùn)動(dòng)使空氣質(zhì)點(diǎn)受到周期性力作用而產(chǎn)生的沖擊壓力波以聲速傳播所產(chǎn)生的噪聲.其基本頻率，公式中n—葉輪每秒鐘的轉(zhuǎn)速;—葉片數(shù).（2）高速氣流的方向在蝸舌處發(fā)生周期性變化而產(chǎn)生沖擊噪聲.（3）流道內(nèi)氣流由于粘性在葉片界面上產(chǎn)生邊界層分離而引起的渦流噪聲.其頻率，公式中k—常數(shù)0.115～0.122;v—葉片相對(duì)于氣體的速度;D—葉片在氣體進(jìn)口方向的寬度.（4）葉輪與機(jī)殼的間隙也是產(chǎn)生渦流噪聲的一個(gè)重要噪聲源.如果沿圓周方向上的間隙不是常數(shù),則氣流的渦流噪聲將出現(xiàn)周期性變化.6.2離心風(fēng)機(jī)的降噪方法【12】【22】離心風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的降噪方法從離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生的原因來(lái)看,葉輪與蝸殼的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)和聲學(xué)特性起著決定性作用,因此葉輪與蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)不但可獲得較高的效率,而且可獲得令人滿意的噪聲特性.具體地說(shuō),可從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮降低噪聲.（1）采用多翼風(fēng)機(jī),降低圓周速度多翼風(fēng)機(jī)采用前向葉片,增大了葉柵的氣動(dòng)力載荷,在得到同樣流量和全壓的情況下可以使葉輪葉片的圓周速度適當(dāng)降低.因離心風(fēng)機(jī)噪聲的輻射聲功率與其圓周速度的5～7次方成正比,因此降低了圓周速度,就可使風(fēng)機(jī)噪聲級(jí)顯著下降.最典型的例子是深型家用抽排油煙機(jī)和空調(diào)室內(nèi)機(jī)的離心風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu).在多翼風(fēng)機(jī)中,還可以通過(guò)適當(dāng)增大葉輪子午面的寬度和葉片數(shù)目來(lái)降低噪聲級(jí).低噪聲多翼風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)參數(shù)為:葉輪內(nèi)外徑之比(即輪徑比)為0.182～0.188,葉片數(shù)Z的選取應(yīng)保證獲得最佳的葉列節(jié)弦比(即葉列節(jié)距與葉片弦長(zhǎng)之比),其值約為0.171～0.179,葉輪寬度的確定與蝸殼參數(shù)相匹配.（2）合理的蝸殼型線采用變螺旋角蝸殼,可以降低風(fēng)機(jī)噪聲.這是因?yàn)椴捎米兟菪俏伇?其蝸舌處的螺旋角有意放大,一方面可用較大的蝸舌區(qū)域空間彌補(bǔ)因葉輪外徑增加而使蝸舌間隙減小的缺陷,同時(shí)可緩解蝸舌處氣流角與蝸壁螺旋角不一致的矛盾.另一方面采用變螺旋角蝸殼可以減小蝸殼的最大徑向尺寸,使結(jié)構(gòu)尺寸更緊湊.（3）合理的蝸舌半徑和蝸舌間隙由于氣體有粘性,在葉輪葉片上形成附面層,附面層在翼型后方作為翼型的尾跡出現(xiàn),從而使出口氣流的速度和壓力不均勻.這種不均勻的氣流作用在蝸殼蝸舌上形成壓力脈動(dòng)即噪聲.研究表明,增大蝸舌間隙和增大蝸舌半徑均可減小上述壓力脈動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲.（4）蝸舌傾斜降低噪聲的原因在兩方面:1.蝸舌傾斜可使從輪盤(pán)側(cè)到輪蓋側(cè)的蝸舌間隙和蝸舌半徑逐漸增大,減小了輪蓋側(cè)的氣流脈動(dòng),從而降低了噪聲.2.傾斜蝸舌使葉片上的氣流脈動(dòng)從輪盤(pán)側(cè)到輪蓋側(cè)產(chǎn)生一定的相位差,不同相位的氣流脈動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲波相互疊加的結(jié)果小于直蝸舌處同相位氣流脈動(dòng)所產(chǎn)生噪聲波的疊加.研究表明傾斜蝸舌的降噪作用在間隙較小時(shí)效果明顯.（5）采用長(zhǎng)短葉片改善流動(dòng)條件在離心風(fēng)機(jī)中,常規(guī)的等長(zhǎng)度葉片葉輪,當(dāng)葉片數(shù)目較少時(shí),在葉柵出口部分產(chǎn)生氣流分離;而當(dāng)葉片數(shù)目較多時(shí),又容易使葉柵進(jìn)口段發(fā)生堵塞.因此在主葉柵后半部分加入短葉片分流,可改善通道流動(dòng)條件,既減少葉片出口處氣流分離又可防止進(jìn)口堵塞.研究表明,分流葉片的相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能和聲學(xué)特性均有影響,若分流葉片長(zhǎng)度過(guò)短,則不能充分發(fā)揮改善流動(dòng)條件的優(yōu)勢(shì);若分流葉片長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),雖然分流作用加強(qiáng),但有可能引起分流葉片進(jìn)口處堵塞而產(chǎn)生旋渦,而且這與主葉片進(jìn)氣口附近氣流沖擊區(qū)靠得很近,有可能相互影響使進(jìn)口流場(chǎng)惡化.（6）利用聲學(xué)共振降低噪聲在離心風(fēng)機(jī)蝸舌處設(shè)置聲學(xué)共振器,當(dāng)噪聲聲波傳到共振器時(shí),小孔孔頸和腔體中的氣體在聲波作用下振動(dòng),由于運(yùn)動(dòng)氣體具有一定的質(zhì)量,會(huì)抗拒由聲波作用引起的氣流振動(dòng),同時(shí)因氣體有粘性,在小孔孔頸和腔體壁面上會(huì)產(chǎn)生摩擦和阻尼,從而消耗一部分噪聲能量.當(dāng)噪聲聲波的頻率與共振器的固有頻率相同時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振,振幅最大,消耗的聲能也最多.研究表明,共振腔長(zhǎng)度為1?4波長(zhǎng),蝸舌間隙較小()時(shí)降噪效果顯著;另外,孔徑大小和穿孔率對(duì)聲學(xué)特性均有影響,一般情況下,孔徑取d=2～3mm,穿孔率取10%～20%,對(duì)不同的共振器應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)的噪聲譜對(duì)孔徑和穿孔率進(jìn)行優(yōu)化.若采用雙聲學(xué)共振器腔體平行地設(shè)置在機(jī)殼寬度方向上,可以進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)噪聲.通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,合理選擇兩共振器的寬度,并選取合適的孔徑、穿孔率和腔體長(zhǎng)度,可使離心風(fēng)機(jī)的基頻噪聲降低2512dB,一次諧波噪聲降低1613dB,總噪聲級(jí)下降917dB(A),可比單聲學(xué)共振器多降噪314dB(A).第七章邊界層測(cè)量方法簡(jiǎn)介7.1邊界層簡(jiǎn)述7.1.1速度邊界層【20】【29】一平板靜止不動(dòng)，當(dāng)流體以速度平行于平板流過(guò)時(shí)，由于流體的粘性，平板壁面上流體的速度為零。根據(jù)實(shí)際觀察，自壁面沿其法向方向向外，流體的速度逐漸增加，直至接近來(lái)流的速度值。這一速度變化的區(qū)域，對(duì)高粘度值、速度又很低的流體（即小雷諾數(shù)流體）來(lái)說(shuō)，其厚度是較大的；對(duì)低粘度值、速度又不低的流體（即高雷諾數(shù)流體）來(lái)說(shuō)，其厚度是較小的。針對(duì)高雷諾數(shù)的流動(dòng)，普朗特把貼近壁面、流體速度發(fā)生急劇變化的薄層稱為邊界層，如下圖所示：圖7-1邊界層的發(fā)展從y=0、u=0開(kāi)始，u隨著y方向離壁面距離的增加而迅速增大；經(jīng)過(guò)厚度為δ的薄層，u接近主流速度u∞?y=δ薄層—流動(dòng)邊界層或速度邊界層?δ—邊界層厚度?定義：處離壁的距離為邊界層厚度?邊界層內(nèi)：平均速度梯度很大；y=0處的速度梯度最大滿足牛頓粘性定：圖7-2邊界層受力分析?臨界距離：由層流邊界層開(kāi)始向紊流邊界層過(guò)渡的距離?臨界雷諾數(shù)：?粘性底層（層流底層）：緊靠壁面處，粘滯力會(huì)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，使粘附于壁的一極薄層仍然會(huì)保持層流特征，具有最大的速度梯度速度邊界層內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)粘性流體的流動(dòng)狀態(tài)可分為層流和湍流。當(dāng)流體微團(tuán)成層地運(yùn)動(dòng)而不存在脈動(dòng)時(shí)，這種狀態(tài)稱為層流；而當(dāng)流體微團(tuán)做無(wú)規(guī)則的瞬息變化時(shí)，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為湍流(或稱紊流)。流體微團(tuán)的湍流可視為尺寸極小的漩渦不斷相互摻混的結(jié)果。1883年，雷諾在直圓管中通過(guò)試驗(yàn)，得到了由層流向湍流轉(zhuǎn)換的臨界雷諾數(shù)7.2邊界層測(cè)量方法簡(jiǎn)介7.2.1粒子成像速度計(jì)(PIV)【17】ParticleImageVelocimeter70年代末由固體力學(xué)散斑法發(fā)展起來(lái)的粒子圖象測(cè)速（ParticleImageVelocmetry簡(jiǎn)稱PIV）技術(shù)，突破傳統(tǒng)單點(diǎn)測(cè)量的限制，可同時(shí)無(wú)接觸測(cè)量流場(chǎng)中一個(gè)截面上的二維流速分布，且具有較高的測(cè)量精度。PIV技術(shù)的基本原理是：在流場(chǎng)中撒布示蹤粒子，并用脈沖激光片光源入射到所測(cè)流場(chǎng)區(qū)域中，通過(guò)連續(xù)兩次或多次曝光獲得PIV底片。采用光學(xué)楊氏條紋法或自相關(guān)法逐點(diǎn)處理PIV底片獲得流場(chǎng)二維速度分布。粒子圖象測(cè)速技術(shù)分兩大部分：粒子圖象底片形成技術(shù)及粒子圖象底片判讀技術(shù)?，F(xiàn)在粒子圖象底片形成可以直接由攝像機(jī)拍攝下來(lái)，保存在計(jì)算機(jī)中，以便進(jìn)一步處理。利用拍攝的照片可以進(jìn)行定性分析，與數(shù)值仿真的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，還可以通過(guò)底片判讀技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)定量處理。YX粒子第一個(gè)的像t后，粒子第二個(gè)的像t2t1t2t1圖7-3PIV原理圖7.2.2相位多普勒粒子分析儀（PDPA）【17】

PhaseDopplerParticleAnalyzer相位多普勒粒子分析儀顧名思義是利用多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)粒子的相關(guān)特性。它是由激光多普勒測(cè)速儀發(fā)展而來(lái)的，至今已有近二十年的歷史。PDPA所依據(jù)的基本光學(xué)原理是Lorenz－Mie散射理論。如同聲波的多普勒效應(yīng)一樣，光源與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)也具有多普勒效應(yīng)。在PDPA中，依靠運(yùn)動(dòng)微粒的散射光與照射光之間的頻差來(lái)獲得速度信息，而通過(guò)分析穿越激光測(cè)量體的球形粒子反射或折射的散射光產(chǎn)生的相位移動(dòng)來(lái)確定粒徑的大小。mmP=2P=0P=1圖7-4PDPA原理圖熱線測(cè)速儀（HWA）【17】HotWireAnemometer是將流體速度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的一種測(cè)速儀器，也可用于測(cè)量流體的溫度。其基本原理是，將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通過(guò)電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲稱為“熱線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。熱線在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，散熱量導(dǎo)致熱線溫度變化而引起電阻變化，流速信號(hào)即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。熱線測(cè)速儀的優(yōu)點(diǎn)是：（1）體積小，對(duì)流場(chǎng)干擾?。唬?）頻率響應(yīng)高，可達(dá)1MHz。（3）測(cè)量精度高，重復(fù)性好。（4）適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動(dòng)中均可使用；可以測(cè)量平均速度，也可測(cè)量脈動(dòng)值和湍流量；還可以測(cè)量多個(gè)方向的速度分量。7.23.2熱線測(cè)速儀的缺點(diǎn)是：探頭對(duì)流場(chǎng)有一定干擾，熱線容易斷裂。熱線測(cè)速儀的主要用途是：（1）測(cè)量平均流動(dòng)的速度和方向。（2）測(cè)量來(lái)流的脈動(dòng)速度及其頻譜。（3）測(cè)量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點(diǎn)的速度相關(guān)性、時(shí)間相關(guān)性。（4）測(cè)量壁面切應(yīng)力（通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來(lái)進(jìn)行的，原理與熱線測(cè)速相似）。（5）測(cè)量流體溫度（事先測(cè)出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然后根據(jù)測(cè)得的探頭電阻就可確定溫度。除此以外還開(kāi)發(fā)出許多專業(yè)用途。7.2.4激光多普勒測(cè)速（LDV）【17】LaserDopplerVelocimeter激光多普勒流速計(jì)是以浮游在流體中的微小粒子的速度等于流體質(zhì)點(diǎn)的速度為測(cè)量前提的，根據(jù)離子散射出的光的多普勒頻移，可求出粒子速度，也即流體質(zhì)點(diǎn)的速度。其基本原理是多普勒效應(yīng)和光的干涉理論。LDV的具體光學(xué)系統(tǒng)有許多種，主要由激光器、分束器、檢測(cè)器、信號(hào)處理設(shè)備等組