离心式通风机设计和选型手册.docx

1、离心式通风机设计和选型手册离心式通风机设计通风机的设计包括气动设计计算，结构设计和强度计算等内容。这一章主要讲第一方面，而且通风机的气动设计分相似设计和理论设计两种方法。相似设计方法简单，可靠，在工业上广泛使用。而理论设讲方法用于设计新系列的通风机。本章主要叙述离心通风机气动设计的一般方法。离心通风机在设计中根据给定的条件:容积流量，通风机全压，工作介质及其密度，以用其他要求，确定通风机的主要尺寸，例如，直径及直径比，转速n,进出口宽度和，进出口叶片角和，叶片数Z，以及叶片的绘型和扩压器设计，以保证通风机的性能。对于通风机设计的要求是：（1） 满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近；（2

2、） 最高效率要高，效率曲线平坦；（3） 压力曲线的稳定工作区间要宽； （4） 结构简单，工艺性能好；（5） 足够的强度，刚度，工作安全可靠；（6） 噪音低；（7） 调节性能好；（8） 尺寸尽量小，重量经；（9） 维护方便。对于无因次数的选择应注意以下几点：（1） 为保证最高的效率，应选择一个适当的值来设计。（2） 选择最大的值和低的圆周速度，以保证最低的噪音。（3） 选择最大的值，以保证最小的磨损。（4） 大时选择最大的值。1 叶轮尺寸的决定图3-1叶轮的主要参数:图3-1为叶轮的主要参数:叶轮外径:叶轮进口直径；:叶片进口直径；:出口宽度； :进口宽度；:叶片出口安装角；:叶片进口安装角；Z

3、:叶片数；:叶片前盘倾斜角；一 最佳进口宽度在叶轮进口处如果有迴流就造成叶轮中的损失，为此应加速进口流速。一般采用，叶轮进口面积为，而进风口面积为，令为叶轮进口速度的变化系数，故有：由此得出： (3-1a)考虑到轮毂直径引起面积减少，则有： (3-1b)其中在加速20%时，即, (3-1c)图3-2 加速20%的叶轮图图3-2是这种加速20%的叶轮图。近年来的研究加速不一定是必需的，在某些情况下减速反而有利。二 最佳进口直径由水力学计算可以知道，叶道中的损失与速度的平方成正比，即。为此选择在一定的流量和转速条件下合适的，以使为最小。首先讨论叶片厚度的影响。如图3-3，由于叶片有一定厚度；以及折

4、边的存在，这样使进入风机的流速从增加至，即：图3-3 叶片厚度和进出口的阻塞系数计算用和分别表示进出口的阻塞系数： (3-2a)式中为节距，为切向叶片厚度同理那么进出口的径向速度为：当气流进入叶轮为径向流动时，,那么： (3-2b)为了使最小，也就是损失最小，应选用适当的。当过大时，过小，但加大很多，使（3-2c）式右边第二项过大，加大。当过小时，（3-2c）式右第二项小，第一项会过大，总之在中间值时，使最小，即考虑到进口20%加速系数，及轮毂的影响，的表达式为（3-1b）式,代入(3-2c)式为： (3-3c)对式(3-3)求极小值，得出的优化值为： (3-4a)出口直径不用上述类似的优化方

5、法，只要选用合适的即可: (3-4b)即： (3-4c)也可以根据，求出 (3-4d)三 进口叶片角1. 径向进口时的优化值同一样，根据为最小值时，优化计算进口叶片角。当气流为径向进口时，,且均布，那么从进口速度三角形（令进口无冲击=）代入值后得出值，最后得出： (3-5)求极值，即 (3-6a)这就是只考虑径向进口时的优化值。把（3-6a）式代入(3-4a)至(3-4d)式： (3-6b)进而当时： (3-6c)或者： (3-6d)2. 当叶轮进口转弯处气流分布不均匀时的优化值。图3-4，叶片进口处速度分布不均匀，在前盘处速度大小为和，比该面上的平均值要大，设那么此外：当时： (3-7a)进

6、而采用近似公式: 其中为叶轮前盘叶片进口处的曲率半径。计算出来的角比小一些。如下表所示：: 0.2 0.4 1.0 2.0 3.0 4.0: 0.952 0.88 0.74 0.58 0.472 0.424: 那么 (3-7b)式中为的平均值。图3-4叶片进口处和分布不均匀图3-5进口速度三角3. 当气流进入叶片时有预旋，即：由图3-5进口速度三角形可以得出：求极值后： (2-8a)可以看出当气流偏向叶轮旋转方向时（正预旋），将增大，同时得到：4. 叶轮的型式不同时有所区别一般推荐叶片进口角稍有一个较小的冲角。后向叶轮中叶道的摩擦等损失较小，此时的选择使叶轮进口冲击损失为最小。 冲角一般后向叶

7、轮：对于前向叶轮，由于叶道内的分离损失较大，过小的进口安装角导片弯曲度过大，分离损失增加。较大的安装角虽然使进口冲击损失加大，但是流道内的损失降低，两者比较，效率反而增高。一般前向叶轮：当时，甚至。四 叶轮前后盘的圆角和叶片进口边斜切设计中，在可能情况下尽量加大叶轮前后盘的圆角半径r和R（图3-1）。叶片进口边斜切是指前盘处叶片进口直径大于后盘处的直径，以适应转弯处气流不均匀现象。如果叶片进口与轴平行，如图3-6(a)所示，在进口边各点是相同的。但该处气流速度不均匀，而周速相同。故气流角不同，这样就无法使叶片前缘各点的气流毫无冲击地进入叶轮。为此将叶片进口边斜切（见图3-6(b)）,靠近前盘处

8、的大，且其亦大，而靠近后盘小，且亦小。使气流良好地进入叶道。前向叶轮，进口气流角是根据叶片弯曲程度来考虑的，故不做成斜切。图3-6叶轮前后盘的圆角和叶片进口边斜切五 叶片数Z的选择叶片数太少，一般流道扩散角过大，容易引起气流边界层分离，效率降低。叶片增加，能减少出口气流偏斜程度，提高压力。但过多的叶片会增加沿程摩阻损失和叶道进口的阻塞，也会使效率下降。根据试验，叶片间流道长度l为流道出口宽度a的2倍，且l为,由几何关系：那么 (3-9)出口角大的叶轮，其叶道长度较短就容易引起当量扩张角过大，应采用较多叶片。出口角小时，叶道较长，应采用较少叶片。同时较小时，Z也少一些为好，以免进口叶片过于稠密。

9、对于后向叶轮：当Z=812个时，采用机翼型及弧型叶片，当Z=1216时，应采用直线型叶片。对于前向叶轮，Z=1216.六 叶片进出口宽度1. 后向叶轮一般采用锥形圆弧型前盘，对于一定流量叶轮，过小则出口速度过大，叶轮后的损失增大，而过大，扩压过大，导致边界层分离，所以的大小要慎重决定。由于 (3-10a)上式表明，在一定的时，值与成正比，对于一定的叶轮过大，出口速度大，叶轮后损失增大，反之过小，扩压度过大。试验证明，不同的，值不同，即 (3-10b) 然后，利用(3-10a)式可计算出。后向叶轮的进口处宽度，一般可近似计算： (3-10c)2.前向叶轮进口处参数影响很大。其叶片入口处宽度应比公式计算出的大一些。例如当 前向叶轮采用平直前盘时：，若采用锥形前盘，必须正确选用前盘倾斜角，即