《離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和選型手冊(cè)范本》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和選型手冊(cè)范本（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)
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。這一章主要講第一方面,而且通風(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(jiǎn)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)。本章主要敘述離心通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的一般方法。
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)及其密度,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(duì)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、〔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(jiǎn)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(duì)于無(wú)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?lái)設(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。
3、
?
§1 葉輪尺寸的決定
?
圖3-1葉輪的主要參數(shù):
?
圖3-1為葉輪的主要參數(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(pán)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：
?????????????????????????????????????????????
4、?????????????????????????????? <3-1a>
考慮到輪轂直徑引起面積減少,則有：
??????????????????????????????????????????? <3-1b>
其中
在加速20%時(shí),即,
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-1c>
?
?
圖3-2 加速20%的葉輪圖
?
圖3-2是這種加速20%的葉輪圖。近年來(lái)的研究加速不一定是必需的,在某些情況下減速反而有利。
二．?????????????
5、??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。如圖3-3,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?gòu)脑黾又?即：
?
圖3-3 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)：
??????????????????????????????? <3-2a>
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：
?????????????????????????
6、????????????????????????????????????? <3-2b>
為了使最小,也就是損失最小,應(yīng)選用適當(dāng)?shù)?。?dāng)過(guò)大時(shí),過(guò)小,但加大很多,使〔3-2c〕式右邊第二項(xiàng)過(guò)大,加大。當(dāng)過(guò)小時(shí),〔3-2c〕式右第二項(xiàng)小,第一項(xiàng)會(huì)過(guò)大,總之在中間值時(shí),使最小,即
考慮到進(jìn)口20%加速系數(shù),及輪轂的影響,的表達(dá)式為〔3-1b〕式,代入<3-2c>式為：
?????????????????????????????????????????????????????? <3-3c>
對(duì)式<3-3>求極小值,得出的優(yōu)化值為：
?????????????????????????????
7、?????????????????????????????????????? <3-4a>
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:
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-4b>
即：????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-4c>
?
也可以根據(jù),求出
?????????????????????????????????????????????
8、??????????????????????????? <3-4d>
?
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(wú)沖擊=〕
代入值后得出值,最后得出：
??????????????????????????????????????????????????????? <3-5>
求極值,即
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
9、????????? <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：????????????????????????????????????????????????????
10、???????????????????? <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(pán)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(pán)葉片進(jìn)口處的曲率半徑。計(jì)算出來(lái)的角比小一些。如下表所示：
:????? 0.2??????? 0.4??????? 1.0???
11、???? 2.0??????? 3.0??????? 4.0
:??????? 0.952??? 0.88????? 0.74????? 0.58????? 0.472??? 0.424
:???????????????
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：
12、
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(duì)于前向葉輪,由于葉道內(nèi)的分離損失較大,過(guò)小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過(guò)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
13、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。
?
四．?葉輪前后盤(pán)的圓角和葉片進(jìn)口邊斜切
設(shè)計(jì)中,在可能情況下盡量加大葉輪前后盤(pán)的圓角半徑r和R〔圖3-1〕。葉片進(jìn)口邊斜切是指前盤(pán)處葉片進(jìn)口直徑大于后盤(pán)處的直徑,以適應(yīng)轉(zhuǎn)彎處氣流不均勻現(xiàn)象。
如果葉片進(jìn)口與軸平行,如圖3-6所示,在進(jìn)口邊各點(diǎn)是相同的。但該處氣流速度不均勻,而周速相同。故氣流角不同,這樣就無(wú)法使葉片前緣各點(diǎn)的氣流毫無(wú)沖擊地進(jìn)入葉輪。為此將葉片進(jìn)口邊斜切〔見(jiàn)圖3-6〕,靠近前盤(pán)處的大,且其亦大,而靠近后盤(pán)小,且亦小。使氣流良好地進(jìn)入葉道。
前向葉輪,進(jìn)口氣流角是根據(jù)葉片彎曲程度
14、來(lái)考慮的,故不做成斜切。
圖3-6葉輪前后盤(pán)的圓角和葉片進(jìn)口邊斜切
?
五．?葉片數(shù)Z的選擇
葉片數(shù)太少,一般流道擴(kuò)散角過(guò)大,容易引起氣流邊界層分離,效率降低。葉片增加,能減少出口氣流偏斜程度,提高壓力。但過(guò)多的葉片會(huì)增加沿程摩阻損失和葉道進(jìn)口的阻塞,也會(huì)使效率下降。
根據(jù)試驗(yàn),葉片間流道長(zhǎng)度l為流道出口寬度a的2倍,且l為,由幾何關(guān)系：
那么
????????????????????????????????????????????????????????????? <3-9>
出口角大的葉輪,其葉道長(zhǎng)度較短就容易引起當(dāng)量擴(kuò)張角過(guò)大,應(yīng)采用較多葉片。出口角小時(shí),
15、葉道較長(zhǎng),應(yīng)采用較少葉片。同時(shí)較小時(shí),Z也少一些為好,以免進(jìn)口葉片過(guò)于稠密。
對(duì)于后向葉輪：當(dāng)Z=8~12個(gè)時(shí),采用機(jī)翼型及弧型葉片,當(dāng)Z=12~16時(shí),應(yīng)采用直線型葉片。
對(duì)于前向葉輪,Z=12~16.
六．?葉片進(jìn)出口寬度
1. 后向葉輪一般采用錐形圓弧型前盤(pán),對(duì)于一定流量葉輪,過(guò)小則出口速度過(guò)大,葉輪后的損失增大,而過(guò)大,擴(kuò)壓過(guò)大,導(dǎo)致邊界層分離,所以的大小要慎重決定。由于
?????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-10a>
上式表明,在一定的時(shí),值與成正比,對(duì)于一定
16、的葉輪過(guò)大,出口速度大,葉輪后損失增大,反之過(guò)小,擴(kuò)壓度過(guò)大。試驗(yàn)證明,不同的,值不同,即
?????????????????????????????????????????????????? <3-10b>
?????????????
然后,利用<3-10a>式可計(jì)算出。
后向葉輪的進(jìn)口處寬度,一般可近似計(jì)算：
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-10c>
2.前向葉輪進(jìn)口處參數(shù)影響很大。其葉片入口處寬度應(yīng)比公式計(jì)算出的大一
17、些。例如當(dāng)
??????????????????????
????????????????????????
???????????????????????????????????
前向葉輪采用平直前盤(pán)時(shí)：,若采用錐形前盤(pán),必須正確選用前盤(pán)傾斜角,即
?????????????? 0.3~0.4??????????? 0.45~0.55????????? >0.5
?????????????????????????????????????????????????
根據(jù)值及,可決定。
圖3-7 前盤(pán)形狀
?
?????? 葉片形狀的確定
離心式通風(fēng)機(jī)主要參數(shù)及Z已知后,就
18、可以繪制葉片的形狀,葉片的形狀有很多選擇。
一．?平直葉片
平直葉片是最簡(jiǎn)單的葉片型式,根據(jù)圖3-8,由正弦定理：
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-11>
上式表明, ?和之間滿足<3-11>式,不能同時(shí)任意選擇。
例如：
:?????????????????? 0.3??????????????????? 0.5??????????????????? 0.7
<當(dāng)時(shí)>:??????????????????????????????????????????
19、????
圖3-8平直葉片
?
二．?圓弧型葉片
圓弧型葉片分單圓弧和多圓弧,一般多采用單圓弧。在設(shè)計(jì)中,一般先求出,Z等,根據(jù)已知條件確定葉片圓弧半徑的大小,和該圓弧的中心位置P,以及圓弧所在半徑。
圖3-9a后向圓弧葉片
圖3-9 b前向圓弧葉片
?
圖3-9 c 徑向葉片
?
1.??????后向葉片圓弧如圖3-9a所示,已知
在和中,P0為公共邊：
由余弦公式：
????????????????????????????????????????????????????????????? <3-12a>
???????????????
20、???? <3-12b>
葉片長(zhǎng)度l：
2.??????前向葉輪圓弧葉片
???????????????????????????????????? <3-13a>
??????????????????????????????????????????????? <3-13b>
3.??????徑向葉片見(jiàn)圖3-9c
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-14a>
??????????????????????????????????????
21、???????????????????????????????????????????????????????? <3-14b>
?
三.葉片流道的決定
對(duì)于直葉片和圓弧葉片,其進(jìn)口不能很準(zhǔn)確地成型,所以在某些情況下會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的前緣葉片壓力,從而導(dǎo)致了氣流的分離。最好在進(jìn)口有一段無(wú)功葉片,或用近似的圓弧表示。這種無(wú)功近似圓弧如圖3-10所示：
從1點(diǎn)引出的無(wú)功圓弧的半徑r等于從該點(diǎn)引出的對(duì)數(shù)曲線的曲率半徑。圖解時(shí),連接01兩點(diǎn),做角,過(guò)0點(diǎn)做的垂線,交于角的另一邊為A點(diǎn),以為半徑做圓弧,弧段為無(wú)功葉片,e點(diǎn)的以后用拋物線,或者曲線板延長(zhǎng),而且保證出口角為即可。流道畫(huà)出以后,檢查過(guò)流斷面
22、,過(guò)流斷面變化曲線的斜率不能大于,否則的話,擴(kuò)散度過(guò)在,造成較大的邊界層損失,甚至分離。一般葉片較少時(shí),用圓弧葉片還是合理的。
圖3-10無(wú)功葉片及過(guò)流斷面檢查
圖3-11無(wú)功葉片的形狀
?
以下用解析法做幾種情況的無(wú)功葉片：
無(wú)功葉片就是環(huán)量不變的葉片,即保持常數(shù)〔或保持常數(shù)〕的葉片,用下標(biāo)"0"表示進(jìn)口,則：
由于
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-15>
上式為無(wú)功葉片的方程.
〔1〕??????情況,這時(shí)前盤(pán)為雙曲線,即
???
23、????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-16a>
積分后：????????????????????????????????????????????? <3-16b>
如果進(jìn)口無(wú)預(yù)旋：
????????????????????????????????????????????????????????????? <3-16c>
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
24、???????? <3-16d>
〔2〕
?????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-17a>
當(dāng)時(shí)
????????????????????????????????????????????? <3-17b>
?
圖3-12 葉片基元
?
四.葉片造型的解析法和圖解法
?
1.??????減速葉片間流道
由于風(fēng)機(jī)葉輪中的流動(dòng)為逆壓梯度,易造成邊界層的脫流,而造成過(guò)大的邊緣失。如果使相對(duì)流速w的減少呈線性關(guān)系,那么在葉輪中就不會(huì)造成過(guò)大的逆壓梯度。
圖3-12中的一
25、個(gè)葉片基元,分解成〔徑向〕和〔周向〕兩個(gè)分量：
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-18a>
這就可以利用w代替進(jìn)行葉片繪形。如果采用等減速流道,即
?????????
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-18b>
可以看出對(duì)于等減速流道,w的分布曲線是一條拋物線,其中有幾種情況可以得到解析解。
a
26、.??????等徑向速度流道
當(dāng)軸面流道的關(guān)系為br=常數(shù)時(shí),=常數(shù)。把<3-18a>式代入<3-18b>式：
為常數(shù),積分而得到速度分布為：
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-19>
此時(shí)w沿半徑是線性分布的。
b.??????=常數(shù)的等角螺線葉片：
?
?????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-20>
c.=常數(shù)同時(shí)=常數(shù),w也必為常數(shù)。見(jiàn)圖
27、3-13所示。同時(shí)：
那么壓力系數(shù)：
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-21>
只與幾何尺寸,即有關(guān)。
d.等寬度葉道,b=常數(shù)
由于：
常數(shù)
那么:
????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-21>
圖3-13
?
2.??????等減速葉片的圖解法。
在一般情況,由式<3-18b>得到：
積分后:
??
28、?????????????????????????????????????????????????????????? <3-22>
積分常數(shù)為：
那么已知w和,就可以求出,進(jìn)而利用：
可利用圖解法繪型葉片。
例如：令,
,代入方程中：
得到
若令=常數(shù)：
????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-23>
當(dāng)及已知時(shí),可以求出和w,進(jìn)而求出,即可進(jìn)行葉片繪型。即先用數(shù)值方法計(jì)算出,然后圖解繪圖。
例如：時(shí)
可列表計(jì)算：
r??????????
29、??? b????????????????????? br??????????????????????????????????????????????????
5.5?????????? 2.45????????????????? 13.5????????????????? 0.223??????????????? 5.84????????????????? 33
6.5?????????? 2.06????????????????? 13.4????????????????? 0.221??????????????? 5.79????????????????? 33.2
7.5????
30、?????? 1.7??????????????????? 12.75??????????????? 0.212??????????????? 5.55????????????????? 34.9
8.5?????????? 1.33????????????????? 11.30??????????????? 0.1868????????????? 4.48????????????????? 39.3
9.5?????????? 0.98????????????????? 9.6??????????????????? 0.1585????????????? 4.15????????????
31、????? 46.3
?????????????????????????????????????
繪型步驟如下：把半徑分成n分,求出各段中點(diǎn)的w和值,并列入表內(nèi),就可以求出各段中點(diǎn)的值,根據(jù),在圖上量取和,從進(jìn)口畫(huà)起,就可以得出葉片形狀如圖3-14所示。
以上風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)是按的線性分布設(shè)計(jì)葉片,同樣可以按葉片角的分布進(jìn)行葉片角的繪型,在水輪機(jī)中還可以按給定的分布進(jìn)行葉片繪型。
圖3-14
?
?
?
?
?
?
?
?????? 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置
?
圖3-15離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置
圖3-16離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置位置
?
圖3-17離心通
32、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(duì)齊,圖3-15所示。
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(duì)位壓,對(duì)于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好,時(shí)最差。如圖3-16所示。
?
二,進(jìn)氣口
進(jìn)氣口有不同的形式,如圖3-17所示。
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
33、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(duì)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。
?
?
圖3-18離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)葉
?
?????? 導(dǎo)葉設(shè)計(jì)
在單極通風(fēng)機(jī)中幾乎不用導(dǎo)葉。主要在壓氣機(jī)中使用,空氣離開(kāi)葉輪后有一個(gè)絕對(duì)速度,與圓周方向的夾角為,因此
根據(jù)環(huán)量不變和連續(xù)方程：
????????????????????????????????????????????????????????????
34、????????????????? <3-25>
由此可以得出
常數(shù)
所以,空氣在離開(kāi)葉輪后按對(duì)數(shù)螺線流動(dòng),其對(duì)數(shù)螺線方程為：
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-26>
因此,至少在截面采用對(duì)數(shù)螺線,或用近似的圓弧表示：其曲線曲率半徑：
以后部分可用式<3-26>計(jì)算。
流道寬度a+s為
??????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-
35、27>
式中,t--葉片節(jié)距,由于考慮葉片厚度引起流道變窄,可把用表示
?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-28>
通風(fēng)機(jī)用的導(dǎo)葉多用直導(dǎo)葉,流道不允許有過(guò)大的擴(kuò)散度,若最大的擴(kuò)壓角為,那么所需最少葉片數(shù)為,如圖3-19所示。
圖3-19
?
?????? 蝸殼設(shè)計(jì)
?
圖 3-20離心通風(fēng)機(jī)蝸殼
一,概述
蝸殼的作用是將離開(kāi)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(jiǎn)單適于焊接,離心
36、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3-20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(guò)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)????????
37、????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-30>
?
三,蝸殼內(nèi)壁型線：
?
圖 3-21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：
??????????????????????????
38、????????????????????????????????????????????????????????? <3-32>
上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對(duì)數(shù)螺線,對(duì)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(kāi)：
??????????????????????????????????????? <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
39、尺寸,經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)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<2-3
40、4>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(huà)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(guò)大,通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加,速度過(guò)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
41、失角度,B小A大好,因?yàn)锽小,流體離開(kāi)葉輪后突然擴(kuò)大小,損失少。而且A大,螺旋平面通道大,對(duì)蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。
一般經(jīng)驗(yàn)公式為：
1. ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-37a>
或
2. ????????????????????????????????????????????????????????????????????? <3-37b>
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
42、
以葉輪中心為中心,以邊長(zhǎng)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(duì)數(shù)螺線有一定誤差,當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí),其誤差越大?？刹捎貌坏冗叀７椒ú煌?做一個(gè)不等邊基方：
不等邊基方法對(duì)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
30 / 30
離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和選型手冊(cè)范本
