離心通風機設計

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1、離心通風機選型及設計 1. 引言…………………………………………………………………… .(1) 2. 離心式通風機的結(jié)構及原理……………………………………….....(3) 2.1離心式風機的基本組成………………………………………………(3) 2.2離心式風機的原理……………………………………………………(3) 2.3離心式風機的主要結(jié)構參數(shù)…………………………………………(4) 3離心風機的選型的一般步驟……………………………………………(5) 4.離心式通風機的設計……………………………………………………(5) 4.1通風機設計的要求……………………………………………………

2、(5) 4.2設計步驟………………………………………………………………(6) 4.2.1葉輪尺寸的決定……………………………………………………(6) 4.2.2離心通風機的進氣裝置……………………………………………(13) 4.2.3蝸殼設計……………………………………………………………(14) 4.2.4參數(shù)計算……………………………………………………………(20) 4.3離心風機設計時幾個重要方案的選擇………………………(24) 5.結(jié)論………………………………………………………………………(25) 附錄…………………………………………………………………………(25)

3、 引言 通風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。通風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。 　　通風機的工作原理與透平壓縮機基本相同，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。 　 能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動平衡校正才能保證通風機平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。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

4、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，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，機翼型葉片最復雜。 　　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，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。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、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 　　軸流式通風機

5、工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風機的布置形式有立式、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20米以上。 　　小型低壓軸流通風機由葉輪、機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；大型高壓軸流通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為2～24。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10～45，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 　　斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，氣體以與

6、軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。 　　橫流通風機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進入葉輪，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機相比，橫流通風機具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設備中用來冷卻或通風。 　　通風機的性能參數(shù)主要

7、有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90％。 　　通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。 2. 離心式通風機的結(jié)構及原理

8、 2.1離心風機的基本組成 主要由葉輪、機殼、進口集流器、導流片、聯(lián)軸器、軸、電動機等部件組成。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，并將空氣的動壓有效地轉(zhuǎn)化為靜壓。 2.2離心風機的原理 葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使空氣獲得動能, 然后經(jīng)蝸殼和蝸殼出口擴散段將部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣,風機出口的空氣就是具有一定靜壓的風流。 1-進氣室；2-進氣口；3-葉輪；4-蝸殼；5-主軸；6-出氣口；7-擴散器 2.3離心風機的主要結(jié)構參數(shù) 如圖所示，離心風機的主要結(jié)構參數(shù)如下。 ①葉輪外徑, 常用D表示； ②葉輪寬度, 常用

9、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離心風機的傳動方式 如圖所示。 3風機的選型一般步驟 　　 1、計算確定場地的通風量 　　[1]風機風量的定義為:風速V與風道截面積F的乘積.大型風機由于能夠用風速計準確測出風速.所以風量計算也很簡單.直接用公式Q=VF.便可算出風量. 　　風機數(shù)量的確定 根據(jù)所選房間

10、的換氣次數(shù).計算廠房所需總風量.進而計算得風機數(shù)量. 計算公式:N=Vn/Q 其中:N--風機數(shù)量(臺), V--場地體積(m3), n--換氣次數(shù)(次/時), Q--所選風機型號的單臺風量(m3/h). 風機型號的選擇應該根據(jù)廠房實際情況.盡量選取與原窗口尺寸相匹配的風機型號.風機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)).實現(xiàn)良好的通風換氣效果.排風側(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、計算所需總推力It 　　It=△PAt(N) 　　其中,At:隧道橫截

11、面積(m2) 　　△ P:各項阻力之和(Pa);一般應計及下列4項: 　　1) 隧道進風口阻力與出風口阻力; 　　2) 隧道表面摩擦阻力,懸吊風機裝置、支架及路標等引起的阻力; 　　3) 交通阻力; 　　4) 隧道進出口之間因溫度、氣壓、風速不同而生的壓力差所產(chǎn)生的阻力. 　　 3、確定風機布置的總體方案 　　根據(jù)隧道長度、所需總推力以及射流風機提供推力的范圍,初步確定在隧道總長上共布置m組風機,每組n臺,每臺風機的推力為T. 　　滿足mnT≥Tt的總推力要求,同時考慮下列限制條件: 　　1) n臺風機并列時,其中心線橫向間距應大于2倍風機直徑 　

12、　2) m組(臺)風機串列時,縱向間距應大于10倍隧道直徑 　　 4、單臺風機參數(shù)的確定 　　射流風機的性能以其施加于氣流的推力來衡量,風機產(chǎn)生的推力在理論上等于風機進出口氣流的動量差(動量等于氣流質(zhì)量流量與流速的乘積),在風機測試條件先,進口氣流的動量為零,所以可以計算出在測試條件下,風機的理論推力: 　　理論推力=pQV=pQ2/A(N) 　　P:空氣密度(kg/m3) 　　Q:風量(m3/s) 　　A:風機出口面積(m2) 　　試驗臺架量測推力T1一般為理論推力的0.85-1.05倍.取決于流場分布與風機內(nèi)部及消聲器的結(jié)構.風機性能參數(shù)圖表中所給出的風機

13、推力數(shù)據(jù)均以試驗臺架量測推力為準,但量測推力還不等于風機裝在隧道內(nèi)所能產(chǎn)生的可用推力T,這是因為風機吊裝在隧道中時會受到隧道中氣流速度產(chǎn)生的卸荷作用的影響(柯達恩效應),可用推力減少.影響的程度可用系數(shù)K1和K2來表示和計算: 　　T=T1K1K2或T1=T(K1K2) 　　其中T:安裝在隧道中的射流風機可用推力(N) 　　T1: 試驗臺架量測推力(N) 　　K1:隧道中平均氣流速度以及風機出口風速對風機推力的影響系數(shù) 　　K2:風機軸流離隧道壁之間距離的影響系數(shù) 特定場合風機選型使用分析 　　 倉庫通風 　　首先，看倉儲貨品是否是易燃易爆貨品，如：油漆倉庫

14、等，必須選擇防爆系列風機。　其次，看噪聲要求高低，可以選擇屋頂風機或環(huán)保式離心風機，(而且有款屋頂風機是風力啟動，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)的軸流風機SF型或排風扇FA型。 　　 廚房排風 　　首先，對于室內(nèi)直排油煙的廚房(即排風口在室內(nèi)墻上)，可以根據(jù)油煙大小選擇SF型軸流風機或FA型排氣風扇。 　　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，強烈建議使用離心風機(4-72離心風機最為通用，11-62低噪聲環(huán)保型離心風機也很實用)，這是因為離心風機的壓力較軸流風機大，且油煙不經(jīng)過電機，對電機的保養(yǎng)和換洗更容易。　

15、最后，建議油煙強烈的廚房選用以上兩種方案并用，效果更佳。 　　 高檔場所通風 對于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OK廳等高檔場所通風，就不適宜用常規(guī)風機了。 首先，對于小室的通風，使通風管道連接中央通風管的房間，可以在兼顧外觀與噪聲基礎上，選擇FZY系列小型軸流風機，它體積小，塑料或鋁制外觀，低噪聲與高風量并存。 其次，對風量與噪聲要求更嚴格的角度說，風機箱是最好選擇。箱體內(nèi)部有消音棉，外接中央通風管道后可以達到減噪的顯著效果。 最后，補充一下，對于健身房的室內(nèi)吹風，務必選則大風量的FS型工業(yè)電風扇，而非SF型崗位式軸流風機。這是從外觀及安全性方面考慮。 污水處理中風機選型應

16、注意的問題 一、鼓風機是污水處理工程中常用的充氧設備,在污水廠風機選型時,風機廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標準進氣狀態(tài)下的性能參數(shù),我國規(guī)定的風機標準進氣狀態(tài): 壓力p0 =101. 3 kPa ,溫度T0 = 20 ℃,相對濕度φ= 50 % ,空氣密度ρ= 1. 2 kg/ m3 。然而風機在實際使用中并非標準狀態(tài),當鼓風機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時,風機的性能也將發(fā)生變化,設計選型時就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù),而需要根據(jù)實際使用狀態(tài)將風機的性能要求,換算成標準進氣狀態(tài)下的風機參數(shù)來選型。 二、風機選型中應關注鼓風機出口壓力影響因素的分析容積式鼓風機排氣壓力的高

17、低并不取決于風機本身,而是氣體由鼓風機排出后裝置的情況,即所謂“背壓”決定的 ,曝氣鼓風機具有強制輸氣的特點。鼓風機銘牌上標出的排氣壓力是風機的額定排氣壓力。實際上,鼓風機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作,而且只要強度和排氣溫度允許,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”也會升高,于是鼓風機的壓力也就相應升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因,管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少“, 背壓”便不斷降低,鼓風機的壓力也隨之

18、降低。綜上所述,確定曝氣鼓風機壓力時,只需要鼓風機在標準狀態(tài)下所能達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、風機選型時應關注鼓風機空氣流量因素在計算污水處理的需氧量時,其結(jié)果為標準狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm (kg/ min) ,再將其換算成標準狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/ min) ,如果鼓風機的使用狀態(tài)不是標準狀態(tài),例如在高原地區(qū)使用,則空氣密度、含濕量會發(fā)生變化,鼓風機所供應的空氣容積流量與標準狀態(tài)是相同的,而所供空氣的質(zhì)量流量將減少,有可能導致供氧量不足。因此,必須計算出能供應相同質(zhì)量流量的容積流量,即換算流量。在高原地區(qū)使用時,環(huán)境大氣壓力也

19、會發(fā)生變化,壓力比相應升高,那么,鼓風機的泄漏流量則會增大,這將導致鼓風機所供應的空氣容積流量減少,也可能造成供氧量不足。因此,設計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響,以保證風機所供應的實際空氣流量能夠滿足使用要求,并需計算出換算流量和泄漏流量。 四、風機選型應關注鼓風機供氣流量的變化規(guī)律對于同一臺鼓風機,在冬季和夏季,其容積流量是不會發(fā)生變化的,但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會發(fā)生變化,也就是說供氧量會有所不同。鼓風機在標準狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的,但因為空氣密度(ρ) 、含濕量等發(fā)生了變化,導致鼓風機輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時增加、夏季溫度升高時降低

20、。例如,某一污水處理廠,選用上述計算例題中的羅茨鼓風機,根據(jù)環(huán)境溫度變化, 計算出鼓風機的實際供氧量,其一年的變化規(guī)律在實際運行過程中,由于進水量、水質(zhì)、水溫、ML S S 等參數(shù)的變化,系統(tǒng)需氧量( SOR) 也會發(fā)生變化在夏季,水溫較高,曝氣池需氧量( SOR) 增大,但鼓風機的供氧量( FOR)在減少,這是設計時考慮需氧量的最不利工況點,此時,供氧量、需氧量基本相當;在冬季,水溫降低,曝氣池需氧量( SOR) 減少,但鼓風機的供氧量( FOR) 增大,此時,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,那么風機所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標準狀態(tài)大幅度增加,從而引起供氧量增加

21、,從運行的實際測量情況來看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會高出1～3mg/ L 。因此,在生產(chǎn)運行過程中,需要針對這種變化對設備進行及時的調(diào)整,使鼓風機的充氧能力與實際運行中的需氧量相適應。對于羅茨鼓風機來說,使用變頻器,通過改變風機轉(zhuǎn)速來調(diào)整供風量是很經(jīng)濟實用的。不同季節(jié)曝氣池需氧量( SOR) 、鼓風機供氧量( FOR) 變化規(guī)律五、結(jié)論綜上所述,同一臺鼓風機在不同的使用條件下,其性能的變化非常大,所以必須通過嚴謹?shù)挠嬎氵M行選型, 否則有可能導致生化系統(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,鼓風機所供應氧氣的質(zhì)量流量變化很大,冬季供氧量大大超過了需氧量,所以,應采取變頻調(diào)

22、速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。 4. 離心式通風機的設計 4.1 通風機設計的要求 離心通風機在設計中根據(jù)給定的條件:容積流量，通風機全壓 ，工作介質(zhì) 及 以用其他要求，確定通風機的主要尺寸，例如，直徑及直徑比 ，轉(zhuǎn)速n,進出口寬度和，進出口葉片角 和 ，葉片數(shù)Z，以及葉片的繪型和擴壓器設計，以保證通風機的性能。 對于通風機設計的要求是： （1） 滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近； （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)構簡單，工藝性能好； （5） 足夠的強度，剛度，工作安全可

23、靠； （6） 噪音低； （7） 調(diào)節(jié)性能好； （8） 尺寸盡量小，重量經(jīng)； （9） 維護方便。 對于無因次數(shù)的選擇應注意以下幾點： （1） 為保證最高的效率，應選擇一個適當?shù)?值來設計。 （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） 大時選擇最大的 值。 4.2 設計步驟 4. 2.1 葉輪尺寸的決定 葉輪的主要參數(shù): :葉輪外徑 :葉輪進口直徑； :葉片進口直徑； :出口寬度； :進口寬度； :葉片出口安裝角； :葉片進口安裝角； Z:葉

24、片數(shù) :葉片前盤傾斜角； 一． 最佳進口寬度 在葉輪進口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應加速進口流速。一般采用，葉輪進口面積為 ，而進風口面積為 ，令 為葉輪進口速度的變化系數(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，即, 加速20%的葉輪圖 二． 最佳進口直徑 由水力學計算可以知道，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，這樣使進入風機的流速從增

25、加至，即： 葉片厚度和進出口的阻塞系數(shù)計算 用 和 分別表示進出口的阻塞系數(shù)： 式中為節(jié)距， 為切向葉片厚度 同理 那么進出口的徑向速度為： 當氣流進入葉輪為徑向流動時，,那么： 為了使最小，應選用適當?shù)??？傊谥虚g值時，使最小，即 考慮到進口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) ，

26、求出 三． 進口葉片角 1. 徑向進口時的 優(yōu)化值 同一樣，根據(jù)為最小值時，優(yōu)化計算進口葉片角 。當氣流為徑向進口時，,且均布，那么從進口速度三角形（令進口無沖擊=） 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口時的 優(yōu)化值。 把（3-6a）式代入(3-4a)至(3-4d)式： (3-6b) 進而當 時： (3-6c) 或者： (3-6d) 2. 當葉輪進口轉(zhuǎn)彎處氣流分

27、布不均勻時 的優(yōu)化值。 圖3-4，葉片進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 那么 此外： 當 時： (3-7a) 進而采用近似公式: 其中為葉輪前盤葉片進口處的曲率半徑。計算出來的 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 為 的平均值。 圖3-4葉片進口處和分布不均勻 圖3-5進口速

28、度三角 3. 當氣流進入葉片時有預旋，即 ： 由圖3-5進口速度三角形可以得出： 求極值后： (2-8a) 可以看出當氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時（正預旋）， 將增大，同時得到： 4. 葉輪的型式不同時 有所區(qū)別 一般推薦葉片進口角 稍有一個較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時 的選擇使葉輪進口沖擊損失為最小。 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，過小的進口安裝角導片彎曲度過大，分離損失增加。較大的安裝角雖然使進口沖擊損失加大

29、，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： 當時，甚至。 4.2.2離心通風機的進氣裝置 離心通風機的進氣裝置位置 離心通風機的進氣形狀 一. 進氣室 進氣室一般用于大型離心通風機上。倘若通風機進口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，使 葉輪進口截面上的氣流更不均勻，因此在進口可增設進氣室。進氣室裝設的好壞會影響性能： 1. 進氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進氣口對齊。 2. 進氣室的面積與葉輪進口截面之比 一般為矩形， 為最好。 3．進氣口和出氣口的相對位壓，對于通風機性能也有影響。時為最好，時最

30、差。 二，進氣口 進氣口有不同的形式。 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，進口導流器 若需要擴大通風機的使用范圍和提高調(diào)節(jié)性能，可在進氣口或進氣室流道裝設進口導流器，分為軸向、徑向兩種。 可采用平板形，弧形和機翼型。導流葉片的數(shù)目為Z=8~12。 離心通風機的進氣導葉 4.2.3蝸殼設計 離心通風機蝸殼 一，概述 蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導流，并將氣體的部分動能擴壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。

31、 目前離心通風機普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點是工藝簡單適于焊接，離心通風機蝸殼寬度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)一點的流速為c，分量為和， 為氣流角，半徑為r. 二，基本假設： 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，由于氣流進入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動量矩保持不變。 常數(shù) (3-30) 三，蝸殼內(nèi)壁型線： 離心通風機蝸殼內(nèi)壁型線 根

32、據(jù)上述假設，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，可計算，連成蝸殼內(nèi)壁。 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 實際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度A的大小有關 令按冪函數(shù)展開： (3-33) 其中 那么 (3-34a) 系數(shù)m隨通風機比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當比轉(zhuǎn)數(shù) 時，(3-34)式第三項是前面兩項的10%，當時僅是1%。為了限制通風機的外形尺寸，經(jīng)驗表明，對低中比轉(zhuǎn)數(shù)的

33、通風機，只取其第一項即可： (3-34b) 則得 (3-35) 式(3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實際應用中，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，確定擴張當量面積的。若速度過大，通風機出口動壓增加，速度過小，相應

34、葉輪出口氣流的擴壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變B，相應需改變A使 不變。當擴張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小A大好，因為B小，流體離開葉輪后突然擴大小，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. 為葉輪進口直徑，系數(shù)： 五，蝸殼內(nèi)壁型線實用計算 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)

35、 等邊基方法作出近似螺旋線與對數(shù)螺線有一定誤差，當比轉(zhuǎn)速越高時，其誤差越大?？刹捎貌坏冗叀７椒ú煌帲鲆粋€不等邊基方： 不等邊基方法對于高比轉(zhuǎn)速通風機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，及擴壓器 蝸殼出口面積。一般 (3-38) 或 往往蝸殼出口后設一擴壓器，如圖3-24出口擴壓器角度為佳。為了減少總長度，可適當加大。 圖3-24出口擴壓器 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)

36、循環(huán)流動，蝸舌附近的流動較為復雜，對通風機的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。 當QQ正常時，流動偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，使通風機性能變壞。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過小在大流量時會升高一些，但 下降，噪音加大。t過大，噪音會低一些，但及 下降。 蝸殼出口蝸舌 4.2.4參數(shù)計算 1. 根據(jù)給定的設計參數(shù)Q，，求其比轉(zhuǎn)速，即 設計時轉(zhuǎn)速n可能未給，先初定

37、，然后確定通風機的類型及葉片型式： 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。機翼型葉片時效率較高。 與 成線性關系。 或： 3. 用所選的 ，查圖3-26或計算，給出 ，計算： 一般： =0.6~0.8 強后向葉片 =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

38、 這樣可進一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速, p為極對數(shù)。 5. 確定進口的直徑D1（例如 時為式（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. 確定進口直徑： 7. 確定葉片數(shù)Z： 8. 確定b2和b1： 后向葉輪時： 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

39、b1=2.0~2.5 取直平前盤b2=b1。錐形前盤時，給定一定的 ，取 值不要太大。 9. 進口葉片角 氣流角 取為沖角: 10. 驗算全壓 如果偏離太大，修正 和Z值。 11. 葉片繪型 12. 決定蝸殼尺寸 （1） 計算蝸殼寬度B 一般經(jīng)驗公式為： 或 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 為葉輪進口直徑， （2） 計算蝸殼出口A： 一般取 （3） 用等基方法或不等基方法計算蝸殼內(nèi)壁線， （4） 決定蝸舌尺寸 蝸舌頭部半徑 間隙： （后

40、向葉片） （前向葉片） 13. 計算功率 其中k為安全系數(shù),方法k=1.15. 4.3離心風機設計時幾個重要方案的選擇： (1)葉片型式的合理選擇：常見風機在一定轉(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)風機傳動方式的選擇：如傳動方式為A、D、F三種，則風機轉(zhuǎn)速與電動機轉(zhuǎn)速相同；而B、C、E三種均為變速，設計時可靈活選擇風機轉(zhuǎn)速。一般對小型風機廣泛采用與電動機直聯(lián)的傳動A，，對大型風機，有時皮帶傳動不適，多以傳動方式D、F傳動。 對高溫、多塵條件下，傳動方式還要考慮電動機、軸承的防護和冷卻問題。 (

41、3)蝸殼外形尺寸的選擇：蝸殼外形尺寸應盡可能小。對高比轉(zhuǎn)數(shù)風機，可采用縮短的蝸形，對低比轉(zhuǎn)數(shù)風機一般選用標準蝸形。有時為了縮小蝸殼尺寸，可選用蝸殼出口速度大于風機進口速度方案，此時采用出口擴壓器以提高其靜壓值。 (4)葉片出口角的選定：葉片出口角是設計時首先要選定的主要幾何參數(shù)之一。為了便于應用，我們把葉片分類為：強后彎葉片(水泵型)、后彎圓弧葉片、后彎直葉片、后彎機翼形葉片；徑向出口葉片、徑向直葉片；前彎葉片、強前彎葉片(多翼葉)。 (5)葉片數(shù)的選擇：在離心風機中，增加葉輪的葉片數(shù)則可提高葉輪的理論壓力，因為它可以減少相對渦流的影響(即增加K值)。但是，葉片數(shù)目的增加，將增加葉輪通道的

42、摩擦損失，這種損失將降低風機的實際壓力而且增加能耗。因此，對每一種葉輪，存在著一個最佳葉片數(shù)目。 (6)全壓系數(shù)Ψt的選定：設計離心風機時，實際壓力總是預先給定的。這時需要選擇全壓系數(shù)Ψt。 (7)葉輪進出口的主要幾何尺寸的確定：葉輪是風機傳遞給氣體能量的唯一元件，其設計對風機影響甚大；能否正確確定葉輪的主要結(jié)構，對風機的性能參數(shù)起著關鍵作用。它包含了離心風機設計的關鍵技術--葉片的設計。而葉片的設計最關鍵的環(huán)節(jié)就是如何確定葉片出口角β2A。 5. 結(jié)論 在設計離心風機時，關鍵就是掌握好葉輪葉片出口角β2A的確定。 根據(jù)葉片出口角β2A的不同，可將葉片分成三種型式即后彎葉片(β2

43、A< 90℃)，徑向出口葉片(β2A=90℃)和前彎葉片(β2A＞90℃)。 三種葉片型式的葉輪，目前均在風機設計中應用。前彎葉片葉輪的特點是尺寸重量小葉輪其它主要幾何尺寸的確定奠定了堅實的基礎，從而對整臺離心風機的性能起著關鍵的作用 附錄 參考文獻： 機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1982. 離心式與軸流式通風機編寫組. 離心式與軸流式通風機. 北京: 水利電力出版社, 1983. 趙復榮, 祁大同等. 低壓旋渦風機的設計與實驗. 流體機械, 2000 10 張近宗. 淺談旋渦風機. 離心式壓縮機, 1982 4 : 1～5 劉相臣, 王軍義. 型旋渦氣泵的性能及設計參數(shù)確定. 化工機械, 1990 3 : 151～154 周謨?nèi)手骶? 流體力學泵與風機. 北京: 中國建筑工出版社, 1979.