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| 【案例】離心風機與軸流風機設計技術(shù)與方案 |
| （時間:2012-9-11 10:20:01） |
概述：風機是各個工廠、企業(yè)普遍使用的設備之一，特別是風機的應用更為廣泛。鍋爐鼓風、消煙除塵、通風冷卻都離不開風機，在電站、礦井、化工以及環(huán)保工程，風機更是不可缺少的重要設備，正確掌握風機的設計，對保證風機的正常經(jīng)濟運行是很重要的。
離心風機設計方案的選擇
離心風機設計時通常給定的條件有：容積流量、全壓、工作介質(zhì)及其密度(或工作介質(zhì)溫度)，有時還有結(jié)構(gòu)上的要求和特殊要求等。對離心風機設計的要求大都是：滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近；最高效率值要盡量大一些，效率曲線平坦；壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬；風機結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好；材料及附件選擇方便；有足夠的強度、剛度，工作安全可*；運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，噪聲低；調(diào)節(jié)性能好，工作適應性強；風機尺寸盡可能小，重量輕；操作和維護方便，拆裝運輸簡單易行。然而，同時滿足上述全部要求，一般是不可能的。在氣動性能與結(jié)構(gòu)(強度、工藝)之間往往也有矛盾，通常要抓住主要矛盾協(xié)調(diào)解決。這就需要設計者選擇合理的設計方案，以解決主要矛盾。例如：
隨著風機的用途不同，要求也不一樣，如公共建筑所用的風機一般用來作通風換氣用，一般最重要的要求就是低噪聲，多翼式離心風機具有這一特點；而要求大流量的離心風機通常為雙吸氣型式；對一些高壓離心風機，比轉(zhuǎn)速低，其泄漏損失的相對比例一般較大。
離心風機設計時幾個方案：
(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。
(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)。表1列出了離心風機中這些葉片型式的葉片的出口角的大致范圍。
(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。具體確定多少葉片數(shù)，有時需根據(jù)設計者的經(jīng)驗而定。根據(jù)我國目前應用情況，在表2推薦了葉片數(shù)的選擇范圍。
(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，全壓系數(shù)的大致選擇范圍可參考表3。
(7)離心葉輪進出口的主要幾何尺寸的確定：葉輪主要尺寸示于圖1。葉輪是風機傳遞給氣體能量的唯一元件，故其設計對風機影響甚大；能否正確確定葉輪的主要結(jié)構(gòu)，對風機的性能參數(shù)起著關(guān)鍵作用。它包含了離心風機設計的關(guān)鍵技術(shù)--葉片的設計。而葉片的設計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何確定葉片出口角β2A。
關(guān)鍵技術(shù)的設計分析
在設計離心風機時，關(guān)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(β2A<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，價格便宜，而后彎葉片葉輪可提高效率，節(jié)約能源，故在現(xiàn)代生產(chǎn)的風機中，特別是功率大的大型風機多數(shù)用后彎葉片�，F(xiàn)代前彎葉片風機效率，比老式產(chǎn)品已有顯著提高，故在小流量高壓力的場合或低壓大流量場合中仍廣為采用。
徑向出口葉片在我國已不常用，在某些要求耐磨和耐腐蝕的風機中，常用徑向出口直葉片。離心風機葉輪設計時還必須考慮到比轉(zhuǎn)速與葉片型式存在一定的關(guān)系(例表4)，故在確定葉片出口角的同時，必須綜合考慮三種葉片型式對壓力、徑向尺寸和效率的影響，再綜合表1和表4之后確定。
正確確定了離心風機葉輪葉片出口角β2A將為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(guān)鍵的作用。
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