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,以用其他要求,确定通风机的主要尺寸,例如,直径及直径比宽度
和
,进出口叶片角
和
,工作介质及其密度
,转速n,进出口
,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) 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: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选择在一定的流量和转速条件下合适的
的平方成正比,即为最小。
。为此
,以使
首先讨论叶片厚度的影响。如图3-3,由于叶片有一定厚度这样使进入风机的流速从
增加至
,即:
;以及折边的存在,
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: