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如何選擇離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案?

2020-09-10

離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)還有結(jié)構(gòu)上的要求和特殊要求等。
對(duì)離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求大都是:滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在率點(diǎn)附近;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(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝性好;材料及附件選擇方便;有足夠的強(qiáng)度、剛度,工作安全可*;運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定,噪聲低;調(diào)節(jié)性能好,工作適應(yīng)性強(qiáng);風(fēng)機(jī)尺寸盡可能小,重量輕;操作和維護(hù)方便,拆裝運(yùn)輸簡(jiǎn)單易行。
然而,同時(shí)滿足上述全部要求,一般是不可能的。在氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)(強(qiáng)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(shè)計(jì)者選擇合理的設(shè)計(jì)方案,以解決主要矛盾。例如:隨著風(fēng)機(jī)的用途不同,要求也不一樣,如公共建筑所用的風(fēng)機(jī)一般用來作通風(fēng)換氣用,一般重要的要求就是低噪聲,多翼式離心風(fēng)機(jī)具有這一特點(diǎn);而要求大流量的離心風(fēng)機(jī)通常為雙吸氣型式;對(duì)一些高壓離心風(fēng)機(jī),比轉(zhuǎn)速低,其泄漏損失的相對(duì)比例一般較大。
離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇:
(1)葉片型式的合理選擇:常見風(fēng)機(jī)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(duì)前向葉輪則相反。
(2)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)方式的選擇:如傳動(dòng)方式為A、D、F三種,則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同;而B、C、E三種均為變速,設(shè)計(jì)時(shí)可靈活選擇風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般對(duì)小型風(fēng)機(jī)廣泛采用與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)的傳動(dòng)A,,對(duì)大型風(fēng)機(jī),有時(shí)皮帶傳動(dòng)不適,多以傳動(dòng)方式D、F傳動(dòng)。
對(duì)高溫、多塵條件下,傳動(dòng)方式還要考慮電動(dòng)機(jī)、軸承的防護(hù)和冷卻問題。
(3)蝸殼外形尺寸的選擇:蝸殼外形尺寸應(yīng)盡可能小。對(duì)高比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī),可采用縮短的蝸形, 對(duì)低比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)一般選用標(biāo)準(zhǔn)蝸形。有時(shí)為了縮小蝸殼尺寸,可選用蝸殼出口速度大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口速度方案,此時(shí)采用出口擴(kuò)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(shè)計(jì)時(shí)首先要選定的主要幾何參數(shù)之一。為了便于應(yīng)用,我們把葉片分類為:強(qiáng)后彎葉片(水泵型)、后彎圓弧葉片、后彎直葉片、后彎?rùn)C(jī)翼形葉片;徑向出口葉片、徑向直葉片;前彎葉片、強(qiáng)前彎葉片(多翼葉)。表1列出了離心風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)中,增加葉輪的葉片數(shù)則可提高葉輪的理論壓力,因?yàn)樗梢詼p少相對(duì)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(fēng)機(jī)的實(shí)際壓力而且增加能耗。因此,對(duì)每一種葉輪,存在著一個(gè)佳葉片數(shù)目。具體確定多少葉片數(shù),有時(shí)需根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)而定。根據(jù)我國(guó)目前應(yīng)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(shè)計(jì)離心風(fēng)機(jī)時(shí),實(shí)際壓力總是預(yù)先給定的。這時(shí)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(jìn)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(fēng)機(jī)傳遞給氣體能量的元件,故其設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)機(jī)影響甚大;能否正確確定葉輪的主要結(jié)構(gòu),對(duì)風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)起著關(guān)鍵作用。它包含了離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)--葉片的設(shè)計(jì)。而葉片的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)分析
在設(shè)計(jì)離心風(fēng)機(jī)時(shí),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(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用。前彎葉片葉輪的特點(diǎn)是尺寸重量小,價(jià)格便宜,而后彎葉片葉輪可提率,節(jié)約能源,故在現(xiàn)代生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)中,特別是功率大的大型風(fēng)機(jī)多數(shù)用后彎葉片。
現(xiàn)代前彎葉片風(fēng)機(jī)效率,比老式產(chǎn)品已有顯著提高,故在小流量高壓力的場(chǎng)合或低壓大流量場(chǎng)合中仍廣為采用。
徑向出口葉片在我國(guó)已不常用,在某些要求耐磨和耐腐蝕的風(fēng)機(jī)中,常用徑向出口直葉片。
離心風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)時(shí)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(shí),必須綜合考慮三種葉片型式對(duì)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(fēng)機(jī)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),從而對(duì)整臺(tái)離心風(fēng)機(jī)的性能起著關(guān)鍵的作用。

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