离心式通风机设计

1、杨庭豪的通风机设计课程设计说明书设计题目：通风机设计学生姓名：杨庭豪学 号：U200911630班 级：能源0909班完成日期：2012年11月21日指导教师（签字）：能源与动力工程学院目 录目 录2离心通风机5一、叶轮参数5离心式叶轮的设计参数：5二、离心通风机叶轮的设计计算51.计算空气密度：52.计算比转速：53.估算叶片出口角：54.计算圆周速度叶轮外径：65.确定叶轮进口参数：66.确定叶片数：77.确定叶轮出口流量系数r2：78.确定周速系数u2：79.确定叶轮的出口宽度：710.确定轴功率：8三、离心通风机型线绘制8四、离心通风机蜗壳设计计算：91.蜗壳宽度：92.计算蜗壳张开度

2、A：93.四个小正方形边长：94.四个圆弧半径R：95.蜗壳出口长度C：106.蜗舌设计：107.绘制蜗壳：10轴流式通风机11一、轴流通风机介绍111.轴流式通风机简介112.轴流式通风机的构成113.轴流式通风机的分类114.轴流式通风机的通途12二、叶轮的主要参数确定121.比转速的确定122.级型式的确定123.全压系数和全压效率的初步确定124.确定叶轮直径125.确定叶顶圆周速度136.确定流量系数137.用公式计算全压系数138.理论全压系数的确定139.确定电动机功率1410.确定叶轮毂比dh和轮毂直径dh1411.通风机的轴向速度1412.确定叶片截面1413.叶片数确定15

3、三、叶轮的气流参数计算15（一）等环量计算151.选择计算截面152.计算扭速Cu153.计算w1与轴向夹角1'164.计算w2与轴向夹角2'165.计算扭转角166.叶片稠度t/l177.最大相对厚度178.查图选择相应参数179.选择冲角i1710.计算翼型弯曲角1811.计算叶片安放角b1812.计算叶片翼型弯度c101813.叶片气流参数及叶片几何尺寸计算表19（二）变环量计算201.选择计算截面202.计算扭速Cu203.计算w1与轴向夹角1'214.计算w2与轴向夹角2'215.计算扭转角226.叶片稠度t/l227.最大相对厚度228.查图选择相应

4、参数229.选择冲角i2310.计算翼型弯曲角2311.计算叶片安放角b2312.计算叶片翼型弯度c102313.叶片气流参数及叶片几何尺寸计算表24四、参考资料25离心通风机一、 叶轮参数离心式叶轮的设计参数：风机全压Pt=3000Pa，流量Qv=39000m3h进口压力Pin=101325Pa，进口温度tin=20度，转速n=1200rpm二、 离心通风机叶轮的设计计算1.计算空气密度：=PinRT=101325287×(273.15+20)=1.205Kg/m3 (2-1)2.计算比转速：ns=5.54nQPt34=5.54×1200×10.83330003

5、4=54.15 (2-2)3.估算叶片出口角：根据比转速查离心通风机（成心德）图5-5得到:压力系数=0.9，则根据比转速和压力系数估算出叶片出口角b2：b2=2+1.44×10-5ns2-0.38362.7966×10-3=0.92+1.44×10-5×54.152-0.38362.7966×10-3=38.84° (2-3)取b2=40°从而压力系数：=2×0.3836+2.7966×10-3×40-1.44×10-5×54.152=0.837 (2-4)4.计算圆周速度

6、叶轮外径：u2=2Pt=2×30001.205×0.84=77.14m/s (2-5)D2=60u21200=60×77.141200×=1.23m，取整为1.2m (2-6)u2=×1200×1.260=77.14m/s (2-7)=Pt2u22=30001.2052×77.142=0.837 (2-8)5.确定叶轮进口参数：叶轮入口喉部直径为：D0=3.2531103Qvn1-vv=3.2530.6630.92310.8331200×0.98=0.61m (2-9)其中，由于是径向入口，v=0采用锥弧形集流器，

7、叶轮入口截面气流充满系数0=1。预选1=0.92，v=0.98。根据离心通风机（成心德）图7-5，大多数高效率后弯叶片通风机的系数1都比较小，选取1=0.488（ns100）2=0.663。取入口直径D0=0.65m，叶片入口直径D1=0.7m于是有叶片进口处圆周速度为：u1=D1n60=×0.7×120060=43.96m/s (2-10)由公式计算进口宽度：b1=D14011=0.74×10.663×0.96=0.29m，取b1=0.3m。 (2-11)选取叶道入口前截面气流充满系数1=0.96叶道入口前速度为：c1m'=QnD1b11v=1

8、0.833×0.7×0.3×0.96×0.98=17.46m/s (2-12)tan1'=c1m'u1=17.4643.96=0.397 (2-13)从而可得：1'=21.8°，确定b1=25°验算进口气流充满系数：1=1-Z1D1sinb1=1-12×0.003×0.7×sin40°=0.96，与假设相符，故取入口边宽度为0.3m6.确定叶片数：由公式确定叶片数Z=D1+D2D2-D1sinb2+b12 (2-14)式中=0.5+1.7sinb2=0.5+1.7sin4

9、0°=1.593于是，Z=×1.593×0.7+1.21.2-0.7×sin40+252=11.22，确定叶片数为127.确定叶轮出口流量系数r2：r2=-b2236000+b2187+0.045=-40236000+40187+0.045=0.303 (2-15)8.确定周速系数u2：滑移系数根据公式：=1-Zsinb2=1-12×sin40°=0.832 (2-16)周速系数：u2=-r2cotb2=0.832-0.303×cot40°=0.47 (2-17)9.确定叶轮的出口宽度：取叶片厚度为：=3mm出口气

10、流充满系数：2=1-Z2D2sinb2=1-12×0.003×1.2×sin40°=0.985 (2-18)出口宽度：b2=QvD22r2u2=10.833×1.2×0.985×0.303×77.14=0.125m (2-19)10.确定轴功率：P=QVPt=10.833×30000.87=37.36Kw (2-20)其中按照经验选取全压效率h=0.9，总效率=0.87。三、 离心通风机型线绘制Rb=R22-R122R2COSb2-R1COSb1=0.62-0.3522×（0.6×CO

11、S40°-0.35×COS25°）=0.833m (3-1)OM=Rb2+R22-2RbR2cosb2=0.3742+0.62-2×0.833×0.6×cos40°=0.537m (3-2)按照几何关系画出叶片型线：四、离心通风机蜗壳设计计算：1.蜗壳宽度：由公式计算：B=ns/5.5420.3D2=54.15/5.5420.3×1.2=0.58m (4-1)2.计算蜗壳张开度A：A=r22m+2m2+43m3 (4-2)m=Qv2Bu2u2r2=10.8332×0.58×77.14×

12、0.47×0.6=0.431 (4-3)A=0.6×2×0.431+2×0.4312+43×0.4313=0.804m 3.四个小正方形边长：a=r2m4+7m216+37m396=0.132m (4-4)b=r2m4+5m216+19m396=0.109mc=r2m4+3m216+7m396=0.089md=r2m4+m216+m396=0.072m4.四个圆弧半径R：Ra=r21+7m4+25m216+91m396=1.272m (4-5)Ra=r21+5m4+13m216+35m396=1.031mRa=r21+3m4+5m216+9m3

13、96=0.833mRa=r21+m4+m216+m396=0.672m5.蜗壳出口长度C：一般C=1.31.4A，此处取C=1.1m。6.蜗舌设计：舌尖圆角半径r'=0.030.06D2=0.036m0.072m取r'=0.05m。径向间隙t=(0.050.1) D2=0.06m0.12m，取为0.8m7.绘制蜗壳：轴流式通风机一、轴流通风机介绍1.轴流式通风机简介 轴流式风机，就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式运行风机。轴流式风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，它不同于一般的风机，它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就

14、是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域。2.轴流式通风机的构成 轴流式通风机主要由轮毂、叶片、轴、外壳、集风器、流线体、整流器、扩散器。以及进风口和叶轮组成。进风口由集风器和流线体组成，叶轮由轮毂和叶片组成。叶轮与轴3固定在一起形成通风机的转子，转子支承在轴承上。当电动机驱动通风机叶轮旋转时，就有相对气流通过每一个叶片。3.轴流式通风机的分类·按材质分类:钢制风机 玻璃钢风机 塑料风机 PP风机 PVC风机 铝风机 不锈钢风机等等·按用途分类：防爆风机 防腐风机 防爆防腐风机等类型。·按使用要求分类：管道式 壁式

15、岗位式 固定式 防雨防尘式 电机外置式等。4.轴流式通风机的通途轴流式风机具有结构简单,稳固可靠、噪声小、功能选择范围广等特点。可用于冶金、化工、轻工、食品、医药及民用建筑等场所通风换气或加强散热之用.若将机壳去掉,亦可用做自由风扇,也可在较长的排气管道内间隔串联安装,以提高管道中的风压。二、叶轮的主要参数确定1.比转速的确定由于本次设计的叶轮参数为：流量：12m3/s，风机全压：560Pa，转速：1000rpm。所以比转速为：ns=5.54nqv4(1.2PtF)=5.54×1000×124(1.21.26×560)=172.92 (2-1)2.级型式的确定由于

16、没有要求风机的性能调节，所以选用R+S型的轴流式风机。3.全压系数和全压效率的初步确定根据比转速和全压效率、全压系数之间的关系，查轴流式通风机实用技术图4-1和4-3得到：全压系数t=0.33 ，全压效率t=0.86。4.确定叶轮直径由上面的到的数据知：D=24.65nPtFt=24.6510005600.86=11.02m (2-2)圆整，取D=1.1m5.确定叶顶圆周速度叶顶圆周速度：ut=Dn60=×1.1×100060=57.57m/s (2-3)6.确定流量系数按照公式计算流量系数：=qvD24ut=12×1.124×57.57=0.22 (2

17、-4)7.用公式计算全压系数按照公式计算全压系数：t=PtF12ut2=56012×1.26×57.572=0.22 (2-5)8.理论全压系数的确定理论全压系数：t,th=tt=0.2680.86=0.312 (2-6)9.确定电动机功率由功率的计算公式得：PkPtFqv1000t=(1.051.10)×560×121000×0.86=8.208.60Kw (2-7)选取电动机功率为8.5Kw10.确定叶轮毂比dh和轮毂直径dh查轴流式通风机实用技术图4-6得到：当比转速为172.92时，可以取轮毂比为0.55。又由4-2知，当t=0.20.

18、4时，轮毂比在0.50.6之间，所以0.55是符合要求的。由此得到轮毂直径: dh=dh×D=0.605m (2-8)11.通风机的轴向速度通风机的轴向速度可以由公式求得：cz=qv4D2(1-dh2)=124×1.12×(1-0.552)=18.11m/s (2-9)则得到通风机的无因次轴向速度为：cz=czut=18.1157.57=0.315 (2-10)12.确定叶片截面将整个叶片分为五个计算截面，其中相对平均半径为：rm=1+dh22=1+0.5522=0.807 (2-11)其余截面的面积可以由下面的公式计算： r=D2(i-1)(1-dh2)N-1+

19、dh2 (2-12)13.叶片数确定根据轮毂比为0.55查表选择叶片数为Z=12。三、叶轮的气流参数计算（一）等环量计算1.选择计算截面截面的面积可以由下面的公式计算：r1=D2(1-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.3025m (3-1-1)r2=D2(2-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.3798m r3=D2(3-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.4439m r4=D2(4-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.4998m r5=D2(5-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.55m 2.计算扭速Cu按照以下公式计算扭速：cu1=PtFu=5601.26×u1

20、15;0.86=16.32m/s (3-1-2)cu2=PtFu=5601.26×u2×0.86=13.00 m/s cu3=PtFu=5601.26×u3×0.86=11.12 m/s cu4=PtFu=5601.26×u4×0.86=9.88 m/s cu5=PtFu=5601.26×u5×0.86=8.98 m/s 3.计算w1与轴向夹角1'按照以下公式计算角度：1-1' =arctan(u1/cz)= 60.255° (3-1-3)1-2' =arctan(u2/cz)=

21、65.560° 1-3' =arctan(u3/cz)= 68.739° 1-4' =arctan(u4/cz)= 70.913° 1-5' =arctan(u5/cz)= 72.543° 4.计算w2与轴向夹角2'按照以下公式计算角度：2-1' =arctan(（u1-cu2）/cz）=40.260° (3-1-4)2-2' =arctan(（u2-cu2）/cz）=55.900° 2-3' =arctan(（u3-cu2）/cz）=62.860° 2-4'

22、=arctan(（u4-cu2）/cz）=66.890° 2-5' =arctan(（u5-cu2）/cz）=69.559° 5.计算扭转角按照以下公式计算扭转角：1=1-1'-2-1'=19.995° (3-1-5)2=1-2'-2-2'=9.660° 3=1-3'-2-3'=5.879° 4=1-4'-2-4'=4.023° 5=1-5'-2-5'=2.984° 6.叶片稠度t/l按照以下公式计算叶片稠度：(tl)1=1.03cot1

23、*-cot2*-23=0.473 (3-1-6)(tl)2=1.03cot1*-cot2*-23=0.757 (tl)3=1.03cot1*-cot2*-23=0.996 (tl)4=1.03cot1*-cot2*-23=1.217 (tl)5=1.03cot1*-cot2*-23=1.405 7.最大相对厚度最大相对厚度的选择均为l=0.18.查图选择相应参数查流体机械原理图6-25选k，得出结果是各个截面的值均为1。同上查图6-25选(i0)10-(0)10，得到的结果记录在表-1中。 同样可以在书中上查图6-27选1-m+n ，结果同样记录在表-1中。9.选择冲角i由NACA统计数据给出

24、的范围，选择冲角i=0°。10.计算翼型弯曲角由角度之间的关系，带入修正值可得：1=1-k (i0)10-(0)101-m+n=19.57° (3-1-7)2=2-k (i0)10-(0)101-m+n=12.42° 3=3-k (i0)10-(0)101-m+n=9.39° 4=4-k (i0)10-(0)101-m+n=9.65° 5=5-k (i0)10-(0)101-m+n=12.28° 11.计算叶片安放角b按照上面计算的角度b1=1-1'-i-12=50.47° (3-1-8)b2=1-2'-i-

25、22=59.35° b3=1-3'-i-32=64.05° b4=1-4'-i-42=66.09° b5=1-5'-i-52=66.40° 12.计算叶片翼型弯度c10在NACA统计数据之中，还有一个与相关的数据，翼型弯度c10由公式：c10-1=9.066tan14=0.776 (3-1-9)c10-2=9.066tan24=0.492 c10-3=9.066tan34=0.371 c10-4=9.066tan44=0.382 c10-5=9.066tan54=0.486 13.叶片气流参数及叶片几何尺寸计算表 表-1 等环量设

26、计数据项目及公式单位计算截面备注12345rm0.30250.37980.44390.49980.55Czm/s18.1118.1118.1118.1118.11u=2rn/60m/s31.6639.7546.4652.3157.57Cum/s16.3213.0011.129.888.981'=arctan(u/cz),w1与轴向夹角(°)60.25565.56068.73970.91372.5432'=arctan(u-cu2)/cz),w2与轴向夹角(°)40.26055.90062.86066.89069.559=1'-2'(°

27、;)19.9959.6605.8794.0232.984tl=1.03cot1*-cot2*-230.473 0.757 0.996 1.217 1.405 l/t2.112 1.322 1.004 0.822 0.712 l (t=2××r/Z)m0.334 0.263 0.233 0.215 0.205 /l 最大相对厚度(选取)0.10.10.10.10.1查流体机械原理图6-25选k 11111同上查图6-25选(i0)10-(0)10 6.103.452.501.901.51同上查图6-27选1-m+n0.710.500.360.220.12i(°)00

28、000=-k (i0)10-(0)101-m+n(°)19.57 12.42 9.39 9.65 12.28 b=1'-i-2(°)50.47 59.35 64.05 66.09 66.40 c10=9.066tan(4)0.776 0.492 0.371 0.382 0.486 （二）变环量计算1.选择计算截面截面的面积可以由下面的公式计算：r1=D2(1-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.3025 (3-2-1)r2=D2(2-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.3798 r3=D2(3-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.4439 r4=D2(4-1)

29、(1-dh2)5-1+dh2=0.4998 r5=D2(5-1)(1-dh2)5-1+dh2=0.55 2.计算扭速Cu叶轮的平均半径rm=rt×rm=0.55×0.807=0.444m按照变环量设计：平均半径处的扭速：cum=PtFtDmn60=5601.26×0.86××0.888×100060=9.88m/scum×rm=const=5.59，而cu=cum×rmr,此处取=0.7按照以下公式计算扭速：cu1=cum×rm0.7r10.7=12.92m/s (3-2-2)cu2=cum×r

30、m0.7r20.7=11.01m/s cu3=cum×rm0.7r30.7=9.87m/s cu4=cum×rm0.7r40.7=9.08m/s cu5=cum×rm0.7r50.7=8.49m/s 3.计算w1与轴向夹角1'按照以下公式计算角度：1-1' =arctan(u1/cz)= 60.227° (3-2-3)1-2' =arctan(u2/cz)= 65.507° 1-3' =arctan(u3/cz)= 68.701° 1-4' =arctan(u4/cz)= 70.901°

31、; 1-5' =arctan(u5/cz)= 72.538° 4.计算w2与轴向夹角2'按照以下公式计算角度：2-1' =arctan(（u1-cu2）/cz）=45.985° (3-2-4)2-2' =arctan(（u2-cu2）/cz）=57.784° 2-3' =arctan(（u3-cu2）/cz）=63.662° 2-4' =arctan(（u4-cu2）/cz）=67.269° 2-5' =arctan(（u5-cu2）/cz）=69.746° 5.计算扭转角按照以

32、下公式计算扭转角：1=1-1'-2-1'=14.242° (3-2-5)2=1-2'-2-2'=7.723° 3=1-3'-2-3'=5.039° 4=1-4'-2-4'=3.632° 5=1-5'-2-5'=2.792° 6.叶片稠度t/l按照以下公式计算叶片稠度：(tl)1=1.03cot1*-cot2*-23=0.777 (3-2-6)(tl)2=1.03cot1*-cot2*-23=1.027 (tl)3=1.03cot1*-cot2*-23=1.222 (

33、tl)4=1.03cot1*-cot2*-23=1.388 (tl)5=1.03cot1*-cot2*-23=1.529 7.最大相对厚度最大相对厚度的选择均为l=0.18.查图选择相应参数查流体机械原理图6-25选k，得出结果是各个截面的值均为1。同上查图6-25选(i0)10-(0)10，得到的结果记录在表-2中。 同样可以在书中上查图6-27选1-m+n ，结果同样记录在表-2中。9.选择冲角i由NACA统计数据给出的范围，选择冲角i=0°。10.计算翼型弯曲角由角度之间的关系，带入修正值可得：1=1-k (i0)10-(0)101-m+n=18.93° (3-2-7

34、)2=2-k (i0)10-(0)101-m+n=13.06° 3=3-k (i0)10-(0)101-m+n=10.48° 4=4-k (i0)10-(0)101-m+n=9.20° 5=5-k (i0)10-(0)101-m+n=8.70° 11.计算叶片安放角b按照上面计算的角度b1=1-1'-i-12=50.76° (3-2-8)b2=1-2'-i-22=58.98° b3=1-3'-i-32=63.46° b4=1-4'-i-42=66.30° b5=1-5'-i-52=68