离心通风机设计讲解

离心通风机选型及设计TOC\o"1-5"\h\z.引言 .(1).离心式通风机的结构及原理 (3)\o"CurrentDocument"离心式风机的基本组成 (3)\o"CurrentDocument"离心式风机的原理 (3)\o"CurrentDocument"离心式风机的主要结构参数 (4)\o"CurrentDocument"3离心风机的选型的一般步骤 (5)\o"CurrentDocument".离心式通风机的设计 (5)\o"CurrentDocument"通风机设计的要求 (5)设计步骤 (6)叶轮尺寸的决定 (6)\o"CurrentDocument"离心通风机的进气装置 (13)蜗壳设计 (14)\o"CurrentDocument"参数计算 (20)\o"CurrentDocument"离心风机设计时几个重要方案的选择 (24)\o"CurrentDocument".结论 (25)\o"CurrentDocument"附录 (25)在叶轮进口处如果有退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4="叫在叶轮进口处如果有退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4="叫4，而进风口面积为三D；4 ，令4为叶轮进口速度的变化系数，故有:由此得出:r="4=考虑到轮毂直径引起面积减少，则有:*即一/打*…)在加速20%时,即C,a=q/4.84其中：‘‘产由水力学计算可以知道，叶道中的损失与速度的平方成正比，即明 2”。为此选择在一定的流量和转速条件下合适的，以使为最小。'首先讨论叶片厚度的影响。由于叶片有一定厚度 》；以及折边的存在，这样使进入风机的流速从增加至，即： V：,，：叶片厚度和进出口的阻塞系数计算用弓和弓分别表示进出口的阻塞系数:"_7rD}b-Zb1力!Sin-2264§邛］八月 霭口由式中为节距，'ib为切向叶片厚度7dx上…式1+3勺二—；—同理那么进出口的径向速度为：Q由TrDrhjr/J上C_品Q由TrDrhjr/J上/明"]当气流进入叶轮为径向流动时,一「,那么：当气流进入叶轮为径向流动时,r（Q由丫（门笈V0、

%=一旦一+——D：1冠% （60）为了使最小，应选用适当的。总之在中间值时，使最小，即

考虑到进口20%加速系数，及轮毂的影响*^<^闿邛口M毛;Q-好16口求极小值，得出的优化值为：出口直径不用上述类似的优化方法，只要选用合适 R注的即可:与和=等?仅聿4 240A=J 即：'. 」也可以根据马/口，求出炉［一2中父锣】（亍）3-4bl三.进口叶片角-4.径向进口时的为优化值，且均布,同一样，根据为最小值时，优化计算进口叶片角 B理""。当气流为径向进口时,，且均布,那么从进口速度三角形（令进口无冲击 吁阿雪陶盟吸=还/Cb响.艮-QJ（砌GmJ代入值后得出值，最后得出： 1■*（更y——净 L__6。值I（1」p）6/阿。/%

域= 吟& (3-5)9。%(1-y)Q射匹幼为(3-5)州n=U求极值，即即=35:纾(3-6a)这就是只考虑径向进口时的小优化值。把(3-6a)式代入(3-4a)至(3-4d)式:光心式-式-v)n(3-6b)进而当『二0后=121lo时:(3-6c)(3-6c)伊=1.702或者:(3-6d)或者:.当叶轮进口转弯处气流分布不均匀时 %的优化值。图3-4,叶片进口处速度分布不均匀，在前盘处速度大小图3-4,叶片进口处速度分布不均匀，在前盘处速度大小为和，比该面上的平均值要大，设G店2二kCl/nmax"imaKGm60那么，一 口；「•，3'''/；・，60此外:900^(1-7)-^=0当次四月时:(3-7a)

1t-i进而采用近似公式：I角比小一些。如下表所示:其中为叶轮前盘叶片进口处的曲率半径。计算出来的角比小一些。如下表所示:35.26’■1:0.20.41.02.03.04.0:0.9520.880.740.580.4720.424”.:那么' 〃 （3-7b）式中P1A为％的平均值。图3-4叶片进口处和分布不均匀图3-5进口速度三角3.当气流进入叶片时有预旋，即,"。由图3-5进口速度三角形可以得出:叫s明集1/二城短Q* 1 1 900/（1—了）Sinp}A（CospiA+Sinfi]A/tga}f求极值后：,"_31iV1 1' 2 /2g（2-8a）可以看出当气流偏向叶轮旋转方向时（正预旋）， 将增大，同时得到:乌二J240号】—匏十的J四四\竟环（1—产）初九4.叶轮的型式不同时必有所区别般推荐叶片进口角2”稍有一个较小的冲角。后向叶轮中叶道的摩擦等损失较小， 此时自月的选择使叶轮进口冲击损失为最小。R=15〜底般后向叶轮：口3对于前向叶轮，由于叶道内的分离损失较大，过小的进口安装角导片弯曲度过大， 分离损失增加。较大的安装角虽然使进口冲击损失加大，但是流道内的损失降低，两者比较，效率反而增高。般前向叶轮：**4060当时甚至。 忆）155〜160,四、＞60^m=90’4.2.2离心通风机的进气装置离心通风机的进气装置位置a）他箱形占）图锥形0）孤曲 建毙琳*）亚茴野/＞惮孤/离心通风机的进气形状进气室进气室一般用于大型离心通风机上。倘若通风机进口之前需接弯管，气流要转弯，使

叶轮进口截面上的气流更不均匀， 因此在进口可增设进气室。进气室装设的好坏会影响性能:.进气室最好做成收敛形式的，要求底部与进气口对齐。FF.进气室的面积与叶轮进口截面之比 」"4二£=1,75『2.0耳all八一般为矩形，匕23为最好。3.进气口和出气口的相对位压，对于通风机性能也有影响。时为最好，时最差。a=90ca=\Wc二，进气口进气口有不同的形式。

一般锥形经筒形的好，弧形比锥形的好，组合型的比非组合型的好。例如锥弧型进气口的涡流区最小。此外还注意叶轮入口的间隙型式，套口间隙，比对口间隙形式好。三，进口导流器若需要扩大通风机的使用范围和提高调节性能，可在进气口或进气室流道装设进口导流器，分为轴向、径向两种。可采用平板形，弧形和机翼型。导流叶片的数目为 Z=8~12。离心通风机的进气导叶4.2.釉曷壳设计离心通风机蜗壳一，概述蜗壳的作用是将离开叶轮的气体集中，导流，并将气体的部分动能扩压转变为静压。目前离心通风机普遍采用矩形蜗壳，优点是工艺简单适于焊接，离心通风机蜗壳宽度 B比其叶轮宽度大得多，则气流流出叶轮后的流道突然扩大，流速骤然变化。 如图所示，为叶轮出口后的气流速度， 为其气流角（分量为和），蜗壳内一点的流速为 c,分量为和，cc为气流角，半径为r.cc为气流角，半径为r.,基本假设:成正1',蜗壳各不同截面上所流过流量与该截面和蜗壳起始截面之间所形成的夹角成正比:(3-29)2,由于气流进入蜗壳以后不再获得能量，气体的动量矩保持不变。(3-30)三，蜗壳内壁型线:离心通风机蜗壳内壁型线。气明A离心通风机蜗壳内壁型线。气明A根据上述假设，蜗壳为矩形截面，宽度 B保持不变，那么在角度中的截面上的流量为(3-31)代入式（3-30）后:(3-32)上式表明蜗壳的内壁为一对数螺线，对于每一个，可计算，连成蜗壳内壁。

可以用近似作图法得到蜗壳内壁型线。实际上，蜗壳的尺寸与蜗壳的张度A的大小有关4f。一百令按备函数展开：(3-33)/=^[1+呻心+ +9(加p")3+…〕(3-33)其中 E，,；4=%_马=以擅'+<(^^)%](摆吠>+，臼那么 (3-34a)系数m随通风机比转数而定，当比转数为%=11，8~12,6时，(3-34)式第三项是前面两项的10%,当时仅是1%。为了限制通风机的外形尺寸，经验表明，对低中比转数的通风机，只取其第一项即可:取其第一项即可:(3-34b)则得(3-35)旗&：式(3-35)为阿基米德螺旋线方程。在实际应用中，用等边基方法，或不等边基方法，绘制一条近似于阿基米德螺旋线的蜗壳内壁型线，如图 3-22所示。由式(2-34)得到蜗壳出口张度A(3-36)般取，具体作法如下：Q*(065~0,75)4先选定B,计算A[式(3-36)],以等边基方法或不等边基方法画蜗壳内壁型线。四，蜗壳高度B蜗壳宽度B蜗壳宽度B的选取十分重要。一般维持速度与& 在一定值的前提下，确定扩张当量面积的。若速度过大，通风机出口动压增加，速度过小，相应叶轮出口气流的扩压损失增加，这均使效率下降。 ；_ 、R=AxB如果改变B,相应需改变A使"一不变。当扩张面积不变情况，从磨损和损失角度,

B小A大好，因为B小，流体离开叶轮后突然扩大小，损失少。而且A大，螺旋平面通道大,对蜗壳内壁的撞击和磨损少。般经验公式为:1.2.下丁皿一、+（口~Q，06）包20.32.低比转数取下限，高比转速取上限。B=B=3.口为叶轮进口直径，系数：1三口，"口，9五，蜗壳内壁型线实用计算A且=一以叶轮中心为中心，以边长 4作一正方形。为等边基方。以基方的四角为圆心分别以为半径作圆弧ab,bc,cd,de,而形成蜗壳内壁型线。其中£二（1.0~1,。如与二£十；、(3-37)O(3-37)H用二石十:工O等边基方法作出近似螺旋线与对数螺线有一定误差，当比转速越高时，其误差越大。可采用不等边。方法不同之处，做一个不等边基方：司=0」4%=0.1166A=0.13334氏=015/不等边基方法对于高比转速通风机也可以得到很好的结果。

图3-22等边基方法图图3-22等边基方法图3-23不等边基方法六，蜗壳出口长度C,及扩压器蜗壳出口面积。一般 ''；：F上二1,3〜L4鼻(3-38)或।心||：1'可适当加大。往往蜗壳出口后设一扩压器， 如图3-24出口扩压器角度为佳。为了减少总长度,可适当加大。8=6口〜洋8=10-12,图3-24出口扩压器七.蜗舌蜗壳中在出口附近常有蜗舌，其作用防止部分气体在蜗壳内循环流动，蜗舌附近的流动较为复杂，对通风机的影响很大。蜗舌分三种：平舌，浅舌，深舌。当Q<Q正常，蜗壳内气流仪变小，使一些风量不进入出口而重新流向蜗壳。当Q>Q正常时，流动偏向出口在舌部出现涡流及低压， 使通风机性能变坏。下降，功率N加大,一般蜗舌头部的半径取I二二0.03〜0.062蜗舌与叶轮的间隙t一般取—=0,05~0.10以 i…" （后向叶轮）一门在小、-0.07—0,15（刖向叶轮）t过小在大流量时会升高一些，但 △耳厅下降，噪音加大。t过大，噪音会低一些，但及加下降。蜗壳出口蜗舌4.2.4参数计算1.根据给定的设计参数Q,,求其比转速，即△「风设计时转速n可能未给，先初定，然后确定通风机的类型及叶片型式：ns=2.7~12前向叶片离心式ns=3.6~16后向叶片离心式ns>16~17双吸入式并联离心式ns=18~36轴流式2.初步选择叶片出口角瓦总:一般后向叶轮叶片出口角 范围为，最好。机翼型叶片时效率较高。35260mA42呢L45中与仇成线性关系。W=000787况/+0,6。-『=0.00394©+0,30或：

7工・叶加97C-8€.70,能*旷d口"揄血・=0.6~0.8强后向叶片，给出口，计算:7工・叶加97C-8€.70,能*旷d口"揄血・=0.6~0.8强后向叶片，给出口，计算:=0.8~1.2后向叶片=1.2~1.4径向叶片=1.4~2.4前向叶片.确定出口半径D26。f_n= ,p为极对数。,p为极对数。.确定进口的直径D1（例如/=0，,=时为式（3-6c））:~=1194痴为此先算外8”AQW1Q

上式只适用于炉’<0.3后向叶轮,6>0.3的前向叶轮：W马二Q，8~0.95.确定进口直径:.确定叶片数Z:ZZ=&5sin.确定b2和b1：后向叶轮时:=46后向叶轮时:=46式中:%=35~物%=35~物6/的二。,21~025%=48-5。匕#%=0.25^0.28…式1号）对于后向叶轮： 一！对于前向叶轮：ns=4.5~11.7',一」：=0.25~0.35b1=1.2~1.5=0.35~0.5b1=',一」：=0.25~0.35b1=1.2~1.5=0.35~0.5b1=1.5~2.0>0.5b1=2.0~2.5取直平前盘b2=bf锥形前盘时，给定一定的口口,取夕值不要太大。.进口叶片角自浦io.验算全压△/如果偏离太大，修正 和Z值。.叶片绘型.决定蜗壳尺寸(1)计算蜗壳宽度io.验算全压△/如果偏离太大，修正 和Z值。.叶片绘型.决定蜗壳尺寸(1)计算蜗壳宽度B一般经验公式为：5=(13-2.2)^3=(15〜2.岫(o-o.oe)低比转数取下限，高比转速取上限。4为叶轮进口直径，产"0，”0-9(2)计算蜗壳出口A:般取4=(0,65~口,75)5(3)用等基方法或不等基方法计算蜗壳内壁线,（4）决定蜗舌尺寸蜗舌头部半径%=蜗舌头部半径%=0.03~0.06孙«0.05^0,10间隙：/马 （后向叶片）0.07^0.15（前向叶片）0.07^0.15（前向叶片）13.计算功率n=不面也先7其中k为安全系数，方法k=1.15.4.3离心风机设计时几个重要方案的选择 ：⑴叶片型式的合理选择：常见风机在一定转速下，后向叶轮的压力系数中Vt较小，则叶轮直径较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。⑵风机传动方式的选择：如传动方式为A、D、F三种，则风机转速与电动机转速相同；而B、C、E三种均为变速，设计时可灵活选择风机转速。一般对小型风机广泛采用与电动机直联的传动A,,对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方式D、F传动。对高温、多尘条件下，传动方式还要考虑电动机、轴承的防护和冷却问题。⑶蜗壳外形尺寸的选择：蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数风机，可采用缩短的蜗形，对低比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案，此时采用出口扩压器以提高其静压值。⑷叶片出口角的选定：叶片出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用，我们把叶片分类为：强后弯叶片（水泵型）、后弯圆弧叶片、后弯直叶片、后弯机翼形叶片；径向出口叶片、径向直叶片；前弯叶片、强前弯叶片（多翼叶）。（5）叶片数的选择：在离心风机中，增加叶轮的叶片数则可提高叶轮的理论压力，因为它可以减少相对涡流的影响（即增力口K值）。但是,叶片数目的增加，将增加叶轮通道的摩擦损失，这种损失将降低风机的实际压力而且增加能耗。因此，对每一种叶轮，存在着一个最佳叶片数目。（6）全压系数Vt的选定：设计离心风