25轴流式通风机解析

§2.5 轴流式通风机 一、轴流式通风机的工作原理
1、组成：叶轮、轴、进风口、前流线体、圆筒形外壳、整 流器、锥形扩散器等。
轴流式通风机结构示意图 1-工作轮；2-叶片；3-轴；4-外壳；5-进风口；6-前流线体；7-整流器；8-扩散器
2、工作原理
当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u 移动。处于叶片迎 面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背面的气体静 压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动， 于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区 “吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。
0.01～0.06之间。
（二）轴流式通风机分类和型号 1、分类
（1）按布置形式分：立式、卧式和倾斜式 （2）按压力分：低压轴流式通风机（风压不超过1KPa）
中压轴流式通风机（风压为1-3KPa） 高压轴流式通风机（风压3-15KPa） 2、型号意义
• BDK65-8-No24
B——防爆型 D——对旋结构 K——矿用 65——轮毂比0.65 8——配用8级电机 No24——机号为24，叶轮直径为2400mm
三、轴流式通风机的构造及反风装置 （一）结构
一般矿用轴流式通风机的主要气动部件有叶轮、导叶（前导叶、中导 叶、后导叶）、外壳、进风口（集流器、疏流罩）以及出口处的扩散器。
1、叶轮是风机的主要部件，决定着风机性能的主要因素是风机翼型、 叶轮外径、外径对轮毂的比值（轮毂比）和叶轮转速。适用于叶轮矿用通 风机的翼型、CLARK—Y翼型和RAF—6E翼型等。叶轮外径和风机轴转速决 定圆周速度，直接影响到风机全压。轮毂比与风机比转数有关。一般说来 ，轮毂比大时，轴向速度Ca增大，叶片数目z和叶片相对宽度b/l（b为弦 长，l为叶展）也相应增大，风机的风压系数提高；反之，轮毂比小，多 数取0.6，风压系数也较低。叶轮叶片安装角直接影响旋绕速度的增量， 影响风机全压。通常，可在10～45°范围内调整。
3、进风口（集流器和整流罩）
作用是使气流顺利地进入风机的环行入口信道，并在叶轮入口处， 形成均匀的速度场。目前，矿用通风机集流器型线为圆弧形，疏 流罩的型面为球面或椭球面。
4、扩散器
作用是把风机出口动压的一部分转换为静压，以提高风机的静效 率。一般由锥形筒芯和筒壳组成，装在风机出口侧。
5、外壳
风机外壳呈圆筒形，重要的是叶轮外缘与外壳内表面的径向间隙 应尽可能地减小。通常 （s—径向间隙，l—叶片展长）在
二、轴流式通风机的特性曲线
（一）轴流式通风机叶轮中气流的运动及速度三角形 1、气流在叶轮中的流动 （1）基元环 （2）翼栅 将基元环展开成平面后，成为直列翼栅。 栅距：翼栅中的相邻叶片间的间距，以“t”表示。 栅稠：弦长与栅距之比。栅稠在外缘处最小并向轮毂处逐渐增大。 安装角：叶片弦长与栅出口边缘线的交角，以“θ ”表示。通常以叶根处 安装角标志叶轮叶片安装角。
离心式风机最高效率比轴流式高，但平均效率低于轴流式； 4）通风机调节方面
轴流式风机调节方法多，经济性好；离心式பைடு நூலகம்差。 5）特性方面
轴流式通风机特性曲线陡斜，适用于矿井阻力变化大而风量变化不大的矿井；离心 式则相反； 6）启动方式
轴流式风机启动时可关闭闸门也可不关，启动负荷变化不大；离心式风机必须关闭 闸门启动，以减小启动负荷。
3、离心式通风机与轴流式通风机的比较
1)风流方向 离心式通风机中的空气沿轮的轴向进径向出，轴流式通风机中的空气沿轮的轴向
进轴向出。 2）结构方面 ①轴流式风机比旧式离心风机结构尺寸小，重量轻；与新型离心式风机相比则差不多； ②轴流式风机结构复杂，维修较困难； ③轴流式风机噪声大，需安装消声措施； 3）效率方面
因此，在其它条件相同的情况下，轴流式风机 的静压要低于离心式通风机。
3、气流速度和压力沿叶片高度分布
=常数，扭曲状
（三）轴流式通风机理论压头特性 1、理论压头特性 利用出口三角形的速度关系
在
= 常数情况下 ，
可以用叶轮外缘处的参数代换任意半径处的参 数。以下缀“R”表示外缘参数，则有：
2、静压与动压的分配
抽出式对旋轴流式通风机
• BD-Ⅱ-8No28
B——防爆型 D——对旋结构 Ⅱ——改进型 8——配用8级电机 No28——机号为28，叶轮直径为2800mm
• 70B2—11No18D
70——轮毂比为0.7 B——机翼型不扭曲叶片 2——叶型为第二次设计 1——第一个1表示叶轮级数为1级 1——第二个1表示风机结构为第一次设计 No18——通风机机号，即叶轮直径为1800mm D——传动方式
四）轴流式通风机实际特性 1、轴流式通风机的损失 （1）气流在进入叶轮前由于进风部件阻力而形成的损失； （2）气流在叶轮中由于翼型的阻力和叶片与外壳间的缝隙而 形成的损失； （3）气流由叶轮脱出时由于气流的旋流而造成的损失； （4）在叶轮后面的通流部件中气流转向和能量转换的损失； （5）传动时的机械损失。 2、实际特性曲线（图8-6、7） 它的特点是在曲线上出现了马鞍形区域。
2、导叶
前导叶 某些风机设有前导叶，用以控制进入叶轮的气流方向，达到调节 特性的目的。此导叶可分为两段，头部固定不动，尾部可以摆动。这样， 外界气流可以较小的冲击进入前导叶，而后改变方向进入叶轮。 中导叶 在多级轴流式通风机中级间设置。它的作用是将前级叶轮的流出 气流方向，转为轴向流入后级叶轮。 后导叶 作用是将最后一级叶轮的出流方向转为接近轴向流出。剩余的旋 绕速度使气流不仅沿轴向，而且是沿螺线方向在扩散器中流动，有利于 改善扩散器的工作。 注意： （1）导叶的形式 以前多采用圆弧形叶片。现在多采用机翼形叶片，中、 后导叶还采用扭曲机翼形叶片。 （2）导叶的数目（前导叶、中导叶、后导叶）应与叶轮叶片数互为质数， 以避免气流通过时产生同期扰动。
（二）轴流式通风机基本方程式
1、理论压头（风压）
不考虑任何损失的情况下，翼栅输入的功率 △P等于输出功率：
按照动量矩定理，在稳定流动中，单位时间内
气流动量矩的变化量等于同一时间的外力对同一轴 线的外力矩。则：
如叶轮加装前导叶时，产生强迫旋绕，这时 （当c1u与u同向时取“-”，c1u与u反向时取“+”） 2、基本方程式的能量意义