空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究
试验研究
空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究X
华中科技大学黄宸武区颖达
顺德顺威电器有限公司张吕超
金隆铜业有限公司陈金球
摘要针对影响空调器性能的多翼离心风机的蜗壳型线进行了试验和分析,试验得出了适合于空调器且能获得较优性能的蜗壳型线。该项研究将有助于提高空调器的整体性能并为今后的研究奠定基础。。
关键词空调器多翼离心风机蜗壳型线试验研究
1前言
空调器的噪声和制冷(热)量是倍受关注的两
大性能指标,而多翼离心风机蜗壳是影响这些指
标的主要部件之一,对它进行合理的设计将有助
于提高空调器的整体性能。笔者就此进行试验研
究,尤其是在很少有人研究的蜗壳型线方面,利用
我们能够随时制样进行试验的优越条件,对其进
行了一系列的试验和比较。
2常规设计理论
(1)蜗壳径向截面的流量应符合公式
Q H=Q H P360
(2)蜗壳内流的动量矩相等(忽略气流与壁面
的摩檫)
C u R=C c2u R2=常数
(3)蜗壳内壁型线
Q H=Q R H R2B d RC u=BC c2u R2ln(R H P R2)
令:a=Q P(360BC c2u R2)
得:R H=R2e a H
=R2[1+a H+(a H
2!
)2+(
a H
3!
)3+,]
式中Q H)))与蜗壳起始截面夹角为H处截面
的风量
Q)))蜗壳的出口风量
H)))与起始截面的夹角
C u)))蜗壳在半径为R截面上的气流圆
周分速度
C c2u)))叶轮外径R2截面上的气流圆周
分速度
B)))蜗壳宽度
R H)))与蜗壳起始截面夹角为H处的型
线半径
上式为一条对数螺旋线。
图1不同蜗壳型线比较
3常用蜗壳型线
6流体机械2001年第29卷第12期X收稿日期:2001)07)30
目前,通常使用的蜗壳型线有以下4种:
(1)对数螺旋线R H =R 2e a H
;
(2)阿基米德螺旋线R H =R 2(1+a H );(3)等边基法型线[1]
;
(4)不等边基法型线[1]
。
本次试验采用以上型线的4种蜗壳和空调器多翼离心风机原装蜗壳,5种蜗壳型线如图1所示。
4 试验数据
在保证其它参数相同的前提下,在KF-60L 柜机上对5种蜗壳型线进行试验,试验按照GB P T7725标准,在顺德顺威电器有限公司测试中心
进行,此柜机叶轮的正常工作转速是425r P min,在工作状态配原装蜗壳的风量为78317m 3
P h,噪声为4415dB(A),所测数据如表1、表2和图2图3所示。
表1 不同型线蜗壳的静压P s t 测试数据 (Pa)
风量(m 3P h)不等边基法型线对数螺旋线等边基法型线阿基米德螺旋线原装不等边基法型线250300400500600700800850
471343163911341827181418118-419
451041153815361223161112-111-814
461242173810321123141213-015-619
43134013361830142211815-316-1111
441542184011331223171110-213-818
表2不同型线蜗壳的噪声SPL 与风量Q 测试数据n (r
P min)不等边基法型线对数螺旋线等边基法型线阿基米德螺旋线原装不等边基法型线SPL dB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)SP L
dB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)32537542547550036114014431747114819
6121771112807199121596216
36104010431446164813
5911569319790168901793917
35184012431447114816
6031569318789128941694019
35174010431446174816
5901168112773168651091312
37134110441547184912
5901268519783178821692918
回归方程
Y =14147+010359X Y =15152+010350X Y =13184+010372X Y =12190+010392X Y =16182+010350X
图2 不同型线蜗壳的P st ~Q 曲线
5 试验结果分析
图3 不同蜗壳型线SPL ~Q 曲线
(1)从测试数据看,无论是P st 与Q 数据,还是
SP L 与Q 数据都是不等边基法型线蜗壳最优,至
少可以说明空调器多翼离心风机蜗壳的最优型线并不是按设计理论得出的对数螺旋线。笔者认为产生这种结果的原因是由于空调器受空间的限制
7Vol.29,No.12,2001 FLUI D MAC HI NERY
而致使蜗壳出口张开度A普遍偏小,使得气流与壁面的冲击和摩擦产生的损失不可忽略。并导致在相同风量时其噪声要比A值大一些的蜗壳高;但相同转速时风量小。在实际工作中经常遇到这种情况,因此建议设计者在尺寸允许的范围内,将蜗壳出口的张开度A值尽量取大。
(2)实际上在确定了出口张开度A、蜗壳型线和蜗舌偏角B+D后蜗舌,蜗舌的间隙也就确定了。试验表明并不是间隙越大噪声就越低,相反,在此试验中,蜗舌间隙从小到大的顺序是:不等边基法)对数螺旋线)等边基法)阿基米德螺旋线)原装不等边基法,以风量800m3P h时为例,其噪声由低到高的次序正好是蜗舌间隙从小到大的顺序。当然,随着风量的变化,它们的次序会发生改变,也就是说在每一工作点应有一个最佳的蜗舌间隙,此机的蜗舌间隙与叶轮外径的比值在4%左右较佳,这与文献[1]推荐的取值7%~15%相差较远;另外,蜗舌尖部圆弧半径r的大小对风机的气动性能无明显影响,但对噪声的影响不能忽视[2],蜗舌尖部的圆弧半径与叶轮外径的比值在10%左右较佳,这与文献[1]推荐的取值3%~ 6%也相差较远,因此可以再一次说明工业上的经验数据已不能适合于空调风机,对其进行研究很有意义。
(3)型线对空调器的性能有较大影响,从表2数据和图3曲线可以发现,阿基米德螺旋线的SP L~Q曲线斜率最大,说明它对性能的敏感性较大,其它型线的敏感次序是:等边基法)不等边基法)对数螺旋线与原装不等边基法。
(4)同是不等边基法得出的型线,如:此试验的不等边基法型线和原装不等边基法型线,其性能相差甚大,这是因为不等边基方四角中心的尺寸取值不同,引起了型线的差异,原装不等边基型线的不等边基的边长小于按文献[1]推荐的取值,显然此处以文献[1]推荐的取值为佳。但它是否为最佳,还有待进一步研究。
6结论
(1)试验表明,空调器多翼离心风机蜗壳的设计不能完全引用工业风机的设计方法和经验数据;
(2)蜗壳型线对空调器的性能有较大影响,在本次KF-60L柜机的试验中,蜗壳型线以不等边基法型线最佳,不等边基边长的取值按文献[1]推荐,但是否具有共性,还有待进一步研究;
(3)与原机工作状态相同风量时,配不等边基法型线蜗壳的噪声比原机噪声降低近2dB(A),说明了原装蜗壳型线并非最佳,因此仅从蜗壳型线上考虑还大有改善风机性能的余地;
(4)蜗舌间隙受蜗壳出口张开度、型线和蜗舌偏角的制约,并不是蜗舌间隙越大,性能就越好。
参考文献
1李庆宜1通风机1机械工业出版社,1981
2单希壮1空调器室内柜机噪声的空气动力学分析1噪声与振动控制,2000;(3)
作者简介:黄宸武,男,35岁,高级工程师,在读硕士,主要从事空调器离心风机、轴流风机和贯流风机的研究开发工作。通讯地址:528305广东省顺德市容桂镇顺德顺威电器有限公司。
(上接第29页)
5高秀峰1涡旋压缩机齿型修正及排气孔研究1西安交通大学博士学位论文,2000
6高秀峰等1涡旋齿端不等B角圆弧类型线修正研究1西安交通大学学报,1999;33(12):56~60 7Bush W et al.Controlling Discharge Valve Closing Im-pact in Scroll Machi nes.Werner Soedel.International
Compressor engineering Conference at Purdue[C].
US A:Ray W.Herrick Laboratories,School of Me-
chanical Engineering,1998:631~636
8Moroshita.A Note on the Dynamic Aspect of a Co-rotating Scroll Fluid M achinery[A].Yu Yongzhang.
International Compressor Technique Conference.xi,
an,china:Yu Yongzhang,1993:462~473
作者简介:高秀峰,男,1972年生,主要从事各类空调及制冷压缩机等的研究。通讯地址:710049陕西西安市西安交通大学环境与化学工程学院过程装备与控制系。
FLUID MAC HINERY
Vol.29,No.12,2001
ABSTRACTS
Experimental Study on Volute Profile of Multi-blade Centrifugal Fan for Air Conditioner
Huang Chengwu et al(6) ,,,,,,,,,,
Five different volute profiles of mult-i blade cen-trifugal fan which influence the performance of air con-ditioner is tested and analysed.A better volute profile was found in this experiment.This study result can help us to improve the performance of air conditioner and provide us with the use for reference in future.
Keywords:air conditioner,mult-i blade centrifugal fan,volute profile,experimental study
Research about Testing Equipment.s C ontrol and Data Acquisition of Balance Pump
C heng Runjie et al(9) ,,,,,,,,,,,
The design,technology keys,configuration of hardware,development of software,analyzing of techno-l ogy level about testing equipment.s control and data acquisition of balance pump is introduced in this pa-per.
Keywords:balance pump,testing equipment,per-formance curve
Review of Research on Gas-liquid Two-phase-flow Pumps
Lu Jinling et al(12) ,,,,,,,,,,
The main mathe matical models of gas-liquid two-phase-flow and the characters of existing pumps were summarized.The techniques of flow analysis,the ex-periments and the design theory of the two-phase-flow pumps are reviewed and discussed.The important re-search area needing further deeply studying is also pr-esent.
Keywords:two-phase-flow pump,mathematical model,design,re vie w
Review of Direct Drive Portable Reciprocating Piston Air Compressors
Lin Ziliang et al(16) ,,,,,,,,,,,,
The development of the direct drive portable re-ciprocating piston air compressors is clarified,the re-sults and characteristics of the compressors is present-ed,the way of improve ment and development of the compressors is given.
Keywords:direct drive,portable,air compressor
Emulational Model Based Upon the Partial Least Square Theory of Regulating Characteristic of Fan
Wang Songling et al(19) ,,,,,,,,,,
The problem of the mult-i members and nonlinear ma thema tical curved surface imitation of regulating charac teristic of centrifugal fans is proposed.The meth-od based on the partial least square theory of regulating charac teristic of fan is used.A4-73fan regulated by the simple adjusters is given for example,the model of regulating characteristic with high precision and wide applicability is set up and evaluated.
Keywords:centrifugal fans,regulating character-istic,mathe matic model,optimizing,evaluation
Design and Optimization of C losed Impeller and Shell for Sewerage Pump
Cao Weidong et al(22) ,,,,,,,,,,,
The influence of configuration to the character is introduced through the analyzing of restriction,many differences between the common centrifugal pumps and sewerage pumps on design is indicated and the main dimensions have been stated and commended.
Keywords:submerge se werage pump,optimize, restric tion,statistics
风机蜗壳设计
0 引言 蜗壳的作用是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口，并将部分动压转变为静压。蜗壳的结构是复杂的空间曲面体，理论上，蜗壳的型线是螺旋线，但是由于螺旋线结构较复杂，难于手工绘制。因此，在生产中通常用简化的模型来近似。由于蜗壳是离心通风机的关键部件，蜗壳型线的绘制不仅直接关系到蜗壳内的流动损失，还对叶轮的气动性能有很大影响，它直接影响风机的效率及输出流量、压力等性能参数，当工况变化时，需要重新计算并设计 , 使得产品设计周期延长。本文应用三维建模工具CATIA，对蜗壳型线进行精确参数化建模，实现蜗壳的快速设计。 1 蜗壳的型线及结构参数 1. 1 蜗壳的对数螺线型线及结构 蜗壳的型线见图1。图中R为蜗壳处半径，R 2 为叶道出口半径。对于每一个角度φ值都可以得到一个R值，把各点连接起来就是蜗壳的型线。其中：截面a-a 称为终了截面，A称为终了截面的张开度。蜗壳的尺寸与张开度A有关，任意角度φ处的张开度Aφ为
理论上，为了便于分析和计算，假定气流在蜗壳中为定常流动，忽略气体的粘性,气体沿着整个叶轮出口均匀地流出[1]。 图2表示在蜗壳型线起始段气体在蜗壳内的流动。图中：R2为叶轮半径（即叶道出口半径），c为距离轮心R处的气流速度，a为气流角，c u、c m分别为R处的周向速度和径向速度。c′2为叶道出口速度，c′2u、c′2m、a′2分别为叶道出口后的周向速度、径向速度及气流角(叶道出口后速度——刚出口时气流未充满截面，很快即互相混合，混合后的速度也即蜗壳的进口速度)。 蜗壳整个截面充满有效气流，由于忽略空气黏性，蜗壳内的流动满足动量守恒定律，当蜗壳宽度B为常数时，得任意截面处R与φ的函数关系式[1]为
离心通风机选型及设计
离心通风机选型及设计 1.引言…………………………………………………………………… .(1) 2.离心式通风机的结构及原理 (3) 2.1离心式风机的基本组成 (3) 2.2离心式风机的原理 (3) 2.3离心式风机的主要结构参数 (4) 2.4离心式风机的传动方式 (5) 3离心风机的选型的一般步骤 (5) 4.离心式通风机的设计 (5) 4.1通风机设计的要求 (5) 4.2设计步骤 (6) 4.2.1叶轮尺寸的决定 (6) 4.2.2离心通风机的进气装置 (13) 4.2.3蜗壳设计 (14) 4.2.4参数计算 (20) 4.3离心风机设计时几个重要方案的选择 (24) 5.结论 (25) 附录 (25)
引言 通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 通风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心通风机，结构已比较完善了。 1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25％，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。 1935年，德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。 按气体流动的方向，通风机可分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。 离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。 离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。 叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同，叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜；径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片；后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。 前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高；径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。 为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。 轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100毫米左右，大型的可达20米以上。
2015离心式通风机设计和选型手册
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，工作介质及其密度 ，以用其他要求，确定通风机的主要尺寸，例如，直径及直径比，转速n,进出口 宽度和，进出口叶片角和，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)
空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究
试验研究 空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究X 华中科技大学黄宸武区颖达 顺德顺威电器有限公司张吕超 金隆铜业有限公司陈金球 摘要针对影响空调器性能的多翼离心风机的蜗壳型线进行了试验和分析,试验得出了适合于空调器且能获得较优性能的蜗壳型线。该项研究将有助于提高空调器的整体性能并为今后的研究奠定基础。。 关键词空调器多翼离心风机蜗壳型线试验研究 1前言 空调器的噪声和制冷(热)量是倍受关注的两 大性能指标,而多翼离心风机蜗壳是影响这些指 标的主要部件之一,对它进行合理的设计将有助 于提高空调器的整体性能。笔者就此进行试验研 究,尤其是在很少有人研究的蜗壳型线方面,利用 我们能够随时制样进行试验的优越条件,对其进 行了一系列的试验和比较。 2常规设计理论 (1)蜗壳径向截面的流量应符合公式 Q H=Q H P360 (2)蜗壳内流的动量矩相等(忽略气流与壁面 的摩檫) C u R=C c2u R2=常数 (3)蜗壳内壁型线 Q H=Q R H R2B d RC u=BC c2u R2ln(R H P R2) 令:a=Q P(360BC c2u R2) 得:R H=R2e a H =R2[1+a H+(a H 2! )2+( a H 3! )3+,] 式中Q H)))与蜗壳起始截面夹角为H处截面 的风量 Q)))蜗壳的出口风量 H)))与起始截面的夹角 C u)))蜗壳在半径为R截面上的气流圆 周分速度 C c2u)))叶轮外径R2截面上的气流圆周 分速度 B)))蜗壳宽度 R H)))与蜗壳起始截面夹角为H处的型 线半径 上式为一条对数螺旋线。 图1不同蜗壳型线比较 3常用蜗壳型线 6流体机械2001年第29卷第12期X收稿日期:2001)07)30
岭南多翼式离心风机
岭南风机公司创立1996年，发展至今，已经成为国内最具影响力的多翼式风机龙头企业。 公司是多翼式送风机、送风轮的专业制造商，公司总部位于深圳，并拥有自己6000平米的生产基地，旗下技术团队拥有多年的送风机制造 经验。 公司产品：多翼式送风机，多翼式送风轮，离心风机、中压鼓风机，高压鼓风机 本公司一向重视员工的生产效率及产品的品质管理，对于来自客户的每张订单，我们均谨慎对待，以最迅速的交货期及最优良的品质来服 务我们的每一位宝贵客户。对我们而言，最大的成就，就是来自于客户对我们产品的肯定。 秉持没有最好，只有更好的经营理念。我们一直不断致力于生产技术的研发及生产工艺的改良。并以最具竞争性的质量提供客户最好的产 品，此外：我们将全方位的为客户提供技术支持，让客户的产品得到超预 期的效果，当您有任何送、吸风方面的问题时请联系，您的问题我们解决！ 风机组成 岭南多翼式离心风机主要由马达、安装螺丝、底座、转接板、蜗壳、出风口、叶轮、导风圈、滤网、进风口组成。 风机型号 主要分单口风机、双头风机、德国新式设计风机三种。 单口风机： LN063、LN076、 LN100、LN 125、LN127、LN150、LN180、LN200、LN150P、LN190P、LN230P、LN270P、LN310P、 双头风机： LN076M、 LN100M、LN 125M、LN150M。 德国新式设计，出风口法兰盘直连式： LN146、LN110、LN133 共三种新产品。 另可根据客户情况特殊订制，详情请联系 注：LN为我们的品牌岭南的简称
风机特点 安装迅速容易，减少人工成本， 风量大、占地小， 出风口可做角度调整， 风轮全部经電子均衡机測試震幅最小， 运转平衡，不振动； 送风机采用马达直结式，保养容易，易维修， 全部由冲床冲制，外型美观、坚固耐用。 使用行业 l 净化设备厂， l 注塑厂, l 環境试验设备厂, l 烤箱厂, l UV干燥机厂, l 通风设备厂, l 曝曬機厂, l 丝印机厂, l 回流焊机厂, l 收缩包裝厂 l 塑料挤出机厂 核心优点
离心通风机设计
离心通风机选型及设计 1.引言?????????????????????.(1?) ???? 2.离心式通风机的结构及原理????????????...?..(?3)?离心式风机的基本组成??????????????????(3) 离心式风机的原理 ????????????????????(3) 离心式风机的主要结构参数 ????????????????(4) 3 离心风机的选型的一般步骤?????????????????(5) 4.离心式通风机的设计????????????????????(5) 通风机设计的要求????????????????????(5) 设计步骤 ????????????????????????(6) 4.2.1叶轮尺寸的决定????????????????????(6) 4.2.2离心通风机的进气装置?????????????????(13) 4.2.3蜗壳设计???????????????????????(14) 4.2.4参数计算???????????????????????(20) 离心风机设计时几个重要方案的选择?????????(24) 5.结论???????????????????????????(25) 附录????????????????????????????(25)
引言 通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方 向的不同，叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜；径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片；后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。 前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高；径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。 为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。 轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100 毫米左右，大型的可达20 米以上。 小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁 或天花板上；大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上，数目一般为2～24。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为10°～45°，安装角越大，风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。 斜流通风机又称混流通风机，在这类通风机中，气体以与轴线成某一角度的方向进 入叶轮，在叶道中获得能量，并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点，流量范围和效率均介于两者之间。 横流通风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮，然后穿过叶轮内部从另一侧排出，气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下，它的尺寸小、转速低。 与其他类型低速通风机相比，横流通风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择，而不影响气体的流动状态，气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长，适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。 通风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指通风机的输入功率，即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90％。 通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低 电能消耗；用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机；降低通风机噪声；提高排烟、排
HTFC系列低噪声柜式(两用)离心风机
HTFC系列低噪声柜式（两用）离心风机 特点：一机两用（通风及排烟），具有风量大，转速低、运行平稳、噪声低、结构紧凑、安装方便。 用途：宾馆、饭店、礼堂、影剧院、地下室、厂矿企业的车间、办公楼与需要通风换气的场合使用。 规格： 风机箱规格：9#~36#， 风量：850~90000m3/h， 风压：100~850Pa HTFC(DT)系列低噪声消防（两用）柜式离心风机箱是上海交通大学设计研制成功的一种高效率、低噪声箱式离心风机。产品由低噪声前倾多翼离心风机、电机轴承、传动件、消声型箱体等组成，根据安装位置的不同，提供12种不同角度的进出风口位置，以满足用户不同安装环境的需要。根据消防与通风的不同要求分A式和B式两种类型，A式电机装在箱体外，用于消防排烟，并经国家消防装备监督质量检验中心按GA211-2009《消防排烟风机耐高温试验方法》进行耐高温试验，能在300°C高温条件下连续运行60分钟以上；B式电机装在箱体内用于通风换气。 风机按直径分为9-36十二种规格，系列风量为1650-85000m3/h，全压为180-1000Pa。HTFC型柜式离心风机经不断的改进和开发，现可分为I、II、III、IV四种类型，其中I、III型为单速型。II、IV型为双速，配用双速电机，实现两档调速，可满足用户对不同工况点性能调节的需要。风机也可配用变频电机和变频控制器，实现变频调速，建议调节频率锁定在25HZ~50HZ. 为适应防爆环境需要，风机可做成防爆风机，防爆等级为EXd II BT4，适应于易燃、易爆气体的场所。 为适应不同场所的要求，风机均可配不同长度的消声器，也可将风机消声型箱体加厚，以降低风机噪声。 风机可加配初效、中效或高效过滤器，以提高空气的清洁度，配置过滤器时应考虑实际压力损耗，并需适当增加风机箱体长度。 二、HTFC(DT)系列消防（两用）柜式离心风机箱性能参数表 HTFC(DT)-I型消防（两用）柜式离心风机箱性能参数表(1)
离心风机的设计和优化
关于离心风机的设计方案有以下几种： 一、叶片型式。常见风机在必定转速下，后向叶轮的压力系数中Ψt较小，则叶轮直径较大，而其功率较高；对前向叶轮则相反。 二、风机传动方法。如传动方法为A、D、F三种，则风机转速与电动机转速一样；而B、 C、E三种均为变速，描绘时可灵敏挑选风机转速。通常对小型风机广泛选用与电动机直联的传动A，，对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方法 D、F传动。对高温、多尘条件下，传动方法还要思考电动机、轴承的防护和冷却疑问。 三、蜗壳外形尺度。蜗壳外形尺度应尽能够小。对高比转数风机，可选用缩短的蜗形，对低比转数风机通常选用规范蜗形。有时为了减小蜗壳尺度，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度计划，此刻选用出口扩压器以进步其静压值。 四、叶片出口角。叶片出口角是描绘时首先要选定的首要几许参数之一。为了便于使用，咱们把叶片分类为：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)。表1列出了离心风机中这些叶片型式的叶片的出口角的大致规模。 五、叶片数。在离心风机中，添加叶轮的叶片数则可进步叶轮的理论压力，由于它能够削减相对涡流的影响(即添加K值)。可是，叶片数目的添加，将添加叶轮通道的冲突丢失，这种丢失将下降风机的实践压力并且添加能耗。因而，对每一种叶轮，存在着一个最佳叶片数目。详细断定多少叶片数，有时需依据描绘者的经历而定。 六、全压系数Ψt。描绘离心风机时，实践压力总是预先给定的。这时需求挑选全压系数Ψt。 离心风机的用处不一样，其要求也不一样，如公共建筑所用的风机通常用来作通风换气用，要求必须要低噪声，多翼式离心风机具有这一特色；而需求大流量的离心风机通常为双吸气型式；对一些高压离心风机，比转速低，其对应的损失率通常较大。 离心风机的设计方案和容积流量、全压、作业介质及其密度有关，有时还要考虑布局上的需求和特殊需求等。离心风机的设计要满足所需流量和压力的工况点应在最高功率点邻近；最高功率值要尽量大一些，功率曲线平整；压力曲线的安稳工作区间要宽；风机布局简略，技术性好；材料及附件挑选便利；有满意的强度、刚度，作业安全可；作业安稳，噪声低；调理性能好，作业适应性强；风机尺度尽可能小，重量轻；操作和保护便利，拆装运送简略易行。 关于离心风机的以上要求要全部满足，通常是不可能的。在气动性能与布局(强度、技术)之间往往也有对立，因此优化设计者要具体问题具体分析，解决主要矛盾。转自https://www.360docs.net/doc/794606939.html, 版权所有
离心通风机的设计
离心通风机的设计 已知条件：风机全压P tf =2554 Pa,风机流量q v =5700 m 3/h, 风机进口压力P in =101324.72Pa 风机进口温度t m =25°C 空气气体常数R=287J/ ㎏×k 风机转速n=2900r/min 1.空气密度ρ ()()33in 1847.16.3027328732.133*760273m kg m kg t R P in =??????+=+=ρ 2.风机的比转速 432.154.5???? ??=iF in v s q n n ρρ 4325541847.12.13600 5700290054.5??? ?????=s n =55.73 3．选择叶片出口角A 2β A 2β=?35 由于比转速较小，选择后弯圆弧叶片。 4．估算全压系数t ψ []210439.1107966.23835.02523??-?+=--s A t n βψ []273.5510439.135107966.23835.0253???-??+=-- =0.873
5．估算叶轮外缘圆周速度2u s m s m p u t tF 772.70873.0187.1212554212=??==ρψ 6. 估算叶轮外缘出口直径2D m m n u D 462.029001416.3772.70606022=?? ? ????==π 选择2D =0.46m ，相应地s m 85.692=u 7. 计算风机的t ψ、?、s D 、σ 884.085.691847.1212554u 21p 2 22tF t =??==ρψ 136.085.6946.045700/3600u D 4q 22 22v =??==ππ ? 611.20.136884.0993.0993 .0412141t s =?==?ψD 405.0884.0136.04321 43t 21===ψ?σ 8.确定叶轮进口直径0D ????? ? ??+=2 004d c q D v π 选择悬臂式叶轮，d=0,参考表3-11a 选0c =30s m ；
EBM离心风机蜗壳尺寸说明
332 Noise / efficiency curve Operating range Middle part of air performance curve:-maximum efficiency -minimum noise -higher performance density than with the backward curved centrifugal fan To the right and left of the middle part of the air performance curve:-reduced efficiency -increasing noise The optimal operative range of the blower is shaded in green in the curve given here. The forward curved centrifugal impeller must always be operated inside a scroll housing. A dual inlet centrifugal blower shows the same behaviour as two single inlet blowers operated in parallel:with size,speed and pressure being identical,double the air flow is achieved.Dimensioning of the scroll The dimensions of a typical scroll can be calculated with the following formulae,subject to the impeller diameter D: A =1,062 ·D B =0,992 ·D C =0,922 ·D D =0,853 ·D E =0,784 ·D F =0,715 ·D G =0,646 ·D H =0,612 ·D J =0,720 · D K =0,689 ·D R =0,073 ·D Adjusting the dimensions to diminished mounting spaces is possible.
蜗壳设计
17．1 进气蜗壳类型 按通道数目划分，向心涡轮进气蜗壳可分为单通道和多通道两种。 图17-3 双通道串列进气蜗壳 在图17-5中示出向心涡轮进气蜗壳常见的截面形状。为今后叙述方便，每一种都取一个象形的名称。 图17-5 进气蜗壳常见截面形状 17．2 蜗壳流动 流动假定：不可压缩流体，稳定，等熵，等环量流动。蜗壳进口处气流马赫数很低，可合理地假定为不可压缩流体。在蜗壳出口处气流马赫数己很高，特别是无叶喷嘴环向心涡轮蜗壳出口，不可压缩流体必然导致较大误差。内燃机出口气流是脉动的，稳定流动假定并不合理。因非稳定流动的求解非常复杂，此假定是不得己而为之。等熵流动假定意昧着计算中不考虑损失系数修正。由于蜗壳中流体遵守动量距守恒规律，故等环量流动是比较符合实际的合理假定。 图17-1 单通道进气蜗壳 图17-2双通道并列进气蜗壳图 17-2 图17-4 双通道串列进气蜗壳周向布置
图17-6 进气蜗壳流动示意图 进口流动：图17-6为进气蜗壳流动示意图。在蜗壳进口处（O-O 截面）有， ?=RC RE i Ui dR b C G ρ0 (1) 式中，0G 蜗壳进气流量。ρ流体密度，不可压缩，故为常数。i U C ,微流管周向分速。i b 微流管宽度。按气流流动是等环量分布的假定，Γ=i i U R C ,，可将上式改写成， ? Γ=RC RE i i dR R b G ρ0 ……………………………………….(2) 令 ?= RC RE i dR b A 0，即蜗壳进口截面面积。若设 = 0R A 0S dR R b RC RE i i =?，则 00S G Γ=ρ=0 R A Γ ρ ……………………………………….(3) 式中，0R 是进口截面当量平均半径，由下式计算， ? = RC RH i i dR R b A R 0 0 ………………………………………. (4) 出口流动：蜗壳出口截面是宽度为b ，半径为h R 的圆柱面。假定蜗壳出口气流沿周向
风机设计
风机概述：风机是各个工厂、企业普遍使用的设备之一，特别是风机的应用更为广泛。锅炉鼓风、消烟除尘、通风冷却都离不开风机，在电站、矿井、化工以及环保工程，风机更是不可缺少的重要设备，正确掌握风机的设计，对保证风机的正常经济运行是很重要的。 离心风机设计方案的选择 离心风机设计时通常给定的条件有：容积流量、全压、工作介质及其密度(或工作介质温度)，有时还有结构上的要求和特殊要求等。 对离心风机设计的要求大都是：满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近；最高效率值要尽量大一些，效率曲线平坦；压力曲线的稳定工作区间要宽；风机结构简单，工艺性好；材料及附件选择方便；有足够的强度、刚度，工作安全可靠；运转稳定，噪声低；调节性能好，工作适应性强；风机尺寸尽可能小，重量轻；操作和维护方便，拆装运输简单易行。然而，同时满足上述全部要求，一般是不可能的。在气动性能与结构(强度、工艺)之间往往也有矛盾，通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计者选择合理的设计方案，以解决主要矛盾。例如： 随着风机的用途不同，要求也不一样，如公共建筑所用的风机一般用来作通风换气用，一般最重要的要求就是低噪声，多翼式离心风机具有这一特点；而要求大流量的离心风机通常为双吸气型式；对一些高压离心风机，比转速低，其泄漏损失的相对比例一般较大。 离心风机设计时几个重要方案的选择： (1)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Ψ-t（全压系数）较小，则叶轮直径较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。 (2)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。 (3)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。 (4)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)。表1列出了离心风机中这些叶片型式的叶片的出口角的大致范围。 (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(即增加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。具体确定多少叶片数，有时需根据设计者的经验而定。根据我国目前应用情况，在表2推荐了叶片数的选择范围（31页）。 (6)全压系数Ψt的选定：设计离心风机时，实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系数Ψt，全压系数的大致选择范围可参考表3（31页）。 (7)离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定：叶轮主要尺寸示于图1。叶轮是风机传递给气体能量的唯一元件，故其设计对风机影响甚大；能否正确确定叶轮的主要结构，对风机的性能参数起着关键作用。它包含了离心风机设计的关键技术--叶片的设计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定叶片出口角β2A。 关键技术的设计分析 在设计离心风机时，关键就是掌握好叶轮叶片出口角β2A的确定。根据叶片出口角β2A 的不同，可将叶片分成三种型式即后弯叶片(β2A<90℃)，径向出口叶片(β2A=90℃)和前弯叶片(β2A＞90℃)。 三种叶片型式的叶轮，目前均在风机设计中应用。前弯叶片叶轮的特点是尺寸重量小，价格便宜，而后弯叶片叶轮可提高效率，节约能源，故在现代生产的风机中，特别是功率大的大型风机多数用后弯叶片。现代前弯叶片风机效率，比老式产品已有显著提高，故在小流量高压力的场合或低压大流量场合中仍广为采用。 径向出口叶片在我国已不常用，在某些要求耐磨和耐腐蚀的风机中，常用径向出口直叶片。
无蜗壳离心风机的实验性能对比
无蜗壳离心风机的实验性能对比 无蜗壳离心风机一般多以设备冷却风扇的形式使用，具有风量大、压力高、噪声低、结构紧凑等优点，是普通轴流风机和普通离心风机无法替代的产品。鉴于无蜗壳离心风机良好的低噪声性能，目前也有厂家推出箱式无蜗壳风机用于建筑物通风换气。 蜗壳的作用：机壳的任务是将离开叶轮的气体导向机壳出口,并将气体的一部分动能转变为静压。蜗壳中不同截面处的流量是不同的,在任意截面处,气体的容积流量与位置角φ成正比。一般气流在蜗壳进口处是沿圆周均匀分布，因此在不同φ角截面上的流量q vφ可表示为q vφ=q v4 （φ/360°）。q v4为蜗壳进口处流量，通常蜗壳中速度变化不大，气体密度可认为是定值。若蜗壳的型线能保证气体自由流动，这时蜗壳壁对气流就不会发生作用，那么在不考虑粘性情况下，气体在蜗壳内的运动将遵循动量矩不变定律，即c u R=常数。 经分析得知，气体最多6次被蜗壳碰撞导至出口，蜗壳很好地收集了气体。并且气体在叶轮流向蜗壳时容积变大，一部分动能转变为静压。 离心通风机的主要功能是完成气体的输送，若无机壳就不可能实现这一功能，无蜗壳也不可能很好地实现叶轮的功效。 箱体与叶轮装配见图1和图2。其中箱体均由铝型材框架和夹心面板制成。六面体只有一面敞开，它强制气流从一个方向流出，并有消声作用。它与常规箱体机相比，其制作简单，节约空间，降低了成本。图中1020×1020×880为箱体1；1060×1027×880为箱体2。 试验采用标准出气侧试验风室，风室横截面积为３０００ｍｍ×３０００ｍｍ，风室中采用孔板测定流量，其结构如图１所示。
在上述风室装置中对７００ｍｍ后向离心叶轮的３种机型风机进行试验，３种机型的试验安装示意图如图２所示。考虑到３种机型的不同结构有不同的出口面积，采用静压数据作为测试结果进行对比。由测试结果（见图３）可以看出，普通离心风机的压力要比另外２种机型高，而且随着风量的减小，其压力的增幅加大。
离心风机的选型与设计
摘要 离心式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。离心式通风机 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。本文在了解离心通风机的基本组成，工作原理以 及设计的一般方法的基础上，设计了一种离心通风机。 关键字：离心式通风机工作原理设计方法 ABSTRACT The design of Centrifugal fan includes the calculation of aerodynamic and the structure etc. The aerodynamic design of Centrifugal fan has two kinds of methods: one is the likeness designs, the other is theoretical designs. Based on above, this article designed a Centrifugal fan based on above. Key words: Centrifugal fan; working principle; design method
1.引言…………………………………………………………………… .(1) 2.离心式通风机的结构及原理 (3) 2.1离心式风机的基本组成 (3) 2.2离心式风机的原理 (3) 2.3离心式风机的主要结构参数 (4) 2.4离心式风机的传动方式 (5) 3离心风机的选型的一般步骤 (5) 4.离心式通风机的设计 (5) 4.1通风机设计的要求 (5) 4.2设计步骤 (6) 4.2.1叶轮尺寸的决定 (6) 4.2.2离心通风机的进气装置 (13) 4.2.3蜗壳设计 (14) 4.2.4参数计算 (20) 4.3离心风机设计时几个重要方案的选择 (24) 5.结论 (25) 附录 (25)
离心通风机蜗壳型线绘制方法的改进
离心通风机蜗壳型线绘制方法的改进 叶增明 朱婷婷/上海理工大学动力工程学院 摘要：针对离心式通风机的蜗壳内壁型线设计常用两种近似作图方法存在的问题，提出了一种更为合理的新近似作图法，新作图法很好地解决了4段圆弧间相接和相切的问题，并可分别按阿基米德螺旋线和对数螺旋线近似作图。 关键词：离心式通风机；蜗壳型线；近似作图法 中图分类号：TH432 文献标识码：B 文章编号：1006-8155（2008）05-0030-04 The Improvement in the Drawing Method for the Volute Shape of Centrifugal Fan Abstract: Now equilateral-element method and inequilateral-element method are the two most common methods in designing the inner wall line of the volute in centrifugal fan. According the problems existed in the two kinds of methods, a new approximate drawing method which is more reasonable is pointed out in this paper. This method can solve the problem on the anastomosis and tangent of the four arcs. We can also apply this method either on the base of Archimedean and Spiral Equation or Logarithm Spiral Equation. Key words: centrifugal fan; volute shape; approximate drawing method 1 蜗壳型线常规绘制方法 常用的离心通风机蜗壳的绘制方法有两种：等边基元法和不等边基元法。这两种方法都以阿基米德螺旋线方程推导出蜗壳张开度' 2/u A q Bc =，因而都是以阿基米德螺旋线方程为基础的。为便于蜗壳成型，两种方法都是用4段圆弧来近似地逼近阿基米德螺旋线。 1.1 等边基元法 等边基元法的作图方法[1-3]：在叶轮中央以边长/4a A =作正方形，其中' 2/u A q Bc =。 4段圆弧的半径分别为 2 3.5a R R a =+，2 2.5b R R a =+， 2 1.5c R R a =+，20.5d R R a =+。 如图1所示，用此方法所绘制的螺旋线，两相邻的圆弧段的切点并不在 π3ππ,2π22?=，，处，而是在图1中用小 圆圈所圈的点，即与圆弧段上 π3ππ,2π2 2 ?=，，相隔0.5a 处。 图1 等边基元法的误差示意图 采用等边基元法所得π3π π,2π22 ?=，， 4点半径与阿基米德螺旋线有一定的误差， 等边基元法所绘制的蜗壳螺旋线虽然可以将4段圆弧相切连接，但并不是相切在 __________________________+
离心风机CFD模拟及改进
2005 Fluent 中国用户大会论文集 由于CFD计算可以相对准确地给出流体流动的细节,如速度场、压力场、温度场等特性,因而不仅可以准确预测流体产品的整体性能,而且很容易从对流场的分析中发现产品和工程设计中的问题,所以在国外已经逐步得到广泛的应用。另外,跨学科组合优化设计方法也已经成为复杂叶轮产品的设计平台。 如今,CFD技术运用于风机的实例在我国已不少见,但由于计算机计算能力的限制,模型过于简单。如单独一个离心叶轮的流道或单独算一个蜗壳;或运用一个流道与蜗壳迭代计算的方法研究风机内部流动,上述模型均忽略了由于蜗壳型线的非对称而导致叶轮各叶道流动呈现的非对称流动特征,而且从离心风机通道内流场分析来看,各部件间的相互影响很严 重,所以,必须充分考虑它们之间的相互影响,不能孤立地分别研究[2]。 本文应用Fluent流动分析软件,计算某型号离心通风机全流场,详细得到通风机内部流场流动情况,并根据气动流场,对叶轮前盘 形状和蜗壳出口部位等进行优化设计,同 时,运用多学科优化平台软件OPTIMUS集成流体计算软件FLUENT,优化计算通风机进口型线,比较集成优化型线与单独用Fluent 反复计算的结果,两者基本接近,说明集成优化是可信的。 将流动区域分为三部分:通风机进口部分、叶轮和蜗壳。进口部分和蜗壳是静止元件,叶轮转动,采用gambit进行参数化建模。整个通风机的网格数为80 万,网格采用四面体和六面体混合的非结构网格技术。
气体在通风机内流动时,它的气动性能在很大程度上由它本身的造型决定。由于流道形状、哥氏力和粘性力的影响,通风机内的气体流动十分复杂。一般认为气流在叶轮内的相对运动和在静止元件内的绝对运动为定常流,而且通风机内的气体压强变化不大,可忽略气体的压缩性。因此,通风机内的流动是三维、定常、不可压缩流动。求解相对稳定的、三维不可压缩雷诺平均N-S方程,湍流模型采用标准的εκ?两方程模型,采用一阶迎风格式离散方程,用SIMPLE方法求解控制方程。在OPTIMUS提供的优化算法中,采用序列二次规划算法。 3 数值计算结果与分析 3.1原通风机建模及数值模拟原有离心通风机存在风量不足、风压不均匀等问题,所以首先对原通风机模型进行数值模拟,分析其内部气流流动状况,找出问题所在。图 1 原通风机子午面的速度分布表2 原通风机回转面的速度分布叶轮出口部位的速度 分布很不均匀,在叶轮前半部分,叶轮不出风反而进风,所以此处有较多逆流存在。观察叶轮子午面上速度分布如图1所示,可以看到叶轮出口明显的逆流现象。风机出风口有较多逆流现象,如图2所示。通过上述流场仿真计算,可以确定原通风机的气动性能很不好。分析气动流场,认为性能差的原因主要基于三个方面:1叶片进口部位缺乏导流部分,气体流动的流线不能折转,所以造成叶片前半部分压强低,产生逆流。由于叶轮出口有较多逆流,导致进入蜗壳的气流速度不均匀。2原模型叶轮 采用前向叶片,叶轮的前盘采用平前盘。平前盘制造简单,但对气流的流动情况有不良影响[3]。3通风机蜗壳出口的面积过大,所以在蜗壳出口处压力过低而产生较多的逆流。3.2通风机改型优化计算优化是对通风机改型以得到较好 气动性能的过程。针对原通风机模型气动流场中存在的问题,在结构上作一些相应修改。3.2.1 改进模型A 针对原通风机模型计算中存在的叶片前半部分逆流 现象严重的问题,将叶轮前盘改为弧线型,使计算结果改善。但由于将叶轮的前盘改为弧形,而使叶轮出口宽度减小,所以为了不降低流量,将叶轮的轴向尺寸增加。叶轮出口宽度增加到252mm。如此改动后,叶轮沿子午面速度分布如图3所示。改为 弧形前盘,对气流进行导流,则气动性能改善。与原模型相比,通风机的出口风压增加24.9%,出口流量增加17%,轴功率增加9.4%,效率增加7.6%。2005 Fluent 中国用户大会论文集90 气动性能有所改善,但轴功率增加。通过观察通风机内部气流 的流动情况,叶轮进口部位的流动得到好转,但蜗壳出口部位的流动仍然不好,蜗壳
离心风机整机三维数值仿真方法及分析
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围３蜗壳进口静压沿周向分布 比较小，这是由于气流在叶轮出口之后在蜗壳内部积聚，然后再增速从出口排出，这说明蜗壳的存在对Ｄｔ。轮流场的影响非常显著。 图４各叶轮通道出口处的的流量分布 圈５叶轮中心回转面蜗壳相对总压分布 图６是蜗壳周向截面上的相对马赫数分布图，图７是ｓ１截面（见图２）ｔ：的速度矢量分布图。从图中可以看Ｈ｛，靠近蜗壳出口处与蜗壳其余区域相比有大范嗣的低速区，图７即是该区域的轴向截面图的速度矢量分布图，从图中明显可以看出在蜗壳通道中部以及靠近蜗壳外壁区域有明显二次流?－－——３３８－－－——及其形成的漩涡，造成该区域流场严重堵塞，也使蜗壳内部流场变得极不均匀。因此出Ｌ］气流的不均匀分布以及蜗壳流道的不对称性产生的二次流及其漩涡是造成蜗壳内部流场不对称性的主要因素。 图６蜗壳周向截面上的相对Ｍａ分布 图７Ｓｌ截面上的速度矢量分布 ５结论 １）叶轮出口流动对蜗壳内的流动影响较大，而蜗壳的不对称结构对叶轮出口流动的反作用亦不能忽视。 ２）受叶轮出口气流分布不均以及蜗壳流道不对称的影响，蜗壳入口气流沿周向和轴向分布都不均匀。 本次数值仿真很好地捕捉了离心风机内部许多蕈要的流动现象，这些现象表明ｒ离心风机内的流动非常复杂，属于全三维的粘性流动，准确反映了蜗壳与叶轮之问的相互作用，为风机的设计和性能优化提供了可信的理论依据。因此，在某些简化模型下对风机内某个部件或某个流道做的数值仿真并不能准确反映蜗壳与叶轮之间的相互作用，也很难为风机的设计和性能优化提供可信的理论依据。 参考文献： ［１］孙长辉，刘正先。王斗，罗惕乾．蜗壳变型线改进离心风机性能的研究［Ｊ］．流体机械，２００７，３５（４）． （下转第３６５页）万方数据