离心风机的设计

焦作大学毕业设计 正文 3 2. 离心式 通风机的结构及原理 2.1 离心风机的基本组成 主要由叶轮 、 机壳 、 进口集流器 、 导流片 、 联轴器 、 轴 、 电动机等部件组成。旋转的叶轮和蜗壳式的外壳。旋转叶轮的功能是使空气获得能量； 蜗壳的功能是收集空气，并将空气的动压有效地转化为静压。 2.2 离心风机的原理 叶轮旋转产生的离心力使空气获得动能 , 然后经蜗壳和蜗壳出口扩散段将部分动能转化为静压。这样 ,风机出口的空气就是具有一定静压的风流。 1-进气室； 2-进气口； 3-叶轮； 4-蜗壳； 5-主轴； 6-出气口； 7-扩散器 焦作大学毕业设计 正文 4 2.3 离心风机的主要结构参数 如图所示，离心风机的主要结构参数如下。 叶轮外 径 , 常用 D 表示； 叶轮宽度 , 常用 b 表示； 叶轮出口角 ,一般用表示。叶轮按叶片出口角的不同可分为三种 : 前向式叶片弯曲方向与旋转方向相同 , 90 (90 160 )； 后向式叶片弯曲方向与旋转方向相反 , 1617 双吸入式并联离心式 ns=1836 轴流式 2. 初步选择叶片出口角 ： 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。与 成线性关系。 或： 焦作大学毕业设计 正文 21 3. 用所选的 ，查图 3-26或计算，给出 ，计算： 一般： =0.60.8 强后向叶片 =0.81.2 后向叶片 =1.21.4 径向叶片 =1.42.4 前向叶片 4. 确定出口半径 D2 这样可进一步判断是否合理。一般同步转速 , p为极对数。 5. 确定进口的直径 D1（例如 时为式（ 3-6c）： 为此先算 焦作大学毕业设计 正文 22 上式只适用于 0.3的前向叶轮： 6. 确定进口直径： 7. 确定叶片数 Z： 8. 确定 b2和 b1： 后向叶轮时： 式中： 对于后向叶轮： 对于前向叶轮： ns= 4.511.7 =0.250.35 b1=1.21.5 =0.350.5 b1=1.52.0 0.5 b1=2.02.5 取直平前盘 b2=b1。锥形前盘时，给定一定的 ，取 值不要太大。 9. 进口叶片角 焦作大学毕业设计 正文 23 气流角 取为冲角 : 10. 验算全压 如果偏离太大，修正 和 Z值。 11. 叶片绘型 12. 决定蜗壳尺寸 （ 1） 计算蜗壳宽度 B 一般经验公式为： 或 低比转数取下限，高比转速取上限。 为叶轮进口直径， （ 2） 计算蜗壳出口 A： 一般取 （ 3） 用等基方法或不等基方法计算蜗壳内壁线， 焦作大学毕业设计 正文 24 （ 4） 决定 蜗舌尺寸 蜗舌头部半径 间隙： （后向叶片） （前向叶片） 13. 计算功率 其中 k为安全系数 ,方法 k=1.15. 3.3 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 t 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 )。 (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。 (6)全压系数 t 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 t。 (7)叶轮进 出口的主要几何尺寸的确定：叶轮是风机传递给气体能量的唯一元件， 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 2A。 焦作大学毕业设计 正文 25 4. 结论 在设计离心风机时，关键就是掌握好叶轮叶片出口角 2A 的确定。 根据叶 片出 口角 2A 的不同 ，可 将叶 片分 成三种 型式 即后 弯叶片(2A 90 )，径向出口叶片 (2A=90 )和前弯叶片 (2A 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。 离心风机叶轮设计时还必须考虑到比转速与叶片型式存在一定的关系，故在确定叶片出口角的同时，必须综合考虑三种叶片型式对压力、径向尺寸和效率的影响。 正确确定了离心风机叶轮叶片出口角 2A 将为叶轮其它主要几何尺寸的确定奠定了坚实的基础，从而对整台离心风机的性能起着关键的作用 附录 参考文献 ： 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会编 . 机械工程手册 . 北京 : 机械工业出版社 , 1982. 离心式与轴流式通风机编写组 . 离心式与轴流式通风机 . 北京 : 水利电力出版社 , 1983. 赵复荣 , 祁大同等 . 低压旋涡风机的设计与实验 . 流体机械 , 2000