轴流送风机的设计论文

....72/81中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书专业年级学号学生任务下达日期：2014年12月20日毕业设计日期：2015年1月20日至2015年6月10日毕业设计题目：轴流送风机的设计毕业设计专题题目：毕业设计主要容和要求：指导教师签字：重声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的容。对本论文所涉与的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论与基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果与创新点；⑤工作态度与工作量；⑥总体评价与建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论与基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果与创新点；⑤写作的规程度；⑥总体评价与建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩与综合成绩答辩情况提出问题回答问题答辩委员会评语与建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要本次设计的任务是根据用户给定的流量、全压、转速、传动方式、气体密度、输送介质的具体要求，主要利用孤立叶型设计法，设计出一台符合用户要求的轴流式送风机，然后对设计的风机进行强度校核，并画出装配图与部分零件图。设计的主要容包括轴流风机的气动设计、结构设计以与强度校核。其中采用孤立叶形法进行叶片的设计，采用平面叶栅法对后导叶进行设计；结构设计包括叶轮、叶柄、集流器、整流罩、扩散器、径向间隙、轴向间隙以与机壳的设计；校核主要是对轮毂、叶片、铆钉、键与效率的校核，既保证风机安全可靠地运行又保证设计的风机符合要求。在结构设计中，遵守的原则是：可靠性高，投资少，运行费用低，操作简单。经过校核，设计的轴流送风机既满足用户要求的同时又满足强度要求。关键词：轴流送风机；气动设计；结构设计；校核ABSTRACTThetaskofthisdesignisaccordingtotheuserofagivenflow,totalpressure,rotationspeed,transmissionmethods,gasdensity,thespecificrequirementsofthetransmissionmedium.Inthedesignofthemainuseofisolatedbladedesignmethod,designameettherequirementsoftheusersFlowblower.Thentointensitydesignofthefan,anddrawtheassemblydrawingandpartsdiagram.Themaincontentofthedesignincludingtheaxialflowfanpneumaticdesign,structuredesignandstrengthcheck.Theisolatedleafshapemethodforthedesignoftheblade,theplaneoftheguidevanecascademethodtocarryonthedesign.Structuredesignincludingimpeller,petiole,currentcollector,fairinganddiffuser,radialclearanceandaxialclearance,andthedesignofthechassis.Checkpartmainlyinhub,blade,rivets,keys,andtheefficiencyofthechecking.Ensurethefanrunningsafelyandreliablyandtoensurethatthedesignmeetstherequirementsoffan.Instructuredesign,highreliability,lowoperatingcost,simpleoperationaretokeeptheprincipleoflessinvestment,.Afterchecking,thedesignofaxialflowblowerwillnotonlysatisfytheuser'srequirementsatthesametimemeetthestrengthrequirement.Keywords:axialflowblower;Pneumaticdesign;Structuredesign;check目录TOC\o"1-3"\h\u166971绪论138371.1通风机简介 125541.1.1通风机行业现状 158441.1.2我国通风机行业存在的差距 3140241.1.3通风机行业的发展趋势 49181.1.4通风机设计研究概况 5221751.1.5通风机在电厂中的应用 5130141.1.6本文的主要工作 5228261.2轴流风机的基本理论6175211.2.1工作原理 6313021.2.2叶型与叶栅的几何参数 8313521.2.3流体在叶轮中的运动与速度三角形 9150401.2.4叶栅翼型的空气动力学特性 1014081.2.5孤立叶型设计法 13225071.2.6平面叶栅法 202571.2.7叶栅中的损失与效率 20164922风机设计部分23190442.1方案设计231002.2轴流风机的气动设计23160882.2.1结构选择 2334712.2.2选择电机 24166072.2.3确定叶轮外径与轮毂直径 24203522.2.4圆周速度与压力系数 27282312.2.5轴向速度 27106282.2.6中间截面的各参数 2854902.2.7选择叶片数 2889362.2.8升力系数与相应的攻角 29184832.2.9叶片宽度和栅距 29273912.2.10叶型安装角 2960162.2.11各截面参数计算结果 30113922.2.12绘制叶片线性 31210962.3后导叶参数选取32216702.3.1导叶的进出口气流角 33189402.3.2气流转折角与稠 33117712.3.3栅距与叶片宽度 34198242.3.4各截面参数 3416393结构设计36267303.1叶轮的结构设计36253063.1.1轮盘镗孔 36318903.1.2叶片安装 3653753.2叶轮叶柄的设计37227573.3集流器的设计38174923.4整流罩的设计 38159813.5扩散器的设计 38242543.6径向间隙和轴向间隙 40182183.6.1径向间隙 4046713.6.2轴向间隙 41170633.7机壳的设计41246794强度校核42291544.1轮盘强度计算42134514.1.1轮盘形状和尺寸对应力的影响 42175514.1.2轮盘应力计算基本公式 44285984.2叶片校核45294664.2.1作用在叶片上的离心力 45222964.2.2气流流动的压力 46108954.2.3叶片校核结果 4751234.3铆钉校核49178084.4键校核49232624.5效率校核50517结论5226762参考文献 5311650翻译部分 544019英文原文5417854中文译文6332243致701绪论1.1通风机简介1.1.1通风机行业现状通风机是用于输送气体的机械，从能量的观点来看，是将原动机的机械能转换成流体的压力能和动能，从而实现流体定向输送。风机是国民经济各部门必不可少的机械设备，并且得到了广泛的应用，例如电站锅炉需要送风机与引风机；工厂与各种建筑物通风换气或采暖通风需要通风机；工业炉（化铁炉、锻工炉、冶金炉等）用通风机；矿井用通风机以与煤粉通风机等。由于风机的用途广泛，种类繁多，因而分类方法也有很多，但是目前常采用按产生压力的大小与按工作原理的两种分类。风机按产生全压的大小分为通风机（全压p<15kPa）、鼓风机（全压p～15-340kPa）、压气机（全压p>340kPa）。按工作原理分为透平式风机、容积式风机和喷射式风机。其中透平压风机是重要装置中的高精尖产品，包括离心式、轴流式、混流式与横流式风机；容积式风机包括往复式风机和回转式风机，而回转式风机又包括叶氏风机、罗茨风机和螺杆风机等，普遍是是量大面广的中、小型通风机。一、经济运行情况近年来，风机全行业取得了快速的发展。由于风机用途广泛、数量大，其耗电量约占全国发电量的10%。例如在热力发电厂里，厂用电约占电厂发电量的10%左右，而风机耗电量又占厂用电量的40%，由此可见风机对电厂的安全、经济运行起着十分重要的作用。近年来，风机全行业取得了快速的发展，从各项经济技术指标完成情况看都有较大幅度增长，风机行业在整个“十五”期间，在国家大环境的拉动下得到了快速发展。工业总产值比“九五”增长145%；新产品产值增长230%；工业销售产值增长133%；工业增加值增长130%；产品销售收入增长140%；利润总额增长297%。2001～2005年5年间工业总产值年递增40.1%；新产品产值年递增53.5%；工业销售产值年递增39.6%；工业增加值年递增43.8%；产品销售收入年递增39.1%；利润总额年递增55.9%，风机的应用越来越广泛［1］。二、产业结构情况国生产通风机的前20名厂家有鼓风机集团、鼓风机集团、通用工业XX公司、鼓风机、上风实业股份、豪顿华工程、省章丘鼓风机股份、亚太集团、鼓风机厂、金通灵风机股份、亿利达风机、鼓风机厂、东亚鼓风机、平安电气集团、双一集团、中美合资上虞专用风机、三亿电器、中德合资大通宝富风机、百事德机械、西玛鼓风机［2］。近年来鼓和陕鼓还研制生产了不同于离心压缩机和轴流压缩机的能量回收透平机组，使之成为风机产品中新的一族。此外，各企业根据用户的需要，在原有系列、规格的基础上又派生出了新的系列，我们把这类风机在统计上划到其他用途风机。生产罗茨鼓风机的主要有鼓风机厂XX公司、市鼓风机总厂、省汇丰机械集团总公司、鼓风机XX公司、东亚鼓风机股份、长征鼓风机、市恒荣机泵厂、百事德机械（）、海福德机械、原平鼓风机厂XX公司、市风机厂、鼓风机实业公司等企业，年产量在24000台左右。生产叶氏鼓风机的只有通用工业（集团）XX公司和鼓风机厂。这种风机需求量很小，年产量不到100台。2001～2005年各类风机产量合计完成2484360台，平均年递增36.2%。其中：离心压缩机合计完成563台，平均递增34.2%；轴流压缩机完成308台，平均递增40.6%；离心鼓风机完成21635台，平均递增78.7%；罗茨鼓风机完成78510台，平均递增28.2%；离心通风机完成1082842台，平均递增48.7%；轴流通风机完成791077台，平均递增39.2%。整个“十五”期间完成风机产量是“九五”的2.1倍，每年生产量都在增加。国外生产通风机的公司有德国的透平通风技术、考夫曼公司和K.K.K公司；英国主要有豪登西洛哥公司和沃兹公司；日本有三井三池公司、石川岛播磨公司、三菱重工公司、世仑公司和三井造船公司；意大利的克菲姆科公司以与美国的BonanZaFans公司、BuffaloForge公司、Fairchild公司等［3］。三、技术发展情况我国通风机行业是在引进、消化、吸收国外技术的基础上发展起来的，经过多年的技术发展与改造，行业中领先企业的技术水平，包括加工制造技术、产品检测技术、设备成套水平、系统设计能力有了较大提高，一些企业已经具备了自主设计、开发与集成能力，竞争能力与市场适应力大幅度提高。随着我国步入新型工业化发展阶段，基础工业朝装备大型化、环保节能方向发展，与之相适应，通风机行业在自身技术水平不断提升的背景下逐步进入升级换代阶段，产品也在向制造集成一体化、高效节能化、设计生产计算机化和销售全球化方向发展，同时用户对通风机的需求正在从产品导向转为全生命周期服务导向。风机产品的技术水平，从20世纪50年代开始，为仿制阶段，生产制造一般离心通风机和轴流通风机，60年代到70年代开始独立设计和组织行业联合设计，先后自行设计制造了大型通风机、离心鼓风机、罗茨鼓风机与离心压缩机。行业联合设计了11个系列109个规格的离心通风机，大部分已作为国家推广的高效节能产品，至今仍在大量生产制造。80年代为引进、吸收和创新阶段，使我国风机工业发生了深刻变化，引进的先进技术得到了消化，形成了一定的生产能力。进入90年代通过引进技术的消化、吸收、改进，实现了国产化零的突破。以鼓风机（集团）、鼓风机（集团）、鼓风机厂为代表的风机制造业不断发展壮大，担负着为石油、化工、空分、冶金、电力、煤炭、矿山、纺织、环保、地下铁道和隧道与科研等国家重点工程提供配套风机的任务。生产的产品品种规格达到230多个系列4500多个规格，有不少产品填补了国空白，基本上可以满足我国重大装备配套的需求。其中，年产30万吨合成氨装置配套的空气压缩机、氨冷冻压缩机、天然气压缩机；年产52吨尿素装置配套的二氧化碳压缩机；年产70万吨乙烯装置配套的裂解气压缩机、丙烯压缩机；年产180万吨加氢装置循环氢压缩机；年产500万吨炼油装置配套的富气压缩机；48000m3/h空分装置配套的空气压缩机，年产60～80万吨炼油催化裂化装置配套的轴流压缩机，3200m3高炉用轴流压缩机，300～600MW电站轴流风机等都达到了当代国际先进水平。1.1.2我国通风机行业存在的差距全国风机在系统中的实际运行效率只有40%左右，比发达国家低10%-30%，为此除提高风机自身效率以外，还需要提高其在系统中的运行效率。目前，我国风机行业与国外大型企业相比还都存在着差距，如透平压缩机有些产品基本可以满足用户需要，但是生产企业没有业绩或业绩不多，难以取得用户的信任，往往在竞标中被淘汰。中、小型通风机产品存在的共性差距则是外观质量太差，难以打入国际市场。其具体的主要差距有如下几点：（1）大型技术装备配套能力的差距。（2）产品水平的差距。（3）制造工艺水平的差距。（4）计算机应用方面的差距。1.1.3通风机行业的发展趋势随着现代科学技术的不断发展，风机在设计方法上也有了很大进步，这就从根本上改善了风机的动力特性、气蚀性能和震动特性。风机行业国外的发展趋势主要有以下六个方面：大容量、高参数化，例如在火力发电厂中，为了提高汽轮发电机组的效率和环保水平，增加机组单机容量和提高运行参数是最有效的途径，作为重要辅机锅炉风机容量和参数也要相应提高。高速化。高效率，随着技术的发展，我国生产的风机效率已达90%。高可靠性，风机的可靠性需要从计算设计、材料选择、加工制造直到运输安装、运输维护等各个环节加以保证。低噪声化，有关规定，噪声要控制在90dB以下。计算机集成制造系统在风机中得以广泛应用。随着计算机和网络技术的发展与应用，现在在300WM以上机组已全部实现了计算机网络监测控制的DCS，即分散式计算机控制系统。国外已有把热电厂电气部分监测控制均纳入了DCS系统，从而实现整个火电厂的计算机网络系统监测控制和管理，成为自动化热电厂。在DCS系统中，风机已不是单机控制，而是网络监测控制，能实现风机的自动启停，在线实现流量、压力、温度等参数的实时监测、显示与控制，以与在线故障自动诊断、自动连锁与保护。1.1.4通风机设计研究概况风机的传统设计方法是设计人员根据用户的要求，通过他们的经验提出设计方案，随后对给定方案进行分析、计算。这就需要做许多模型的大量对比试验，直至找到一个可行的方案，即满足用户要求和各种约束条件限制的方案。在这种情况下，设计人员必须要有丰富的设计经验，否则要花去很多时间进行试算，使得整个设计过程周期长、费用高、效率低。通风机的设计包括气动计算、结构设计和强度校核等容。轴流式通风机的气动设计包括理论设计方法、相似设计方法和优化设计方法。在通风机中，相似理论的应用是非常重要的，它主要应用于通风机的相似设计与性能的相似换算。理论设计主要是为设计新的型号或新系列的离心式通风机进行的。优化设计则为了更好的设计出需要的高参数风机。1.1.5通风机在电厂中的应用在发电厂中，需要许多风机同时配合主机工作，才能使整个机组正常运转、生产电能，这些风机有离心式、轴流式、混流式与容积式等各种型式、风机输送的流体有凝结水、冷却水、润滑油、酸碱类等液体；空气烟气等气体。送风机、引风机是火力发电厂中的重要辅助设备，它们对于火力发电厂的安全、经济生产起着重要的作用。风机在发电厂的热力系统中，如人体的心脏一样，不断地在循环系统中工作，同时，近年来大容量火力发电机组在我国迅速发展，大型电站风机的可靠性。电厂中常用的通风机有离心式送、引风机，轴流式送、引风机。送风机的作用一般有两种，一种是将空气预热器里加热过的清洁空气送到磨煤机干燥煤粉；一种是将常温的清洁空气送到炉膛，供给炉膛燃烧所需要的氧气，帮助炉膛中的煤燃烧。引风机的作用是将锅炉燃烧后又经过除尘的烟气从炉膛抽出，经过烟囱排到大气中，烟气中含有固体小颗粒。在本论文中设计的是输送常温清洁空气的轴流送风机。1.1.6本文的主要工作目前，轴流通风机的设计方法主要有两种，一是利用单独翼叶进行空气动力实验所得到的数据进行设计，称为孤立翼型设计法。另一种是利用叶栅的理论和叶栅的吹风实验成果来进行设计，称为叶栅设计法。本次课程设计是根据用户给定的流量、全压、转速、传动方式、气体密度、输送介质的具体要求，利用孤立叶型设计法，设计出一台符合用户要求的轴流式送风机。轴流式送风机用于大流量、低压力的情况，其结构简单、紧凑、外形尺寸小，重量轻。被广泛应用于火力发电厂中。具体主要有以下几方面的工作:（1）进行风机设计的方案选择。（2）进行风机的气动计算。（3）进行风机的结构设计。（4）对设计出的通风机进行强度校核，使其满足要求。（5）用CAD软件画出设计出的通风机的装配图与部分零件图。1.2轴流风机的基本理论轴流式通风机就是通过旋转叶轮的翼型叶片，在流体中旋转产生的升力使流体获得能量的机械。轴流式是指流体沿轴向进入叶轮后，并沿轴向流出。与离心式通风机相比轴流式通风机流量大，扬程低的特点，而且结构简单、紧凑、外形尺寸小、重量较轻。1.2.1工作原理通风机主要由叶轮、集流器、整流罩、导叶和扩散筒组成。叶轮是风机的主要部件，叶轮主要由叶片和轮毂组成。\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"把气体引入叶轮可以用集流器解决，可以选择一种自然吸气就是直接将大气直接吸入，还可以选择\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"引入外部设备帮助进气，如吸风管或进气箱进气；导叶使流体的旋转动能转换为压力能，提高风机的效率；扩散筒使导叶中的气体流出风机。图1.1后导叶式轴流通风机的结构简图上图1.1是轴流通风机的典型结构简图。\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"集流器1将气体引入，气流经过叶轮2后获取能量后进入导叶3，然后气流从扩散筒4流出，输入管道。其中出口导叶可以消除叶轮出口处流体的圆周分速度而导向轴向运动，并使这部分旋转动能转换为压力能，因此提高了风机的效率［5］。此外轴流式风机的基本类型还有三种，第二种是单个叶轮没有导叶，如下图1.2所示这是最简单的一种类型，从叶轮出来的圆周分速度是流体产生旋转运动，从而伴随能量损失，因此只适用于低压轴流风机。图1.2无导叶轴流通风机的结构简图第三种是单个叶轮前设置前导叶，如图1.3所示，流体从前导叶进入，经导叶后产生与叶轮旋转方向相反的旋转速度，所以能量损失较大，故流动效率较低。图1.3前导叶式轴流通风机的结构简图第四种是单个叶轮前后均设置导叶，如下图1.4所示，若前导叶设置成可调的，就可以根据工况的变化进行调节，也就是通过改变导叶的角速度去应对流量的改变，因而风机可以在较大的流量变化围，保持高效率，这种形式适用于流量变化较大的情况。当压力比较低的情况下通风机一般设计成单级，在本设计中也是先假定设置单级。图1.4前、后导叶式轴流通风机的结构简图1.2.2叶型与叶栅的几何参数叶轮的气动设计也就是叶型和叶栅的气动设计，因此先要介绍叶型与叶栅的主要几何参数和气流参数。轴流通风机的叶轮和导叶组成了级，在不同半径处，叶轮叶栅和导流叶栅的几何形状是根据速度三角形来定的，而气流的运动情况是由相应的叶型和叶栅来确定的。叶栅中的叶型一般采用经过实验所推荐的孤立叶型。下面介绍叶型与叶栅的主要几何参数和气流参数。一、叶型参数图1.5叶型参数［6］b—弦长，叶型中线两端点m，p连线之方向上叶型的最大长度。c—最大厚度，即弦长法线方向的叶型最大厚度。=c/b—叶型相对厚度。f—叶型中线最大弯度。=f/b—叶型相对弯度。e，a—分别为最大厚度与最大弯度位置与前缘点m在弦长方向之距离。—叶型前缘方向角，即叶型中线在前缘m处所做切线与叶弦之间的夹角。—叶型后缘方向角。θ—叶型的弯折角，θ=+。二、叶栅参数t—栅距，即叶栅中两相邻叶型之间的距离。t/b—相对栅距，b/t称为叶栅稠度。—叶型安装角，即叶型弦线与圆周方向的夹角。—进口几何角，即叶型前缘中线切线与圆周方向的夹角。—出口几何角，即叶型后缘中线切线与圆周方向之夹角。由下图可知，叶型的弯折角θ=-。i—气流进口冲角，i=-。δ—气流出口落后角，δ=-。—气流转折角，=-。可以看出，=（-δ）-（-i）=θ-δ+i。α—攻角，即叶型翼弦与速度的夹角，α是研究叶栅中孤立叶型的重要参数。图1.6叶栅参数1.2.3流体在叶轮中的运动与速度三角形风机中的流体运动是一个复杂的空间运动。流体微团的运动具有三个相互垂直的分量：圆周分速、轴向分速和径向分速。但为了使问题分析起来更加简单，通常把复杂的空间运动简化为只有圆周分速与轴向分速的圆柱面上的流动。圆柱面上的流动作为轴流式叶轮复杂的空间运动的简化分析，其依据是对圆柱层的无关性假设。虽然对轴流式叶轮存在多个圆柱形流面,但是每一个流面上研究方法是一样的。任意选取一个流面上的流动来研究即可，其他流面上的流动同理可得。将图2.1中的带后导叶的轴流式风机用任意半径截开取一微小圆柱层烟母线切开展开成平面，气体在动叶与导叶中的流动情况如下图1.7所示［7］。图1.7气体流动情况流体在风机叶轮中流动是一个复合流动，流面上任一流体质点的相对运动速度w和圆周速度u的矢量和等于绝对速度v，即v=w+u。如图下1.8所示，为研究方便绘制了叶栅进出口速度三角形图线，流体质点的进口绝对运动速度为v1，相对运动速度为w1，进口绝对速度v1在圆周速度方向上的分速度为v1u，w1u为w1圆周上的分速度，w1a为w1轴向上的分速度。流体质点的出口绝对运动速度为v2，相对运动速度为w2，进口绝对速度v2在圆周速度方向上的分速度为v2u，w2u为w2圆周上的分速度,w2a为w2轴向上的分速度，并且进口圆周速度u1等于出口圆周速度u2。图1.8叶栅进出口速度三角形1.2.4叶栅翼型的空气动力学特性气体的绕流和升力效应绕流是工程中常见的气体绕物体的流动。研究绕流问题要求我们研究研究物体周围的气流速度、压力等的变化情况。首先研究一个理想流体流过圆柱体的情况,如下图1.9所示［8］。图1.9理想流体流过圆柱流体在理想状态下流近圆柱体为均匀的平行流线。当流体流近圆柱体时，由于圆柱体的阻碍，流线会逐层发生弯曲。绕过c、d两点以后，由于流体是理想的，绕过圆柱体后不会出现附面层分离，流线又合拢。a点是流体质点速度为零的驻点。在b点处的流体急转为水平方向所以此点也是一个驻点[8]。圆柱体并不会受到任何作用是由于\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"圆柱体为一对物体。对于实际的流体，水平方向会产生平行于流体作用方向相反的阻力，而垂直于流体方向上不会产生外力。如果圆柱体以某一角度旋转时，根据实际观察，圆柱周围的流体也将随圆柱一起绕轴心做环流流动。理想的流体流过机翼和流过圆柱体的情况类似。当理想流体以一冲角流过机翼时，气流会沿着物体形状绕过去，气流经过叶型，速度会逐渐均匀，流线的形状会恢复平直。绕叶型的气流上下两部分的流线不对称，在叶型上的作用力的合力为零，也就是说没有升力。但实际上，这是不可能的，实际流体流过叶型时，上下表面层必然会有附面层存在，当气流绕叶尾沿叶型上表面往上流动时，发生强烈的扩压现象，从而会产生附面层分离，形成旋涡，称为启动涡。\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"旋涡被上游的气流带走后，翼叶上的气流则沿着叶尾的方向流向叶尾。\t"C:/Users/TOSHIBA/Desktop/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"那么，实际气流在流经叶型必然会产生旋涡，同样的会产生一个环流，而且这个环流与旋涡是大小相等，方向相反的。这样就会改变叶型上下表面速度的分布情况，换句话说叶型上表面的速度会有所增加，下表面的速度有所降低，因而产生了一个向上的升力。二、叶型和叶栅的空气动力特性在讨论机翼升力时，为了将问题简化，假定流体是理想的，因而阻力为零，升力和阻力的特性统称为空气动力特性。气流与叶栅之间的相互作用速度三角形如下图1.10所示。图1.10流体与叶栅之间的相互作用速度三角形通过用实验的方法可以求出升力和阻力。为了方便实验和容易分析起见，作用在单位叶片上的升力与阻力分别表示为：升力=×××b阻力=×××b式中b—叶型弦线—叶型升力系数—叶型阻力系数—叶栅中几何平均相对速度升力系数、阻力系数体现了叶型的共同特性也是作为衡量机翼好坏的一个直接标准。在攻角一定的情况下，升力系数与阻力系数只与叶型的参数有关。对于已定的叶形来说，升力系数与阻力系数是冲角a的函数，下图1.11描绘了升力系数与阻力系数的实验曲线图。当a较小时，升力系数几乎为直线上升。当a大于某个值域后，升力系数就会迅速下降。与此相应，会存在失速现象，即叶型的阻力系数短时间急速上升。风机在正常运行时突然出现失速则噪声会短时间变大，引发风机的剧烈震动和不稳定运行等故障现象。图1.11气流角沿径向的变化1.2.5孤立叶型设计法孤立翼型是指流体绕翼型的流动是在一个无限大的平面进行的。除翼型外，没有其他因素干扰流体的流动，这种假设会大简化研究问题的困难程度。也就是说，在翼型上下、前后的一定距离处的流体的速度，与未受扰动时的无限远处的来流速度相等。因此，在实际工程中，只要翼型附近有足够大的空间尺寸，就可按照孤立翼型来分析。当叶栅稠度较大时，实际的叶型在叶栅中的升力系数并不等于孤立叶型的值，需要采用叶栅法进行设计。在本设计中采用孤立叶型法设计叶轮叶片，采用叶栅孤立叶型与叶栅结合的方法设计后导叶。设计翼型的空气动力特性，就是设计翼型升力、阻力与翼型的几何形状与气流参数的关系。一、叶型与叶栅的空气动力基本方程（一）不考虑叶型摩擦阻力的计算图1.12理想流体作用在孤立叶型上的力首先讨论理想流体绕流孤立翼型时的情况，即不考虑叶型的摩擦阻力。理想流体做平面有势运动，如果流场中有一翼型，流体会对翼型产生一个升力,如上图1.12所示。设：=0，气流作用在单位叶片长度上的气动力为：将,代入上式其中D—环形叶栅直径，m；ω—叶轮的角速度,1/s；z—叶片数。则有：（二）考虑叶型阻力损失的计算实际气体在叶栅中的流动会使风机部产生摩擦损失、局部损失和泄漏损失等，用全压效率计算为：其中P—通风机的全压；—通风机的全压效率。从下图2.13可知，理想流体流过叶栅时，其气动力为，同时引起的周向和轴向分力分别为和。图1.13气体绕流叶栅之力分解图由速度三角形可知：所以：由图1.13上力分解得：上式建立了气动力，叶栅主要参数b/t与气体在叶轮叶栅中扭速（表征能量头）之间的关系，是计算轴流通风机叶栅的基本方程。与不考虑叶形阻力损失的计算公式形式不同，但实质是一样的，所不同的是上式公式计入了气流流过叶栅时的阻力损失，而后者是把风机的各种损失用全压效率反映出来。（三）阻力与叶栅参数之间的关系流过叶轮叶栅一个叶型的能量头损失为：其中——流过一个叶形的气体重量流量。此式建立了阻力，压差损失与叶栅参数之间的关系。对于导叶也可以建立同样的公式，只需将气流参数改用导叶进口参数就行了。一、力沿叶高的变化图1.14流体微团的受力1—动叶；2—导叶假设叶轮中的流体（为简化分析，认为是理想流体）沿圆柱面做正常的轴对称运动，取叶轮与导叶的轴向间隙中半径为r处的一流体微团进行受力分析，如上图2.14所示。作用在流体微团上沿半径方向的力有惯性离心力和径向表面力。1.惯性离心力由流体微团的质量，当其绕轴旋转时，产生的惯性离心力为：其中—流体微团绝对速度的圆周分速。2.径向表面力设作用在微团表面上的压力为，外表面上的压力为：则其总作用力分别为：与而作用在微团左右两侧面上的压力亦为，其总作用力各为：其分解成两个相互垂直的分力，与半径方向垂直的两个分力相互平衡，沿半径方向的两个分力形成合力为：由达朗贝尔原理可知，离心力应与作用在流体微团上的径向表面力大小相等方向相反，可表示为：因，去高阶无穷小，则有即可得：轴流通风机的静压和动压之和是风机的全压，即对半径求导有，将带入上式得：注意到而有，则有设风机全压P与轴向速度沿叶高不变，即设,即有：上式积分得：，此式是等环流公式。等环流公式说明，动叶和导叶轴向间隙中的圆周分速度是按照等环量公式分布的。三、速度沿叶高的变化（一）扭速沿叶高的变化所谓的扭速是指叶轮任意半径处，进出口气流相对速度在圆周方向上的分速度之差，即。下面来分析扭速沿叶高的变化规律。由可知，在任意半径r处，有：由图6速度三角形可知：或者可以写成：若记平均半径为，则对应的扭速为，有：由上式可得，气流的扭速随着叶轮半径的增大而减小，也就是说气流在叶根处的扭曲大（也就是说气流的转折角大），但是在叶顶处气流扭曲小（也就是说气流的转折角大）。（二）气流速度沿叶高的变化设平均半径为，而对应的圆周叶高圆周速度为，轴向速度为。由可知任意半径处，气流速度与平均半径处对应分速度之间的关系为：，即随叶轮半径的增大而减小。变化规律如下图1.15所示，其中为叶顶的半径。图1.15气流速度沿径向的变化（三）气流角沿叶高的变化由叶栅进出速度三角形可知气流角沿半径的变化规律。1.的变化规律因故由上式可知，气流角随着叶高增大。2.的变化规律因即由上式可知，在径向随着半径的增大，气流角也随之增大，在叶根处最小。3.的变化规律设转速为，在任意半径和平均半径处的圆周速度分别为即有由速度三角形可得：由上式可知，随着半径增大，气流角减小。4.的变化规律同样由速度三角形可得：图1.16升力系数、阻力系数与气流角的关系由上式可知，随着半径的增大，气流角减小。上图1.16表示气流角沿半径变化的情况。在顶叶和叶根处变化的差值，反应了叶片沿半径扭曲的情况。1.2.6平面叶栅法当叶栅稠度较大时,实际的叶型在叶栅中的升力系数与孤立叶型的值不对等。在此情况下使人们在孤立叶型的基础上进行了大量的实验研究。叶栅的额定工况根据平面叶栅法将对叶片进行计算,叶栅额定工况下的气流转折角，根据设计叶栅前后的速度三角形计算得到的气流转折角。根据气流转折角查图得出最佳叶栅稠度。其余各参数的计算与孤立叶型法类似。1.2.7叶栅中的损失与效率一、叶珊中的损失（一）叶型损失叶型损失是指叶型表面因附面层所引起的摩擦损失和尾际涡流损失，其大小与叶片型式、b/t、、表面质量与冲角等有关。计算公式为：（二）二次流损失因二次涡流产生的损失。一般取α=0.018，若是等厚度平板叶片可取α=0.025。（三）环面损失环面损失是指风机外壳与转子之间形成的环形通道表面上由于气流摩擦和涡流引起的损失。二、效率（一）通风机的效率其中—级的理论总压升—叶轮的压力损失—前导叶损失—后导叶损失—扩压器损失（二）风机功率因为风机中由原动机输入的机械能存在着各种损失，不能将全部能量传递给流体，只能传递大部分动力，损失的部分则用相应的效率表示。效率是体现风机能量利用程度的一个重要的经济指标。风机中常用的功率有有效功率、轴功率与原动机功率等。1.有效功率有效功率是指流体从风机中实际获得的功率。kW其中—体积流量，m3/s；p—全压，Pa。2.轴功率轴功率是指原动机传递给风机轴端上的功率。由于风机存在各种损失，所以风机的效功率要小于轴功率，如果总效率η已知，则风机轴功率为：（三）原动机功率原动机功率是指原动机的输出功率。其中—传动效率。2风机设计部分2.1方案设计本论文通过计算比转速确定是设计成离心式风机还是轴流式风机。计算公式为：当=2.7～12时，设计为前弯式离心风机；当=3.6～16.6时，设计为后弯式离心风机；当=18～36时，设计为轴流式风机。因为在本设计中=26，由此可知应该设计为轴流式风机。下面再对风机进行气动设计、主要参数选择、结构设计与强度校核。2.2轴流风机的气动设计确定了设计为轴流风机后，下面就是风机的气动设计。气动设计包括孤立叶型设计法与平面叶栅法，目前大多数通风机也都采用孤立翼型设计法，这种方法比较简便有效。孤立翼型法也有多种，例如采用不同图表等。从研究问题以与解决的方式上来看，这些方案虽然各具特点，但是他们的实质都是按叶型和叶栅理论与采用孤立翼型的实验数据得到的。在本设计中，用户给定的要求为流量120m3/h；全压3000Pa；转速960rpm；用于输送密度为1.2kg/m3的清洁空气。2.2.1结构选择图2.1叶轮后设置导叶气体流向本论文设计的结构方案先假定是单级叶片叶轮后设置后导叶，这种结构方案在轴流通风机中应用最广泛。气体轴向进入叶轮会出现气体流出的现象，因为从叶轮流出的气体会发生某种程度的旋转运动，经过后导叶扩压整流以后,使气体轴向流出，见图2.1，反应度，主要应用于压头较高的级，效率也高，设计制造良好的风机效率可达90%。2.2.2选择电机风机的转速可以根据用户的要求来选择。为了正确的选择电机，需要准确的计算轴功率后才能选择符合要求的电机，风机在设计工况下运行时的轴功率为：其中qv—流量，m3/s；p—风机全压，Pa；η—全压效率；—传动效率。本文设计中选择的转速是960r/min，在本设计中先假定设计的风机效率为0.9，则轴功率为：kW根据风机手册，计算出流量系数φ为：，根据流量系数查图找到功率系数λ，选取λ=1.1［9］，可以算出选取的电机功率为449kW，查机械手册可选取Y450—6的450kW的电机［10］。2.2.3确定叶轮外径与轮毂直径一、轮毂比ν在设计轴流通风机时，必须确定轮毂比，其中为轮毂直径，为叶轮外径。轮毂比ν会影响风机的流量、压力和效率等，因此ν是一个重要的结构参数。所以，当通风机的流量、压力和转速已经确定的情况下，轮毂比ν也是特定的。当风机的压力较大时，轮毂比ν的值也应该较大，但是若轮毂比ν过大，会导致叶片太短，从而使叶片流道中的气体流动损失大大增加，同时也会恶化风机的性能，使效率降低。相反如果轮毂比ν过小，也不利于风机的运行，会造成叶片根部的气流发生分离，损害风机的性能。此外从结构方面来看，轮毂比ν过小，会使设计的叶片过长，使叶片布置起来变得困难。一般轮毂比ν的围为ν=0.025～0.75。采用单级叶片的通风机轮毂比为0.3～0.45。对于多级叶片的风机来说可选取轮毂比在0.5～0.7之间，也有取轮毂比低于0.5者。根据大量实验结果得出，轮毂比ν和比转速ns存在着如图2.2的关系，对于单级风机可利用上图来选择符合要求的轮毂比。图中的虚线主要是不同风机与不同叶图2.2轮毂比与比转速的关系型在实验中的偏差围，如在一定的轮毂比下，圆弧形叶片叶轮的比转速大。根据比转速ns查图2.2取轮毂比ν=0.6，所以设置后导叶是合理的。二、叶轮外径Dt选择合理的轮毂比后，接下来就是要确定叶轮外径Dt。Dt的大小也会直接影响风机的性能和结构。在风机的压力、流量与转速已经给定的情况下，那么风机的叶轮的尺寸Dt基本上也就确定了。根据大量实验结果得出叶轮尺寸Dt、压力P、流量与转速n之间存在着一定的关系，用系数与比转速来描述，如图2.3图2.3比转速与系数的关系示，与基本上成直线关系。其中：查上图19得系数后，就可求得叶轮尺寸，将带入下式得：其中p—风机的全压，N/m2；ρ—气体的密度，取1.2kg/m3n—风机的转速，1/min。根据比转速查取上图2.3得=1.83。带入数据得：圆整2.6m三、轮毂直径轮毂直径为：m2.2.4圆周速度与压力系数圆周速度:压力系数:当0.15或者32.5时，一般采用单独叶轮的级；当=0.15～0.25或者=20.8～32.5时，可以采用叶轮加后导叶的级；当=0.25或=14.5～20.8时，可以采用前导叶加叶轮加后导叶的级。带入数据后计算结果如下：圆周速度：m/s压力系数：根据=0.15以与ns=26可以验证采用叶轮加后导叶的级是合理的。2.2.5轴向速度带入数据得：m/s2.2.6中间截面的各参数将叶片分为五个计算截面，按照等环量方法分别计算各参数中间截面的各参数分别为：平均相对半径：平均相对圆周速度：平均相对扭速：平均相对速度：气流角：平均半径处的计算结果如下：平均相对半径：m平均相对圆周速度：m/s平均相对扭速：m/s平均相对速度：m/s气流角：其余截面计算结果绘制成表格，见后面的总表2-2。2.2.7选择叶片数已选定的孤立叶型的风机在额定工况下运行时,叶片的升力系数也是一定的。那么叶片数量z的增加会使得的叶片弦长b减少，反之z减小b就会增加。对于一样轮毂比ν和叶片弦长b的风机来说,若叶片数增加,叶栅稠度τ=b/t也会随之增加。但是这样必然会导致升力系数下降，反之，若叶片数目过少，则会增大每个叶片的负荷,影响风机的气动性能,使风压降低。因此，对于已定的ν和b的风机来说，应该对应着最佳叶片数z。在采取孤立叶型的设计方法中，选取最佳叶片数z的选取围如下：表2-1叶片围ν0.60.7Z2～64～86～128～1610～20在本设计ν=0.6，根据表2-1选择叶片数Z=12，叶片各参数的计算利用平面叶栅法进行计算。2.2.8升力系数与相应的攻角选择最合适的升力系数时,首先应该保证从叶尖到叶根逐渐增加。假如型的相对厚度不变，可以选取额定工况点的升力系数作为叶根的升力系数值，然后按直线规律从叶根到叶尖依次减小。各个截面的升力系数值确定以后，相应的攻角可根据叶型的曲线来选取。在本设计中取升力系数为：0.9、0.84、0.79、0.74、0.70。查图可得相应的攻角为α：5.0°、4.4°、3.9°、3.4°、3.0°。2.2.9叶片宽度和栅距叶片宽度：栅距：平均半径处的叶片宽度为栅距：m其余截面计算结果绘制成表格，见后面的总表2-2。2.2.10叶型安装角半径处的叶型安装角为：=20.49+3.9=24.39°其余截面计算结果绘制成表格，见后面的总表2-2。2.2.11各截面参数计算结果选取LS叶型，翼型相对厚度0.05～0.12，取平均相对厚度=0.10，叶片计算结果列于下表2-2中。表2-2计算结果项目截面η0.90.9D1.561.872.142.382.678.4194.00107.57119.63130.6935.4329.5525.8223.2221.25/u0.450.380.330.300.2724.2320.8118.2616.7015.11(=)42.9864.4581.7596.41109.440.820.550.430.370.3339.3528.8123.2720.3018.2660.7079.2394.66108.02120.073684.496277.398960.5211668.3214416.801247.501247.501247.501247.501247.5070.2386.75101.03113.65125.160.500.410.350.310.2830.0024.2020.4918.0616.260.90.840.790.740.705.03.035.0028.6024.3921.4619.26z（取）1212121212100.53100.53100.53100.53100.530.460.400.360.340.3310.830.730.660.60t0.410.490.560.620.681.120.820.640.550.49下图2.4为升力系数与安装角曲线升力系数曲线安装角曲线图2.4升力系数、安装角曲线2.2.12绘制叶片线性根据计算结果与所取的叶形剖面的几何尺寸，绘制各个截面的叶片型线。为了改善叶片的受力情况，提高叶片寿命以与减小风机的噪声，各个计算截面的叶形的重心，应当位于同一半径上。一、LS叶片形状如图2.6图2.5叶型二、叶片截面尺寸叶片截面尺寸如表2-3表2-3叶型表面尺寸距前缘点距离x/b(%)51020304050上表面坐标y/cmax(%)59.1278.696.110099.196.1距前缘点距离x/b(%)60708090上表面坐标y/cmax(%)87.374.757.236.912.09.0各个截面的尺寸均按弦长与标准LS翼型断面坐标图成比例，换算后的计算结果如下表2-4。表2-4计算结果距前缘点距离x234692138184230上表面坐标y27.2336.1644.214645.5944.21距前缘点距离x276322368414上表面坐标y40.1634.3626.3116.975.524.142.3后导叶参数选取后导叶与前导叶不同是，后导叶有一种扩压叶栅又称出口导流器，将流出叶轮的偏转气体旋转到轴向方向的同时又可以将偏转气流的动能变成静压能。装置后导叶的风机与无后导叶的单叶轴流风机相比,其静压效率会大大提升。若轴流风机运行时气流在管网阻力比较大，所需要的的功率又较大，可采用叶轮后设置后导叶的方法。这样风机的出力会达到最大，提高风机的效率。后导叶选用机翼型,同样也能用等厚度的圆弧板叶型。经过大量的试验,外部条件一样的情况下,选择曲率一样的等厚度圆弧板会比机翼型后导叶具有更好的空气动力性能，且机翼型后导叶制造成本也高。后导叶的计算与叶轮的计算方法基本一样，可采用孤立叶型法与叶栅法相结合来进行计算。设计中对叶轮推得的叶栅气动参数和几何参数之间的关系，对后导叶也同样适用，只需将气流角代替，将导叶的平均速度代替动叶栅即可。后导叶叶片数一般取叶轮叶片数的1.5～2.0倍，为了防止又减少叶片震动的发生，应该使选择动叶叶片数与导叶叶片数互为质数。在本设计中由于动叶为12片,所以取后导叶为23片，后导叶主要用平面叶栅法计算。2.3.1导叶的进出口气流角进口气流角：出口气流角：其中，取，则平均半径处的进出口气流角为：=arctan35.32/25.82=53.83°=arctan35.32/2.582=85.82°将其余四个截面的计算结果列在后面表格2-5中。2.3.2气流转折角与稠气流转折角：平均半径处的气流转折角：△α=85.82°-53.83°=31.99°无限叶片数圆弧的叶片圆心角：平均半径处的叶片圆心角：=31.99°/2=16.00°平均气流角：平均半径处的气流角：图2.6根据气流转折角△α查图2.6，选取最佳稠度b/t。根据△α=31.99。，α3=85.82，查上图可知b/t=1.0。2.3.3栅距与叶片宽度栅距：平均半径处的的栅距：平均半径处的叶片宽度：=1.0×0.31=0.31其余四个截面的计算结果列在下表2-5中。2.3.4各截面参数表2-5计算结果项目截面35.3235.3235.3235.3235.321.561.872.142.382.635.4329.5525.8223.2221.2544.9150.0853.8356.6858.9784.2785.2285.8286.2386.5639.3635.1431.9929.5527.5919.6817.5716.0014.7813.8064.5967.6569.8371.4672.77t0.220.270.310.340.37b0.440.380.310.310.17b/t2.01.41.050.600.570.520.4710.6011.7112.0713.6415.5634.3138.3741.7643.0443.4194.8496.9397.8999.87102.12z23232323233结构设计前面通过计算确定了叶轮与导叶的参数，下面进行风机的结构设计，完成风机的总体设计，方便CAD绘图。3.1叶轮的结构设计3.1.1轮盘镗孔由于在设计中轮毂直径达到了1.56m，所以不能采用连叶片铸造加工的方法，应采用叶片用螺母连接轮毂的方法，轮毂由外面2个大圆环、主体与加强筋焊接而成，采用双层圆环为了改善叶片与轮盘之间的受力情况，加强筋则是提高轮盘是刚性，提高轮盘的寿命。轮盘中间抠去6个圆形孔，是为了减少材料的使用从而减轻轮盘的重量。大小由通风机手册中轮盘镗孔度规定计算得出［11］。图3.1轮盘镗孔本设计采用直径300mm的孔，布置结构如上图3.1所示。镗孔后为了使气体经孔流过造成压力差，将镗的孔用适当厚度的钢板前后堵住。3.1.2叶片安装3.2叶片布置［12］在本设计中，风机的叶片如下图3.2所示布置在轮毂上，叶片尺寸在第三章中已计算。采用铆钉将叶片通过叶柄与轮毂连接，每个叶片用铆钉与轮毂连接，轮盘厚度为10mm，其中镗了六个直径为300mm圆孔。3.2叶轮叶柄的设计叶柄的设计主要从强度安全要求的角度考虑，综合其结构要求，加工难易，和材料的特性等来设计叶柄，将危险截面看作圆面积来计算。采用碳素钢Q235，其中密度ρ=7.85×103kg/m3，屈服极限=235Mpa。叶片重心由CAD得：图3.3叶栅重心叶片重心为rc=989.12mm一、作用在叶片根部上的离心应力=7.85×103×（100.53×0.98912）2=77.61Mpa=3.03﹥2二、离心力假设危险截面面积为：S=πr2=π×0.0352=0.0038m2，长度0.8m。由于叶片顶端叶柄面积为矩形，可取叶柄体积为：=0.00304m3。则=7.85×103×0.00304×100.532×0.9812=338.55kN=62.78Mpa所以，面积假设的合理。由此可取叶柄的直径为d=35mm,长度为800mm。3.3集流器的设计集流器的作用是加速流入风机中的气体，使能够在压力损失很小的情况下，保证气体均匀得流进叶轮。集流器对轴流通风机的性能影响很大，如果设计不佳会导致装置的性能恶化，入口损失可高达10%～15%［13］。与没有设计集流器的轴流风机相比，设计良好的集流器可以使风机的效率提高10％～15％。集流器一般为圆弧形形状，其尺寸为：圆弧半径：R≥0.25Dt在本设计中取：R=0.32.6=780mm集流器外径：d=(1.2～1.4)Dt在本设计中取：d=1.22.6=3120mm集流器长度：L=(0.2～0.4)Dt在本设计中取：L=0.32.6=780mm3.4整流罩的设计为了保证气流更好地进入风机通道，同时又能够降低风机的噪声，在叶轮或进口导叶前必须安装合适的整流罩，来构成通风机的进口气流通道，并使气流均匀的加速，从而避免气流损失，设计符合要求的整流罩可以提高风机的流量10％左右。整流罩的形状一般设计成半圆球形或着半椭圆形，也可以与尾部整流体一起设计成流线的形状，形状如下图3.4所示。最大直径距离前端的距离为0.4，在设计时，可以把风机的轮毂直径设置成整流体的最大直径。取流线型的0.4的头部作为风机的集流器，其余的0.60作为扩散筒的整流体。图3.4整流罩3.5扩散器的设计由叶轮和导叶组成轴流通风机的级的出口动压占全压的比例要比离心式通风机要大得多，约占全压的30%以上。为了减小风机出口气流的速度，可将一定的动压转变成静压，这样将会使轴流通风机装置的静压效率提高，并同时可以降低噪声，因此需要在轴流通风机本体的出口处安置扩散器。扩散器的结构形式由外筒和芯筒组合形式而定。基本上有四种形状，一种是等直径外筒，一种是等直径整流体，一种是等直径外筒，另一种是流线型，形状分别如图3.5所示。从图中可以看出加工生产等直径外筒、锥形或者等直径整流体，比采用流线型整流体方便。图3.5扩散器的形式在本文设计中，考虑到加工方便，采用等直径外筒锥形整流体。扩散器长度可按照公式来计算［14］，计算公式为：其中D—叶轮直径；D4—扩散器出口直径，D4=2.6m；d—直径比，=0.6；φ—当量圆锥扩散器等值的开角，φ=10°带入数据得：=2.97m因此扩散筒的长度应为2.97m。3.6径向间隙和轴向间隙确保叶轮的最佳流动几何条件是合理的选择两级叶轮的轴向间隙和径向间隙。由于有尾迹的影响，从第一级叶片流出的气流的流速是不均匀的，这将影响第二级叶片的正常工作，从而影响风机运行的性能。而且不均匀的气流也会作为振动源，引起第二级叶片的振动。3.6.1径向间隙图3.6径向间隙和轴向间隙径向间隙是指叶片顶端与机壳之间的间隙。径向间隙一般用间隙δ与叶片长度L的比值来表示，径向间隙对轴流通风机的效率与压头都有较大的影响，所以，在保证叶顶与机壳壁不相碰的前提条件下，就要使相对间隙尽可能的小，如图3.6。实践证明当时，间隙对效率的影响不大；当时，级效率一般会下降2%～3%，压头将减少4%～6%。径向间隙对效率的影响可按照下面的公式计算：计算时一般将径向间隙控制在0.008～0.001的围。这里选取=2.5mm,则0.0045，不影响效率。一般可以通过四种方法来减小径向间隙。一是对叶片顶端附近的机壳壁进行加工，可以使其相对间隙