離心式通風(fēng)機設(shè)計通風(fēng)機的設(shè)計包括氣動設(shè)計計算，構(gòu)造設(shè)計和強度計算等內(nèi)容。這一章主要講第一方設(shè)計的一般方法。，以用其他要求，確定通風(fēng)機的主要尺寸，例如，直徑及直徑比

，工作介質(zhì)及其密度，轉(zhuǎn)速n,進出口寬度和，進出口葉片角 和通風(fēng)機的性能。對于通風(fēng)機設(shè)計的要求是：

，葉片數(shù)Z，以及葉片的繪型和擴壓器設(shè)計，以保證〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕

滿足所需流量和壓力的工況點應(yīng)在最高效率點四周；最高效率要高，效率曲線平坦；壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬；構(gòu)造簡潔，工藝性能好；足夠的強度，剛度，工作平安牢靠；噪音低；調(diào)整性能好；尺寸盡量小，重量經(jīng)；維護便利。對于無因次數(shù)的選擇應(yīng)留意以下幾點：〔1〕 為保證最高的效率，應(yīng)選擇一個適當(dāng)?shù)闹祦碓O(shè)計?！?〕〔3〕

選擇最大的值和低的圓周速度，以保證最低的噪音。選擇最大的值，以保證最小的磨損。.〔4〕 大時選擇最大的值?！?葉輪尺寸的打算3-13-1:葉輪外徑:葉輪進口直徑；:葉片進口直徑；:出口寬度；:進口寬度；:葉片出口安裝角；.:葉片進口安裝角；Z:葉片數(shù)；:葉片前盤傾斜角；一． 最正確進口寬度在葉輪進口處假設(shè)有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進口流速。一般承受 ，葉輪進口面積為 ，而進風(fēng)口面積為 ，令為葉輪進口速度的變化系數(shù)，故有：由此得出：(3-1a)考慮到輪轂直徑 引起面積削減，那么有：(3-1b)其中在加速20%時，即 ,(3-1c).3-220%的葉輪圖圖3-220%的葉輪圖。近年來的爭論加速不肯定是必需的，在某些狀況下減速反而有利。二． 最正確進口直徑由水力學(xué)計算可以知道，葉道中的損失與速度

的平方成正比，即

。為此選擇在肯定的流量和轉(zhuǎn)速條件下適宜的

，以使

為最小。首先爭論葉片厚度的影響。如圖3-3，由于葉片有肯定厚度；以及折邊的存在，這樣使進入風(fēng)機的流速從 增加至 ，即：.3-3葉片厚度和進出口的堵塞系數(shù)計算用和分別表示進出口的堵塞系數(shù)：(3-2a)式中為節(jié)距，為切向葉片厚度同理那么進出口的徑向速度為：.當(dāng)氣流進入葉輪為徑向流淌時， ,那么：(3-2b)為了使

最小，也就是 損失最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)?/p>

。當(dāng) 過大時， 過小，但 加大很多，使〔3-2c〕式右邊其次項過大，

加大。當(dāng)

過小時，〔3-2c〕式右第二項小，第一項會過大，總之 在中間值時，使 最小，即20%加速系數(shù)，及輪轂的影響，的表達式為〔3-1b(3-2c)式為：(3-3c)對式(3-3)求微小值，得出的優(yōu)化值為：(3-4a)出口直徑 不用上述類似的優(yōu)化方法，只要選用適宜的即可:.(3-4b)即：(3-4c)也可以依據(jù) ，求出(3-4d)三． 進口葉片角徑向進口時的 優(yōu)化值同 一樣依據(jù) 為最小值時優(yōu)化計算進口葉片角 當(dāng)氣流為徑向進口時， ,且 均布，那么從進口速度三角形〔令進口無沖擊 = 〕.代入值后得出 值，最終得出：(3-5)求極值，即(3-6a)這就是只考慮徑向進口時的 優(yōu)化值。把〔3-6a〕式代入(3-4a)至(3-4d)式：(3-6b)進而當(dāng) 時：(3-6c).或者：(3-6d)當(dāng)葉輪進口轉(zhuǎn)彎處氣流分布不均勻時 的優(yōu)化值。圖3-4，葉片進口處速度分布不均勻在前盤處速度大小為 和 比該面上的平均值要大，設(shè)那么此外：當(dāng) 時：(3-7a)進而承受近似公式:.其中為葉輪前盤葉片進口處的曲率半徑。計算出來的表所示：

角比 小一些。如下:::那么(3-7b)式中 為 的平均值。3-4.3-5當(dāng)氣流進入葉片時有預(yù)旋，即 ：由圖3-5進口速度三角形可以得出：求極值后：(2-8a)可以看出當(dāng)氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時〔正預(yù)旋〕， 將增大，同時得到：.葉輪的型式不同時 有所區(qū)分一般推舉葉片進口角 稍有一個較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時的選擇使葉輪進口沖擊損失為最小。沖角一般后向葉輪：對于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的別離損失較大，過小的進口安裝角導(dǎo)片彎曲度過大，別離損失增加。較大的安裝角雖然使進口沖擊損失加大，但是流道內(nèi)的損失降低，兩者比較，效率反而增高。一般前向葉輪：當(dāng) 時， 甚至 。四．葉輪前后盤的圓角和葉片進口邊斜切設(shè)計中，在可能狀況下盡量加大葉輪前后盤的圓角半徑r和R3-1〕。葉片進口邊斜切是指前盤處葉片進口直徑象。

大于后盤處的直徑 ，以適應(yīng)轉(zhuǎn)彎處氣流不均勻現(xiàn)假設(shè)葉片進口與軸平行，如圖3-6(a)所示，速度 不均勻，而周速一樣。故氣流角

在進口邊各點是一樣的。但該處氣流不同，這樣就無法使葉片前緣各點的氣.流毫無沖擊地進入葉輪。為此將葉片進口邊斜切〔見圖3-6(b)〕,靠近前盤處的 大，且其亦大，而靠近后盤 小，且亦小。使氣流良好地進入葉道。前向葉輪，進口氣流角 是依據(jù)葉片彎曲程度來考慮的，故不做成斜切。3-6五．葉片數(shù)Z葉片數(shù)太少，一般流道集中角過大，簡潔引起氣流邊界層別離，效率降低。葉片增加，能削減會使效率下降。依據(jù)試驗，葉片間流道長度l為流道出口寬度a2倍，且l那么.(3-9)出口角大的葉輪，其葉道長度較短就簡潔引起當(dāng)量擴張角過大，應(yīng)承受較多葉片。出口角小時，葉道較長，應(yīng)承受較少葉片。同時葉片過于稠密。

較小時，Z也少一些為好，以免進口對于后向葉輪：當(dāng)Z=8~12個時，承受機翼型及弧型葉片，當(dāng)Z=12~16時，應(yīng)承受直線型葉片。對于前向葉輪，Z=12~16.六．葉片進出口寬度后向葉輪一般承受錐形圓弧型前盤，對于肯定流量葉輪，過小那么出口速度過大，葉輪后的損失增大，而定。由于

過大，擴壓過大，導(dǎo)致邊界層別離，所以(3-10a)

的大小要慎重決上式說明，在肯定的 時， 值與成正比，對于肯定的葉輪 過大，出口速度大，葉輪后損失增大，反之同，即

過小，擴壓度過大。試驗證明，不同的 ， 值不.(3-10b)然后，利用(3-10a)式可計算出 。后向葉輪的進口處寬度，一般可近似計算：(3-10c)前向葉輪進口處參數(shù)影響很大其葉片入口處寬度應(yīng)比 公式計算出的大一些。例如當(dāng)前向葉輪承受平直前盤時：，假設(shè)承受錐形前盤，必需正確選用前盤傾斜角，即.依據(jù)值及，可打算。3-7前盤外形葉片外形確實定離心式通風(fēng)機主要參數(shù)外形有很多項選擇擇。一．平直葉片

及Z后，就可以繪制葉片的外形，葉片的平直葉片是最簡潔的葉片型式，依據(jù)圖3-8，由正弦定理：(3-11)上式說明 , 和之間滿足(3-11)式，不能同時任意選擇。.例如：:(當(dāng)時) :3-8二．圓弧型葉片圓弧型葉片分單圓弧和多圓弧，一般多承受單圓弧。在設(shè)計中，一般先求出,Z等，依據(jù)條件確定葉片圓弧半徑 的大小，和該圓弧的中心位置P，以及圓弧所在半徑 。.3-9a3-9b.3-9c徑向葉片3-9a在 和 中，P0為公共邊：由余弦公式：(3-12a).(3-12b)葉片長度l：前向葉輪圓弧葉片(3-13a)(3-13b)3-9c(3-14a)(3-14b)三.葉片流道的打算.對于直葉片和圓弧葉片，其進口不能很準確地成型，所以在某些狀況下會產(chǎn)生過高的前緣葉片壓力，從而導(dǎo)致了氣流的別離。最好在進口有一段無功葉片，或用近似的圓弧表3-101r半徑做圓弧，弧

的垂線，交于角的另一邊為A點，以 為段為無功葉片，e點的以后用拋物線，或者曲線板延長，而且保證出口角為 即可流道畫出以后檢查過流斷面過流斷面變化曲線的斜率不能大于 ，否那么的話，集中度過在，造成較大的邊界層損失，甚至別離。一般葉片較少時，用圓弧葉片還是合理的。3-103-11.以下用解析法做幾種狀況的無功葉片：無功葉片就是環(huán)量不變的葉片即 保持?！不?保持常數(shù)的葉片用下標〞0〞表示進口，那么：由于(3-15)上式為無功葉片的方程.〔1〕 狀況，這時前盤為雙曲線，即(3-16a)積分后：(3-16b)假設(shè)進口無預(yù)旋：(3-16c).(3-16d)〔2〕(3-17a)當(dāng) 時(3-17b)3-12葉片基元四.葉片造型的解析法和圖解法.減速葉片間流道由于風(fēng)機葉輪中的流淌為逆壓梯度，易造成邊界層的脫流，而造成過大的邊緣失。假設(shè)使相對流速w圖3-12中的一個葉片基元 ，分解成 〔徑向〕和 〔周向〕兩個重量：(3-18a)這就可以利用w代替進展葉片繪形。假設(shè)承受等減速流道，即(3-18b)可以看出對于等減速流道，w的分布曲線是一條拋物線，其中有幾種狀況可以得到解析解。等徑向速度流道當(dāng)軸面流道的關(guān)系為br=常數(shù)時， =常數(shù)。把(3-18a)式代入(3-18b)式：.為常數(shù)，積分而得到速度分布為：(3-19)wb. =常數(shù)的等角螺線葉片：(3-20)c.=常數(shù)同時 =常數(shù)，w也必為常數(shù)。見圖3-13所示。同時：那么壓力系數(shù)：(3-21)只與幾何尺寸，即 有關(guān)。d.等寬度葉道，b=常數(shù).由于：常數(shù)那么:(3-21)3-13等減速葉片的圖解法。在一般狀況，由式(3-18b)得到：積分后:(3-22).積分常數(shù)為：那么w和 ，就可以求出 ，進而利用：可利用圖解法繪型葉片。例如：令 ,,代入方程中：得到假設(shè)令 =常數(shù)：(3-23)當(dāng) 及 時，可以求出 和w，進而求出 ，即可進展葉片繪型。即先用數(shù)值方法計算出，然后圖解繪圖。例如： 時.可列表計算：r b br33繪型步驟如下：把半徑分成n分，求出各段中點的w和 值，并列入表內(nèi)，就可以求出各段中點的值，依據(jù)3-14

，在圖上量取 和

，從進口畫起，就可以得以上風(fēng)機葉片的設(shè)計是按的線性分布設(shè)計葉片，同樣可以按葉片角的分布進展葉片角的繪型，在水輪機中還可以按給定 的分布進展葉片繪型。.3-14離心通風(fēng)機的進氣裝置.3-153-16.3-17一. 進氣室進氣室一般用于大型離心通風(fēng)機上。倘假設(shè)通風(fēng)機進口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，能：進氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進氣口對齊，圖3-15所示。進氣室的面積與葉輪進口截面 之比一般為矩形， 為最好。3-16

時為最好， 時二，進氣口3-17一般錐形經(jīng)筒形的好，弧形比錐形的好，組合型的比非組合型的好。例如錐弧型進氣口的渦流區(qū)最小。此外還留意葉輪入口的間隙型式，套口間隙，比對口間隙形式好。三，進口導(dǎo)流器假設(shè)需要擴大通風(fēng)機的使用范圍和提高調(diào)整性能，可在進氣口或進氣室流道裝設(shè)進口導(dǎo)流器，分為軸向、徑向兩種。可承受平板形，弧形和機翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為Z=8~12。.3-18導(dǎo)葉設(shè)計在單極通風(fēng)機中幾乎不用導(dǎo)葉主要在壓氣機中使用空氣離開葉輪后有一個確定速度 ，與圓周方向的夾角為 ，因此依據(jù)環(huán)量不變和連續(xù)方程：(3-25)由此可以得出常數(shù)所以，空氣在離開葉輪后按對數(shù)螺線流淌，其對數(shù)螺線方程為：.(3-26)因此，至少在截面 承受對數(shù)螺線，或用近似的圓弧表示：其曲線曲率半徑：以后局部可用式(3-26)計算。流道寬度a+s(3-27)式中，t--葉片節(jié)距，由于考慮葉片厚度引起流道變窄，可把用 表示(3-28)通風(fēng)機用的導(dǎo)葉多用直導(dǎo)葉，流道不允許有過大的集中度，假設(shè)最大的擴壓角為 ，那么所需最少葉片數(shù)為 ，如圖3-19所示。.3-19蝸殼設(shè)計圖3-20一，概述蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的局部動能擴壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。目前離心通風(fēng)機普遍承受矩形蝸殼，優(yōu)點是工藝簡潔適于焊接，離心通風(fēng)機蝸殼寬度B3-20所示，

為葉輪出口后的氣流速度，

為其氣流角〔重量為 和 〕，蝸殼內(nèi)一點的流c，重量為和，為氣流角，半徑為r.二，根本假設(shè)：.1`，蝸殼各不同截面上所流過流量比：

與該截面和蝸殼起始截面之間所形成的夾角成正(3-29)2，由于氣流進入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動量矩保持不變。常數(shù)(3-30)三，蝸殼內(nèi)壁型線：圖3-21依據(jù)上述假設(shè)，蝸殼為矩形截面，寬度B.(3-31)代入式(3-30)后：(3-32)上式說明蝸殼的內(nèi)壁為一對數(shù)螺線，對于每一個 ，可計算，連成蝸殼內(nèi)壁?？梢杂媒谱鲌D法得到蝸殼內(nèi)壁型線。實際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度A的大小有關(guān)令按冪函數(shù)開放：(3-33)其中.那么(3-34a)系數(shù)m隨通風(fēng)機比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù) 時，(3-34)式第三項是前面兩項的10%，當(dāng) 時僅是1%。為了限制通風(fēng)機的外形尺寸，閱歷說明，對低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風(fēng)機，只取其第一項即可：(3-34b)那么得(3-35)式(3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實際應(yīng)用中，用等邊基方法，或不等邊基方法，繪制一條近似于阿基米德螺旋線的蝸殼內(nèi)壁型線，如圖3-22由式(2-34)得到蝸殼出口張度A(3-36)一般取 ，具體作法如下：先選定B，計算A[式(3-36)]，以等邊基方法或不等邊基方法畫蝸殼內(nèi)壁型線。四，蝸殼高度B.蝸殼寬度B的選取格外重要。 ,一般維持速度 在肯定值的前提下，確定擴張當(dāng)量面積 的。假設(shè)速度

過大，通風(fēng)機出口動壓增加，速度

過小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴壓損失增加，這