PDF《第四章 轴流式通风机》

第四章 轴流式通风机 图4-1 为轴流式风机,由集风器 1, 、叶轮 2, 、导叶 3, 、扩散筒

4 等组成.

叶轮和导 叶组成级,轴流通风机,因为压力较低,一般都用单级,例如低压轴流通风机在 490Pa 以下, 高压轴流通风机一般在 4900Pa 以下. 其特点: 压力系数低ψβ1,α2 <

α1) 对于多级轴流风机,一般要求后导叶出口的流速 C3 和气流角α3 等于叶轮前的状态 C3 = C1,α3 =α1 可以得出叶流前后平均的相对速度 Wm 及方向角βm βm = tg(Cz / Wmu) (4-1) Wmu = u C ΔWu/2 CC1u (4-2)

2 2 mu Z W C Wm + = 式(5-2)的推导可出图 3-2b 时:u = u1 = u2 ΔWu = W1u C W2u = C2u - C1u = ΔCu (4-3) ΔWu 或ΔCu 称为相速.表征气流在叶栅的偏满阻力

二、叶轮对气流所做的功 由欧拉方程可以得到,叶轮叶栅给没 kg 气体的功率式理论压头为: Hth= 1/g(C2uu2 C C1uu1) 由于 u1 = u2 Hth = u/g(C2u C C1u) 通风机的理论全压力为: ΔPth =ρu(C2u C C1u) (4-5) 考虑到损失,通风机全压效率为η,那实际通风机全压: ΔP = ρu(C2u C C1u)・η =ρuΔCu・η (4-6) 或写成ΔPth =ρu(C2cosα2 - C1cosα1) =ρuCz(ctgβ1 C ctgβ2) (4-7) 增加ΔPth 的途径有三条: (1)增加圆周速度 u (2)使β2 >

β1,Δβ =β2 -β1 称为气流转折角,使气流转折角大,会引起效率下降, 一般Δβmax 为40~50? (3)增加 Cz,使Cz ≤ 30~40m/s(最大 60m/s)单级轴流式风机增压不大,一般很少超过 2150Pa 三 反应度和预旋 轴流通风机的理论静压升为 ΔPst = ρ(W1

2 C W2

2 ) /

2 = ρ(W1u + W2u)(W1u C W2u) /

2 =ρWmuΔWu ΔPth =ρuΔCu 那么反对度Ω: u W C u W W P P mu u u mu th st = Δ Δ = Δ Δ = Ω ρ ρ (4-8) 若u2,Cz,ΔCu 不变,只改变 C1u,也可以改变Ω.C1u 称为气流预先旋转,简称预旋.这种 预旋一般由前导叶完成: 当C1u <

0,为负预旋,C1u >

0 为正预旋 §2 轴流通风机的几种方案

一、叶轮前设导叶 叶轮前设导叶如图 4-3 所示. 气流在前导叶中加速并产生预旋, 在通风机中大部分 C1u <

0,而不采用 C1u >

0.叶轮出口的气流也为轴向,这样通风机压力系数高,反作用度Ω >

1,Ω = 1.25~1.50 左右,C1u <

0,ΔCu >

0 1

2 1 >

Δ + = Ω u Cu (4-9a) 效率η = 0.78~0.82,由于流速高,效率较低,多用于要求风机体积尽可能小的场合. 图4-3 叶轮前设导叶

二、叶轮后设置导叶 这种方案在通风机中用的最广.气体轴向进入叶轮,从叶轮排出后,气流有一定的旋转,经 后导叶后,气体轴向流出.如图 4-4. (4-9b) 其特点: 反作用度Ω <

1(0.75~0.90),可以用于压头较高的通风机,效率高η = 0.82~0.85(可达90%),采用了可调动叶后,扩大了单机机使用范围. 图4-4 叶轮后设置导叶

三、单纯叶轮级 这种通风机制造方便,η = 0.7~0.8,效率较低.

四、叶轮前后都设置导叶 是上述

一、二的结合,Ω = 1,η = 0.8~0.85,实际上不多用,多用于多级风机上.

五、多级轴流风机 多用在体积受限制的高压风机. 图4-5 为三种轴流风机性能的对比

1 2

1 >

Δ ? = Ω u Cu 图4-5 轴流风机性能 (1:前置导叶 2:后置导叶 3:单独叶轮级) 选择通风机时用下列参数进行参考: ψ <

0.30, ns >

32.5(180)时,一般用单纯叶轮级;

ψ = 0.3~0.5,ns = 20.8~32.5(115~180)时,叶轮加后导叶;

ψ >

0.5,ns = 14.5~20.8(80~115)时,采用前导叶;

多级通风机的级数 i (4-10) 式中 ut 为叶轮外缘圆周速度. §3 叶栅的空气动力学特性