风机与压缩机第5章.docVIP

第五章 轴流通风机的设计计算 §1 概述 目前轴流通风机的设计方法主要有两种，一种利用单独翼形空气动力试验所得到数据进行设计，称为孤立叶形设计方法；另一种利用叶栅理论和叶栅吹风试验成果来进行设计，称为叶栅设计法。 对于轴流通风机，由于叶栅稠密度不大1，可以把叶片当作一个个互不影响的孤立叶片按孤立叶型法设计，即令＝。这种方法广泛用于低压轴流通风机设计。B. Eck，R.A Wallis 的设计资料比较全。 对于高压通风机1，由于叶栅叶型间相互影响以及叶栅的扩压性质，使得叶栅的空气动力特性与孤立叶型有较大的区别。F.Weinig提出的“干涉系数K法”： K＝ (5-1) 图5-1 利用图5-1查出的干扰系数K来修正孤立叶型的试验数据。此法未获得广泛应用，但是当叶型的弯度和厚度不大时，此法还是可以的。在高压通风机中，叶片较多，与相差较多，所以利用叶栅吹风试验得到的实验曲线进行设计，称为叶栅设计法。一般1时采用叶栅法，1时采用孤立叶型法，或导叶按叶栅设计，叶轮按孤立叶栅设计。 孤立叶型法设计步骤： 一般选=(0.8~0.9) 为设计的工况点相对应的攻角为（＝8°左右）； 风机沿半径取5～9个断面，确定速度三角形，各断面的攻角以轮毂到轮缘减少； 根据 以及（式）计算出 叶栅的安装角，为翼型弦线与周向夹角，为与周向夹角，为攻角。 选择叶片数Z，求出t，进一步求出b 由于各断面基本相同，但是不同，所以不同。 在叶栅法时，吹风试验曲线是用“理论升力系数” 绘制的。所谓叶型的理论升力系数是指＝0时，该叶栅具有的速度三角形与时相同。 （5-2） （5-3） （5-3）式使用更为方便。 §2．孤立叶型试验数据 RAF-6E，美国发表的叶型。 图5-2 RAF-6E叶型 CLARK Y叶型 NACA 早期叶型 图5-3 CLARK Y叶型 LS叶型，英国LS螺旋桨翼型 图5-4 LS螺旋桨翼型 哥廷根叶栅 德国发展的翼型共有： 622， 623，624，625，682型号等（ PP291-294） 图5-5 哥廷根翼型 圆弧板叶型 由于翼型试验次料为： (l翼展，b弦长) 冲角要检验：减少： 对第四种翼型： §3 主要参数的选取 在进行叶轮设计时，必须合理选取叶轮的结构参数，如轮毂比，Z，外径 轮毂比 （轮毂直径， 为外径） 是一个重要参数，它对风机的压力，流量效率都有影响。 （5-4） 这样与成正比，与成反比。当风机压力或压力系数较高时，应取较大的，但是过大，叶片过短，流速损失大，风机性能恶化。如图5-6所示，当较大时，可以选较小一些；这样大。对于风压高流量小的可取较高的，风压低流量大的风机取较小。太小，叶片过长，并在底部产生分离。＝0.25～0.75为常用。例如，单独叶轮时，＝0.3～0.45，其他方案＝0.5～0.7，也可以低于0.5。 图5-6 由大量试验，与的关系如图5-7： 图5-7 2．叶轮外径 图5-8 确定叶轮外径 （5-5a） 根据图5-8，求出下的，然后可以计算出 （5-6） （5-5b） =1.20时 （5-7） 此外 3．叶片数Z 0.3 0.4 0.5 0.6 .07 Z 2-6 4-8 6-12 8-16 10-20 §4 孤立叶型设计方法之一 首先把给定参数转换成标准进口状态的参数。其设计步骤如下： 根据压力系数或比转速，进行方案选择： 0.15或32.5 单独叶轮级 =0.15~0.25或=20.8~32.5 叶轮加后导叶 0.25或=14.5~0.8 叶轮加前导叶 选电机及转速 轴功率： 计算比转速 确定外圆直径和轮毂比 按图3-5或公式选轮毂比 一般： =0.25~0.75 单独叶轮时，＝0.3～0.45，其他方案＝0.5～0.7，也可以低于0.5。总之大，小 计算轮缘速度和压力系数： m/s 6．计算轴向速度 7．计算各截面的扭速 等环量设计： 式中：全压效率，参照已有的风机选取，或自行估算： 变环量设计： 计算几何平均断面的扭速 确定变环量的指数＝0~1 8．计算栅前和栅后的平均速度和气流角和 9．选择叶片数，根据选叶片数 10．选择翼型，根据翼型的试验气动力特性曲线选取和 选用从叶尖到叶根逐步增加，如相对厚度