叶轮机械原理作业分析.doc

叶轮机械原理作业 张硕 201520503005 离心通风机设计 设计一台离心通风机，其流量Q=m3/h，压力P=pa，介质为空气，进气状态为通风机的标准状态。要求确定流通部分的形状和尺寸，并进行主要零部件的强度计算和材料选用。 叶轮设计 制定；P=00pa; 进口压力，进口温度，空气密度 转速、叶片出口角和轮径的确定 选取转速， 比转速为 根据比转速值，由图5-5预选，根据比转速和压力系数估算出叶片出口角： 值与通风机的压力P关系密切。经过多次试算，为了保证获得所需要的通风机压力，确定。 压力系数为： 圆周速度为： 取整，确定 确定叶轮入口参数。 由式（7-10），叶轮入口喉部直径为： ，由于是径向自由入口，。 采用锥弧形集流器，叶轮入口截面气流充满系数。 预选，，根据，： 大多数高效率后弯叶片通风机的系数都比较小，选取，将各值代回式7-10，入口直径 确定喉部直径，叶道入口直径。 叶片入口最大和最小直径，。 于是，， 由式（7-6），选取叶道入口前截面气流充满系数，有，确定。 叶道入口前速度为： 从而可知，确定 确定叶片数 由式（7-18） 式中， 因此：，取 叶轮出口宽度的确定。 由式（7-25）， 取叶片厚度。 选取叶道出口截面气流充满系数 预选，于是 确定验算叶道的当量扩散角，由式（3-4） ， 由式（2-54）和式（2-53）得： 叶道出口处堵塞系数： 由式（7-17），叶片长度为： 将各值代入式（3-4），得 ，，，符合要求。 计算滑移系数和理论压力。 泄漏量为：，取， 得： 理论流量为： 容积效率为： 叶片无限多时叶道出口子午速度： 无限多时的理论压力为： 用斯托多拉公式求滑移系数： 通风机的理论压力为： 计算叶道入口和出口速度 叶道入口前速度 叶道入口后速度： 叶道出口前速度： 检查的值：，与预选值1.4相近，可以。 叶道出口后速度——刚出口时气流为充满截面，很快即相互混合。混合后的速度即蜗壳的入口速度，其值如下： 验算通风机的压力 按选取损失系数的方法，计算各部分损失。由于是高效率的后弯叶片通风机，各损失系数偏小选取。 叶轮入口后拐弯处损失，按式（3-5）计算： 取 叶道内损失，按式（3-6）计算： 取 蜗壳内损失，按式（3-7）计算： 取 总流动损失为： 通风机的压力为： ， (8)效率估算 上诉计算中，流量内包含泄漏量，计算出的流动损失实际上是流动损失与容积损失之和。故得 已知： 得流动效率： 轮盘摩擦损失的功率，按式（3-34）计算： ， ，取 得： 内部功率为： 内部机械效率为： 通风机的内部效率为： 轮盖型线绘制。 从叶道入口到叶道出口，叶片的宽度按式（7-27）计算 已知叶道入口前的子午速度 叶道刚出口的子午速度为 叶道入口前截面气流充满系数，叶道刚出口截面气流充满系数。 从入口到出口将D分为若干份，设和都是按线性规律变化，由式（7-27）可求出不同直径处的叶片宽度，计算结果见表1。 D/m 0.1.08 1.15 1.22 1.3 24.90 24.94 24.98 25.02 25.05 25.09 25.13 25.17 0.9 0.893 0.886 0.879 0.871 0.864 0.857 0.85 0.45 0.416 0.3877 0.3632 0.3423 0.3236 0.3070 0.29 由表1的计算值可绘出如图1所示的轮盖线型AB。轮盖入口端制成圆弧形，其半径为mm。叶轮入口直径 叶片型线绘制 采用单圆弧叶片。叶片圆弧的半径为 叶片圆弧的圆心所在半径为 由此绘制出叶片型线，如图2中的所示。 图2 (11)叶片强度计算 图3为按比例尺寸绘制的圆弧形叶片图。C为叶片的质心。由图测得： ，， ， 叶片与轮盘、轮盖的链接为焊接。 叶片的离心力可分解为和两个分力。分力所引起的最大弯曲应力按式（7-42）计算。 已知：叶片厚度 旋转角速度： 材料的密度 将各值代入上式，得： 考虑引起的弯曲应力后，叶片的最大弯曲应力按式（7-43）计算 叶片材料如选用16Mn低合金钢，其屈服点为，安全。轮盘强度计算。 图3所示轮盘的直径，中间孔的直径 选取轮盘厚度 轮盘的最大应力，按式（7-52）计算 叶片引起的附加应力为 由式（7-54）， 个叶片的离心力在垂直方向分力之和为： 单个叶片的质量： 得： 叶轮的叶片负荷分配系数K=1 于是： 轮盘的最大应力为： 轮盘的材料选用Q235A，其屈服点 安全系数轮盖的强度计算，除叶片负荷系数K=0.5以外，其余都与轮盘的计算方法相同。兹从略。 轴盘材料选用。 图所示轴盘的最大直径，最大周速为 材料选用 (14)铆钉强度计算 轮盘与轴盘用铆钉连接在一起。图所