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轴流式通风机课程设计

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轴流式通风机课程设计

第一节设计原始条件和要求

设计轴流式通风机时，一般应给出下列原始资料：流量（）、全压（pa）、工作介质密度（）或工作介质温度、大气压力，以及结构上的要求和特殊要求等。

初始条件：流量＝4426，风机全压＝261Pa，介质为空气，其进口状态为标准状态（为1个大气压，温度为20℃，空气密度），设计一广泛应用于一般工厂、仓库、办公室、住宅内的轴流式通风机，要求全压效率不小于80%。

设计目的：要求学生熟练掌握轴流式通风机的基本理论和设计方法，并初步掌握用所学的理论和方法进行轴流式通风机的设计。

设计要求：

（1）满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近；

（2）最高效率值要尽量大些，效率曲线平坦；

（3）通风机结构简单、工艺性好、材料及附件选择方便；

（4）有足够的强度、刚度，工作安全可靠；

（5）运转稳定、噪声低；

（6）调节性能好，工作适应性强；

（7）通风机尺寸尽可能小，重量轻；

（8）操作和维护方便，拆装运输简单易行。

第二节设计计算的主要内容

设计计算的主要内容为：通风机类型的选择（离心式、轴流式），方案选择与比较，驱动方式选取，计算比转速，叶轮设计计算，叶型选型与设计（确定叶轮外径及轮毂直径），计算圆周速度及压力系数，求轴向速度，计算扭速，计算平均相对速度及气流角，选择叶片数，选取各截面的升力系数及相应的攻角，求叶片宽度，叶型的安装角，叶片型线的绘制，集流器、整流罩和扩散筒的设计计算，通风机主要零部件材料选取，主要零部件强度计算与校核，通风机临界转速计算，零部件图和总装配图的绘制。

目前大多数轴流通风机都是采用孤立叶型设计法，这种方法较为简便有效。此处就采用孤立叶型的设计法来设计一般用的轴流式通风机。其设计计算的主要内容有：

一、方案选择与比较

方案类型：叶轮前设置前导叶；叶轮后设置后导叶；单独叶轮级；叶轮前后都设置导叶。

要求：说明选择这种方案的原因与分析。

根据给定条件，此处可直接选用：

单独叶轮级：电机直接驱动叶轮的方式。

实际通风机具体的结构方案选择问题涉及的因素较多，可根据用户的使用要求及制造厂的生产经验，参照性能良好的已有产品，初步选定方案。

二、选择电动机及转速

风机的转速可根据用户使用要求选取。一般风机与电动机是直接驱动的。为了正确选择电动机，需要进行轴功率的计算，风机在设计工况下运转时的轴功率为：

（1）

所需电机功率为：（2）

（k取1.2—1.3）

根据所需要的电动机功率，结合用户的情况，按Pm≥

电机额定转速选择1000，1500，3000三种，根据单级比转速选择。

如下T30例子

我们可以选择AQ26332型号的电动机，机号为NO3.5，转速为2850r/min。

叶型设计计算

1、计算比转速

式中：为叶轮转速（r/min），由于采用直接驱动，即为电机的转速，由上可知n=2850r/min；依照有关比转速的应用，可大致确定通风机类型及叶片型式。一般轴流式通风机有ns=18~90（100~500

2、确定叶轮外径及轮毂直径

由查图7－5和图7－6，选取轮毂比及系数：

一般轮毂比的选择范围为：＝0.25~0.75。

由图得Ku=2.6，

图7－5轮毂比υ与比转速ns的关系图7－6比转速ns与系数Ku的关系

则对于标准状态下的空气叶轮外径为：

轮毂外径为：，取ν=0.4，则Dh=0.12m。

由下表T30风机外形及安装尺寸可知，对于NO3.5的风机D1=Dt+

3、计算圆周速度及压力系数

算出的圆周速度应满足强度条件及噪声要求；否则应作适当调整。从降低噪声的角度出发，应取，但当叶轮直径一定时，过低的圆周速度，将降低风机的流量和风压。一般可取。根据算出的及，即知道本方案的选择合理。

4、求轴向速度

（9）

5、将整个叶片分成几个截面，分别计算各截面的扭速值

方法：这里就采用变环量设计

先计算平均直径截面的扭速Δcum

Δcum=p

则，取，即η=0.

设气流分布规律为Δcmrα=Δc

Δcu=Δc

，

，

则取，则

通常变环量指数ɑ的取值为0~1，取ɑ=0.5，

则，

由Δcu=Δc

式：η为风机的全压效率

6、计算平均相对速度及气流角

wm=c

7、选择叶片数Z

对于同一轮毂比υ和叶片弦长b而言