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离心风机的设计要求与方案选择

更新时间:2018-02-12 点击数:1247

 离心风机设计时通常给定的条件有:容积流量、全压、工作介质及其密度(或工作介质温度),有时还有结构上的要求和特殊要求等。

        对离心风机设计的要求大都是:满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近;最高效率值要尽量大一些,效率曲线平坦;压力曲线的稳定工作区间要宽;风机结构简单,工艺性好;材料及附件选择方便;有足够的强度、刚度,工作安全可靠;运转稳定,噪声低;调节性能好,工作适应性强;风机尺寸尽可能小,重量轻;操作和维护方便,拆装运输简单易行。

        然而,同时满足上述全部要求,一般是不可能的。在气动性能与结构(强度、工艺)之间往往也有矛盾,通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计者选择合理的设计方案,以解决主要矛盾。例如:

        随着风机的用途不同,要求也不一样,如公共建筑所用的风机一般用来作通风换气用,一般最重要的要求就是低噪声,多翼式离心风机具有这一特点;而要求大流量的离心风机通常为双吸气型式;对一些高压离心风机,比转速低,其泄漏损失的相对比例一般较大。

       离心风机设计时几个重要方案的选择:
(1)叶片型式的合理选择:常见风机在一定转速下,后向叶轮的压力系数中Ψt较小,则叶轮直径较大,而其效率较高;对前向叶轮则相反。

(2)风机传动方式的选择:如传动方式为A、D、F三种,则风机转速与电动机转速相同;而B、C、E三种均为变速,设计时可灵活选择风机转速。一般对小型风机广泛采用与电动机直联的传动A,,对大型风机,有时皮带传动不适,多以传动方式D、F传动。

对高温、多尘条件下,传动方式还要考虑电动机、轴承的防护和冷却问题。

(3)蜗壳外形尺寸的选择:蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数风机,可采用缩短的蜗形,对低比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸,可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案,此时采用出口扩压器以提高其静压值。

(4)叶片出口角的选定:叶片出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用,我们把叶片分类为:强后弯叶片(水泵型)、后弯圆弧叶片、后弯直叶片、后弯机翼形叶片;径向出口叶片、径向直叶片;前弯叶片、强前弯叶片(多翼叶)。表1列出了离心风机中这些叶片型式的叶片的出口角的大致范围。

(5)叶片数的选择:在离心风机中,增加叶轮的叶片数则可提高叶轮的理论压力,因为它可以减少相对涡流的影响(即增加K值)。但是,叶片数目的增加,将增加叶轮通道的摩擦损失,这种损失将降低风机的实际压力而且增加能耗。因此,对每一种叶轮,存在着一个最佳叶片数目。具体确定多少叶片数,有时需根据设计者的经验而定。根据我国目前应用情况,在表2推荐了叶片数的选择范围。

(6)全压系数Ψt的选定:设计离心风机时,实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系数Ψt,全压系数的大致选择范围可参考表3。

(7)离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定:叶轮主要尺寸示于图1。叶轮是风机传递给气体能量的唯一元件,故其设计对风机影响甚大;能否正确确定叶轮的主要结构,对风机的性能参数起着关键作用。它包含了离心风机设计的关键技术--叶片的设计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定叶片出口角β2A。

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