橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究

1、橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究第39卷第4期2008年7月太原理工大學j0urnal0ftaiyuanuniversity0ftechn0l0gyvo1.39no.4ju1.2008文章編號:10079432(2008)04033604橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究王榮先,師清翔,姬江濤,劉師多(1.洛陽理工學院機械工程系,河南洛陽471023;2.河南科技大學車輛與動力工程學院,河南洛陽471003)摘要:為研究異類風機串聯(lián)后的吸氣特性及適合風機串聯(lián)的工況條件,筆者在橫流風機和離心風機單機吸氣性能試驗的基礎(chǔ)上,進行了橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣性能試驗.試驗結(jié)果表明,橫流風

2、機與離心風機串聯(lián)運行與風機單獨運行相比,在低阻區(qū)不穩(wěn)定,但與兩臺橫流風機串聯(lián)運行相比,穩(wěn)定性有較大改善;當管道阻力變小時,串聯(lián)失去意義.該結(jié)論為異類風機串聯(lián)參數(shù)的選擇提供了依據(jù).關(guān)鍵詞:橫流風機;離心風機;串聯(lián);性能試驗中圖分類號:th42文獻標識碼:a風機的類型很多,各自具有不同的結(jié)構(gòu)和性能特點.離心風機壓力大,效率高,能與高速原動機直聯(lián),所以應(yīng)用最廣泛.該風機進氣方向與葉輪軸平行,排氣方向與葉輪軸垂直.離心風機特定的工作原理,決定著該類風機所排氣流沿寬度方向分布不勻.橫流風機風量大,吸,排氣處于同一縱平面內(nèi),氣流質(zhì)點兩次穿過葉片,沿風機的寬度方向分布均勻,葉片具有雜物自清理功能,在工農(nóng)業(yè)生

3、產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用日益廣泛.該類風機工作時,由于葉輪內(nèi)部旋渦的回流,損失了部分能量,所以效率較低.實際應(yīng)用時,風機的工作形式多種多樣.根據(jù)要求不同,有時用于氣體的輸送,有時用于物料的輸送;有時利用其吸氣性能,有時利用其排氣性能.當管網(wǎng)阻力大,受安裝位置或其他情況所限,單機不能提供所需的流量或壓力時,常采用多臺同類或異類風機并聯(lián)或串聯(lián)運行,以充分發(fā)揮不同風機的優(yōu)勢,提高風機的串聯(lián)效果.目前,關(guān)于風機串聯(lián)排氣特性已有一些研究,而串聯(lián)吸氣特性尚不甚清楚.本課題組在對軸流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性研究的基礎(chǔ)上3,進行了橫流風機與離心風機的串聯(lián)吸氣特性研究.由于風機內(nèi)氣流的特殊性和復(fù)雜性,有關(guān)風機

4、性能的研究仍然采用試驗的方法.本研究以橫流風機和離心風機為試驗風機,在按國家標準設(shè)計制造的試驗臺上,分別進行了橫流風機,離心風機的單機吸氣性能試驗,然后在此基礎(chǔ)上,進行橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣性能試驗.根據(jù)試驗數(shù)據(jù),繪制風機性能曲線并進行了分析,分析了總吸氣性能與單機吸氣性能的關(guān)系,對風機的串聯(lián)使用具有一定的指導(dǎo)意義.1試驗裝置及試驗方法1.1試驗臺及測量裝置試驗臺參照gb/t12362000工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗設(shè)計制造(圖1),離心風機型號為472no4.0,橫流風機自制.通過調(diào)整試驗臺錐形節(jié)流器1相對于風管進口端的位置來進行不同阻力的設(shè)置圖中箭頭表示氣流的方向該試驗臺具有通

5、用性,如果去掉件號8一ll,即為單風機的性能試驗臺.試驗所需動力的傳遞和測量通過動力小車完成.動力小車由ytsp90l-41.5kw變頻調(diào)速三相異步電動機,jn338a型智能數(shù)字式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器及動力傳動系統(tǒng)組成.變頻電動機的轉(zhuǎn)速范圍為o2800r/min.通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變電機的轉(zhuǎn)速,從而控制風機的轉(zhuǎn)速.動力通過v型皮帶傳動到風機的轉(zhuǎn)軸上.傳動裝置上軸的轉(zhuǎn)速及功率由轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀測得.試驗用npl型畢托管和dp_2000型數(shù)字微壓計測量壓力,用dm6234p型電子轉(zhuǎn)速表測量風機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速.試驗采用同一套測量儀器和設(shè)備,數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)性良好.收稿日期:200711-16基金項目

6、:河南省自然基金資助項目(0311050700)作者簡介:王榮先(1970一),女,河南洛陽人,講師,主要從事機械設(shè)計研究,(te1(e-mail)wrxian03第4期王榮先等:橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究3371一節(jié)流器;2一風管;3一一級穩(wěn)流柵;4一管道支架;5一畢托管;6聯(lián)接管7橫流風機;8一過渡管;9一二級穩(wěn)流柵;1o一離心風機;11-電機圖1橫流風機與離心風機串聯(lián)試驗臺1.2單機吸氣性能試驗為使試驗具有可比性,橫流風機單機吸氣性能試驗由低到高取5種轉(zhuǎn)速.首先用變頻器將風機的轉(zhuǎn)速調(diào)到設(shè)定值,將管路的阻力調(diào)整到最大(即節(jié)流器閉合).在風機進口測試截

7、面上測量9個不同測點的靜壓,動壓,同時記下該工況的輸入軸功率.然后依次調(diào)整節(jié)流器與風機進口端的相對距離,記錄相關(guān)試驗數(shù)據(jù),直到節(jié)流器全開(此時有該轉(zhuǎn)速下的流量最大值).共設(shè)11種不同管道阻力,可得到一組同一轉(zhuǎn)速下不同工況的試驗數(shù)據(jù).同理,測出其他4種轉(zhuǎn)速下的試驗數(shù)據(jù).每種轉(zhuǎn)速的最大流量如表l所示.離心風機單機吸氣性能試驗也取5種轉(zhuǎn)速.將節(jié)流器全開,調(diào)整風機轉(zhuǎn)速,進行測量.當某一轉(zhuǎn)速下的最大流量值與橫流風機的某一最大流量值接近時,記錄轉(zhuǎn)速值,該轉(zhuǎn)速即離心風機單機吸氣性能試驗轉(zhuǎn)速的設(shè)定值.同理,找出離心風機的其他4種試驗轉(zhuǎn)速.離心風機單機吸氣性能試驗的試驗方法同橫流風機.試驗結(jié)果見表1.表1單機試

8、驗轉(zhuǎn)速及最大流量橫流風機離心風機轉(zhuǎn)速最大流量q轉(zhuǎn)速最大流量q/(r?min)(rn?h1)/(r?min),(m3?h1)47o155253o146o54o179665o182062o2o9165o182074o252584o244o81o280494o27101.3風機串聯(lián)吸氣性能試驗以橫流風機作為一級風機,離心風機作為二級風機,將橫流風機的出口和離心風機的進口相連接,組成風機串聯(lián)系統(tǒng)(圖1).選配兩級風機的轉(zhuǎn)速時,根據(jù)兩級風機單機最大流量的不同,選擇9種轉(zhuǎn)速搭配形式.橫流風機轉(zhuǎn)速選3種,兩風機轉(zhuǎn)速相配時,使離心風機的最大流量分別小于,等于和大于橫流風機的最大流量,目的是找出不同流量搭配的風

9、機串聯(lián)后的變化規(guī)律,具體方案見表2.表2橫流風機與離心風機串聯(lián)試驗安排離心風機轉(zhuǎn)速橫流風.轉(zhuǎn)速/(r?min-1)/(r?min)54o62o74o53o65o廠廠72o,x/廠84o廠廠940廠試驗方法:首先將橫流風機的轉(zhuǎn)速調(diào)到540r/min,離心風機的轉(zhuǎn)速調(diào)到530r/min,然后將管路的阻力調(diào)整到最大.其測量方法同單機.然后依次調(diào)整節(jié)流器與風機進口端的相對距離,測出系統(tǒng)在11種不同管路阻力下的性能參數(shù),得到一組轉(zhuǎn)速搭配下的串聯(lián)試驗數(shù)據(jù).同理,做出其余8種轉(zhuǎn)速搭配下的串聯(lián)試驗并記錄相關(guān)數(shù)據(jù).2試驗結(jié)果及分析利用matlab_6將試驗數(shù)據(jù)進行處理并繪出橫流風機,離心風機的單機及串聯(lián)吸氣性能

10、曲線.處理試驗數(shù)據(jù)所用的公式_7一:(1)(2):/2pd/1.2,(3)q一3600,(4)一pq/(36000p).(5)式中:p為風管進口測試截面不同測點的動壓;p為平均動壓;p為風管進口測試截面不同測點的靜壓;p為平均靜壓,pa;忌為風管測試截面的測點數(shù)目,是一9;為氣流速度;q為容積流量,m./h;f為風管截面面積,f一0.09m;p為風機軸功率,kw;77為效率,%.試驗在室內(nèi)進行,每組試驗時問較短;溫度,濕度變化引起的誤差較小,可忽略;大氣壓和風速對試驗數(shù)據(jù)的影響從略.2.1單風機吸氣特性圖2為風機單機吸氣性能曲線.橫流風機,離一是一是r,l=338太原理工大學第39卷心風機全壓

11、一流量性能曲線顯示兩風機吸氣性能均穩(wěn)定(圖2-a,2_b);全壓一效率曲線隨轉(zhuǎn)速提高而升高,效率最大值向大流量方向移動;同一轉(zhuǎn)速下,隨q/(m)2-a橫流風機全壓一流量曲線著阻力減小流量增加,效率曲線先逐漸升高,后逐漸降低.q/(m3.h-)2b離心風機全壓一流量串聯(lián)疊加曲線圖2風機單機吸氣性能曲線2.2串聯(lián)吸氣特性橫流風機,離心風機兩種不同性能的風機串聯(lián)運行后,綜合性能曲線不同于單機,但又有一定的關(guān)系.阻力大,流量小時,串聯(lián)性能較穩(wěn)定;在阻力變小時風機運行出現(xiàn)不穩(wěn)定(圖3一a),這種不穩(wěn)定現(xiàn)象在兩臺橫流風機串聯(lián)時也出現(xiàn)過_8,但其不穩(wěn)定現(xiàn)象沒有兩橫流風機串聯(lián)時嚴重,說明橫流風機與離心風機串聯(lián)

12、在穩(wěn)定性方面優(yōu)于兩橫流風機串聯(lián).q/(m3?h)3-a串聯(lián)全壓一流量曲線將風機串聯(lián)運行的實際全壓值與理論疊加曲線比較后發(fā)現(xiàn)(圖3_b),阻力較大時,實際全壓值與理論疊加曲線較接近,符合風機疊加理論;當系統(tǒng)阻力變小時,兩者差距非常大,串聯(lián)后實際全壓小于理論疊加的全壓,甚至小于任一單機,不符合風機疊加理論.串聯(lián)效率曲線介于橫流風機,離心風機單機同轉(zhuǎn)速的效率曲線之間(圖3一c);當串聯(lián)系統(tǒng)阻力變小時,串聯(lián)的效率曲線出現(xiàn)陡降,小于任一單機的效率,說明風機串聯(lián)在阻力小的工況下經(jīng)濟性差.3結(jié)論1)橫流風機,離心風機單機吸氣性能穩(wěn)定,隨q/(m)2-c離心風機效率一流量曲線q/(m3?h)3-b全壓一流量串

13、聯(lián)疊加曲線3一c效翠一流量串聯(lián)疊加曲線圖3橫流一離心風機串聯(lián)性能曲線風機轉(zhuǎn)速的提高,全壓,效率曲線逐漸升高,效率最大值向大流量方向移動;同一轉(zhuǎn)速下,效率隨流量的增加先逐漸升高,后逐漸降低.2)橫流風機與離心風機串聯(lián)運行與風機單獨運行相比,在低阻區(qū)不穩(wěn)定,但與兩臺橫流風機串聯(lián)運行相比,穩(wěn)定性有較大改善.3)橫流風機與離心風機串聯(lián)實際曲線與理論疊加曲線在低阻區(qū)差距較大,不符合風機串聯(lián)疊加理論.4)橫流風機與離心風機串聯(lián)適合在管道阻力大的工況下運行,當管道阻力變小時,串聯(lián)就會失去意義.第4期王榮先等:橫流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究339參考文獻:1b埃克.通風機m.北京:機械工業(yè)出版社.1

14、983.2王慧萍.師清翔,劉師多.離心風機與軸流風機串聯(lián)排氣特性試驗j.農(nóng)業(yè)機械.2006,37(5):7274.3侯風云,周學建,師清翔.軸流風機與離心風機串聯(lián)吸氣特性的試驗e3.河南科技大學,2006,27(5):一13e4國家技術(shù)監(jiān)督局.gb/t12362000工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗es.北京:中國標準出版社,2000.5龐靖.軸流風機與橫流風機串聯(lián)排氣特性研究ed.洛陽:河南科技大學車輛與動力工程學院,2005.e63黃清.陳煥新.用mat1ab處理風機性能試驗j.風機技術(shù),2005(2):3032.7續(xù)魁昌.風機手冊m.北京:機掖工業(yè)出版社,2003.8王榮先.師清翔,劉

15、師多,等.橫流風機串聯(lián)吸氣特性的試驗研究ej.風機技術(shù),2007(1):1215.experimentstudyonthesuctioncharacteristicofcrossflowfanandcentrifugalfanwangrong-xian,shiqing-xiang2,jijiang-tao,liushiduo(1.luoyanginstituteofscienceandtechnology,luoyang471023,china;2.henanuniversityofscienceandtechnology,luoyang471003,china)abstract:inorde

16、rtostudythesuctioncharacteristicandtheworkconditionsforfansinseries,basedonthetestsofthesinglecrossflowfanandthesinglecentrifugalfan,experimentstudyonthesuctioncharacteristicofcrossflowfanandcentrifugalfaninseriesiscarriedout.theresultsshowedthat,thesuctioncharacteristicofcrossflowfanandcentrifugalfaninseriesisdifferrentformthesinglefan,andthesuctioncharacteristicisunsteadyatthelessresistance;butthestabilityis