離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

1、離心通風(fēng)機(jī)選型及設(shè)計(jì)1. 引言 .(1)2. 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理.(3)2.1離心式風(fēng)機(jī)的基本組成(3)2.2離心式風(fēng)機(jī)的原理(3)2.3離心式風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(4)3離心風(fēng)機(jī)的選型的一般步驟(5)4.離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)(5)4.1通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求(5)4.2設(shè)計(jì)步驟(6)4.2.1葉輪尺寸的決定(6)4.2.2離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置(13)4.2.3蝸殼設(shè)計(jì)(14)4.2.4參數(shù)計(jì)算(20)4.3離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇(24)5.結(jié)論(25)附錄(25)引言通風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、

2、車(chē)輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。 能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時(shí)，所需葉輪

3、直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡(jiǎn)單，機(jī)翼型葉片最復(fù)雜。為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤(pán)，以增加葉輪的強(qiáng)度和減少葉片與機(jī)殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤(pán)的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)入，通過(guò)葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風(fēng)機(jī)的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有100毫米

4、左右，大型的可達(dá)20米以上。小型低壓軸流通風(fēng)機(jī)由葉輪、機(jī)殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通風(fēng)機(jī)由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動(dòng)部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為224。葉片越多，風(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為1045，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通風(fēng)機(jī)的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 斜流通風(fēng)機(jī)又稱(chēng)混流通風(fēng)機(jī)，在這類(lèi)通風(fēng)機(jī)中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī)兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。 橫流通風(fēng)機(jī)是具有前向多翼葉輪的小型高

5、壓離心通風(fēng)機(jī)。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過(guò)葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。與其他類(lèi)型低速通風(fēng)機(jī)相比，橫流通風(fēng)機(jī)具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長(zhǎng)，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來(lái)冷卻或通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動(dòng)的大小也是通風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱(chēng)風(fēng)量，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體體積表示；壓力也稱(chēng)風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機(jī)的輸入功率，即

6、軸功率。通風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率之比稱(chēng)為效率。通風(fēng)機(jī)全壓效率可達(dá)90。通風(fēng)機(jī)未來(lái)的發(fā)展將進(jìn)一步提高通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)代替大型離心通風(fēng)機(jī)；降低通風(fēng)機(jī)噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。2. 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理2.1離心風(fēng)機(jī)的基本組成主要由葉輪、機(jī)殼、進(jìn)口集流器、導(dǎo)流片、聯(lián)軸器、軸、電動(dòng)機(jī)等部件組成。旋轉(zhuǎn)的葉輪和蝸殼式的外殼。旋轉(zhuǎn)葉輪的功能是使空氣獲得能量； 蝸殼的功能是收集空氣，并將空氣的動(dòng)壓有效地轉(zhuǎn)化為靜壓。2.2離心風(fēng)機(jī)的原理葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使空氣獲得動(dòng)能, 然后經(jīng)蝸殼和蝸殼出口擴(kuò)散段將部

7、分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣,風(fēng)機(jī)出口的空氣就是具有一定靜壓的風(fēng)流。1-進(jìn)氣室；2-進(jìn)氣口；3-葉輪；4-蝸殼；5-主軸；6-出氣口；7-擴(kuò)散器2.3離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖所示，離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。葉輪外徑, 常用D表示；葉輪寬度, 常用b表示；葉輪出口角,一般用表示。葉輪按葉片出口角的不同可分為三種: 前向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相同, 90(90 160)； 后向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反, 90(20 70)；徑向式葉片出口沿徑向安裝,= 90。2.4離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式如圖所示。3風(fēng)機(jī)的選型一般步驟 1、計(jì)算確定場(chǎng)地的通風(fēng)量1風(fēng)機(jī)風(fēng)量的定義為:風(fēng)速V與風(fēng)道截面積F的乘積.大型風(fēng)機(jī)

8、由于能夠用風(fēng)速計(jì)準(zhǔn)確測(cè)出風(fēng)速.所以風(fēng)量計(jì)算也很簡(jiǎn)單.直接用公式Q=VF.便可算出風(fēng)量.風(fēng)機(jī)數(shù)量的確定 根據(jù)所選房間的換氣次數(shù).計(jì)算廠房所需總風(fēng)量.進(jìn)而計(jì)算得風(fēng)機(jī)數(shù)量. 計(jì)算公式:N=Vn/Q 其中:N-風(fēng)機(jī)數(shù)量(臺(tái)), V-場(chǎng)地體積(m3), n-換氣次數(shù)(次/時(shí)), Q-所選風(fēng)機(jī)型號(hào)的單臺(tái)風(fēng)量(m3/h). 風(fēng)機(jī)型號(hào)的選擇應(yīng)該根據(jù)廠房實(shí)際情況.盡量選取與原窗口尺寸相匹配的風(fēng)機(jī)型號(hào).風(fēng)機(jī)與濕簾盡量保持一定的距離(盡可能分別裝在廠房的山墻兩側(cè)).實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)換氣效果.排風(fēng)側(cè)盡量不靠近附近建筑物.以防影響附近住戶.如從室內(nèi)帶出的空氣中含有污染環(huán)境.可以在風(fēng)口安裝噴水裝置.吸附近污染物集中回收.不

9、污染環(huán)境 2、計(jì)算所需總推力ItIt=PAt(N) 其中,At:隧道橫截面積(m2) P:各項(xiàng)阻力之和(Pa);一般應(yīng)計(jì)及下列4項(xiàng): 1) 隧道進(jìn)風(fēng)口阻力與出風(fēng)口阻力; 2) 隧道表面摩擦阻力,懸吊風(fēng)機(jī)裝置、支架及路標(biāo)等引起的阻力; 3) 交通阻力; 4) 隧道進(jìn)出口之間因溫度、氣壓、風(fēng)速不同而生的壓力差所產(chǎn)生的阻力. 3、確定風(fēng)機(jī)布置的總體方案根據(jù)隧道長(zhǎng)度、所需總推力以及射流風(fēng)機(jī)提供推力的范圍,初步確定在隧道總長(zhǎng)上共布置m組風(fēng)機(jī),每組n臺(tái),每臺(tái)風(fēng)機(jī)的推力為T(mén). 滿足mnTTt的總推力要求,同時(shí)考慮下列限制條件: 1) n臺(tái)風(fēng)機(jī)并列時(shí),其中心線橫向間距應(yīng)大于2倍風(fēng)機(jī)直徑 2) m組(臺(tái))風(fēng)機(jī)串

10、列時(shí),縱向間距應(yīng)大于10倍隧道直徑 4、單臺(tái)風(fēng)機(jī)參數(shù)的確定射流風(fēng)機(jī)的性能以其施加于氣流的推力來(lái)衡量,風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的推力在理論上等于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口氣流的動(dòng)量差(動(dòng)量等于氣流質(zhì)量流量與流速的乘積),在風(fēng)機(jī)測(cè)試條件先,進(jìn)口氣流的動(dòng)量為零,所以可以計(jì)算出在測(cè)試條件下,風(fēng)機(jī)的理論推力: 理論推力=pQV=pQ2/A(N) P:空氣密度(kg/m3) Q:風(fēng)量(m3/s) A:風(fēng)機(jī)出口面積(m2) 試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力T1一般為理論推力的0.85-1.05倍.取決于流場(chǎng)分布與風(fēng)機(jī)內(nèi)部及消聲器的結(jié)構(gòu).風(fēng)機(jī)性能參數(shù)圖表中所給出的風(fēng)機(jī)推力數(shù)據(jù)均以試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力為準(zhǔn),但量測(cè)推力還不等于風(fēng)機(jī)裝在隧道內(nèi)所能產(chǎn)生的可用推力T,這

11、是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)吊裝在隧道中時(shí)會(huì)受到隧道中氣流速度產(chǎn)生的卸荷作用的影響(柯達(dá)恩效應(yīng)),可用推力減少.影響的程度可用系數(shù)K1和K2來(lái)表示和計(jì)算: T=T1K1K2或T1=T(K1K2) 其中T:安裝在隧道中的射流風(fēng)機(jī)可用推力(N) T1: 試驗(yàn)臺(tái)架量測(cè)推力(N) K1:隧道中平均氣流速度以及風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速對(duì)風(fēng)機(jī)推力的影響系數(shù) K2:風(fēng)機(jī)軸流離隧道壁之間距離的影響系數(shù) 特定場(chǎng)合風(fēng)機(jī)選型使用分析 倉(cāng)庫(kù)通風(fēng)首先，看倉(cāng)儲(chǔ)貨品是否是易燃易爆貨品，如：油漆倉(cāng)庫(kù)等，必須選擇防爆系列風(fēng)機(jī)。其次，看噪聲要求高低，可以選擇屋頂風(fēng)機(jī)或環(huán)保式離心風(fēng)機(jī)，(而且有款屋頂風(fēng)機(jī)是風(fēng)力啟動(dòng)，更可以省電呢。最后，看倉(cāng)庫(kù)空氣所需換氣量的大小

12、，可以選擇最常規(guī)的軸流風(fēng)機(jī)SF型或排風(fēng)扇FA型。 廚房排風(fēng)首先，對(duì)于室內(nèi)直排油煙的廚房(即排風(fēng)口在室內(nèi)墻上)，可以根據(jù)油煙大小選擇SF型軸流風(fēng)機(jī)或FA型排氣風(fēng)扇。其次，對(duì)于油煙大，且油煙需要經(jīng)由長(zhǎng)管道，并管道里有打彎處理的廚房，強(qiáng)烈建議使用離心風(fēng)機(jī)(4-72離心風(fēng)機(jī)最為通用，11-62低噪聲環(huán)保型離心風(fēng)機(jī)也很實(shí)用)，這是因?yàn)殡x心風(fēng)機(jī)的壓力較軸流風(fēng)機(jī)大，且油煙不經(jīng)過(guò)電機(jī)，對(duì)電機(jī)的保養(yǎng)和換洗更容易。最后，建議油煙強(qiáng)烈的廚房選用以上兩種方案并用，效果更佳。 高檔場(chǎng)所通風(fēng)對(duì)于酒店、茶坊、咖啡吧、棋牌室、卡拉OK廳等高檔場(chǎng)所通風(fēng)，就不適宜用常規(guī)風(fēng)機(jī)了。首先，對(duì)于小室的通風(fēng)，使通風(fēng)管道連接中央通風(fēng)管的房間

13、，可以在兼顧外觀與噪聲基礎(chǔ)上，選擇FZY系列小型軸流風(fēng)機(jī)，它體積小，塑料或鋁制外觀，低噪聲與高風(fēng)量并存。其次，對(duì)風(fēng)量與噪聲要求更嚴(yán)格的角度說(shuō)，風(fēng)機(jī)箱是最好選擇。箱體內(nèi)部有消音棉，外接中央通風(fēng)管道后可以達(dá)到減噪的顯著效果。最后，補(bǔ)充一下，對(duì)于健身房的室內(nèi)吹風(fēng)，務(wù)必選則大風(fēng)量的FS型工業(yè)電風(fēng)扇，而非SF型崗位式軸流風(fēng)機(jī)。這是從外觀及安全性方面考慮。污水處理中風(fēng)機(jī)選型應(yīng)注意的問(wèn)題一、鼓風(fēng)機(jī)是污水處理工程中常用的充氧設(shè)備,在污水廠風(fēng)機(jī)選型時(shí),風(fēng)機(jī)廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的性能參數(shù),我國(guó)規(guī)定的風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài): 壓力p0 =101. 3 kPa ,溫度T0 = 20 ,相對(duì)濕度= 50 %

14、 ,空氣密度= 1. 2 kg/ m3 。然而風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用中并非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時(shí),風(fēng)機(jī)的性能也將發(fā)生變化,設(shè)計(jì)選型時(shí)就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù),而需要根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)將風(fēng)機(jī)的性能要求,換算成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來(lái)選型。二、風(fēng)機(jī)選型中應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)出口壓力影響因素的分析容積式鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機(jī)本身,而是氣體由鼓風(fēng)機(jī)排出后裝置的情況,即所謂“背壓”決定的 ,曝氣鼓風(fēng)機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。鼓風(fēng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是風(fēng)機(jī)的額定排氣壓力。實(shí)際上,鼓風(fēng)機(jī)可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作,而且只要強(qiáng)度和排氣溫度允許,也可以超

15、過(guò)額定排氣壓力工作。對(duì)于污水處理廠而言,排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對(duì)壓力(背壓) 為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和,如圖1 所示。若由于某種原因,如曝氣頭或管路堵塞,使管路系統(tǒng)的壓力損失增加,“背壓”也會(huì)升高,于是鼓風(fēng)機(jī)的壓力也就相應(yīng)升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因,管路系統(tǒng)的壓力損失則會(huì)減少“, 背壓”便不斷降低,鼓風(fēng)機(jī)的壓力也隨之降低。綜上所述,確定曝氣鼓風(fēng)機(jī)壓力時(shí),只需要鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所能達(dá)到的絕對(duì)壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。三、風(fēng)機(jī)選型時(shí)應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)空氣流量因素在計(jì)算污水處理的需氧量時(shí),其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm (kg/ m

16、in) ,再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/ min) ,如果鼓風(fēng)機(jī)的使用狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),例如在高原地區(qū)使用,則空氣密度、含濕量會(huì)發(fā)生變化,鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是相同的,而所供空氣的質(zhì)量流量將減少,有可能導(dǎo)致供氧量不足。因此,必須計(jì)算出能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量,即換算流量。在高原地區(qū)使用時(shí),環(huán)境大氣壓力也會(huì)發(fā)生變化,壓力比相應(yīng)升高,那么,鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量則會(huì)增大,這將導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量減少,也可能造成供氧量不足。因此,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮使用條件發(fā)生變化時(shí)各種因素的影響,以保證風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的實(shí)際空氣流量能夠滿足使用要求,并需計(jì)算出換算流量和泄漏流量

17、。四、風(fēng)機(jī)選型應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)供氣流量的變化規(guī)律對(duì)于同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),在冬季和夏季,其容積流量是不會(huì)發(fā)生變化的,但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會(huì)發(fā)生變化,也就是說(shuō)供氧量會(huì)有所不同。鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的,但因?yàn)榭諝饷芏?) 、含濕量等發(fā)生了變化,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時(shí)增加、夏季溫度升高時(shí)降低。例如,某一污水處理廠,選用上述計(jì)算例題中的羅茨鼓風(fēng)機(jī),根據(jù)環(huán)境溫度變化, 計(jì)算出鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際供氧量,其一年的變化規(guī)律在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,由于進(jìn)水量、水質(zhì)、水溫、ML S S 等參數(shù)的變化,系統(tǒng)需氧量( SOR) 也會(huì)發(fā)生變化在夏季,水溫較高,曝氣池需氧量(

18、SOR) 增大,但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量( FOR)在減少,這是設(shè)計(jì)時(shí)考慮需氧量的最不利工況點(diǎn),此時(shí),供氧量、需氧量基本相當(dāng);在冬季,水溫降低,曝氣池需氧量( SOR) 減少,但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量( FOR) 增大,此時(shí),供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低,空氣密度增加,那么風(fēng)機(jī)所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大幅度增加,從而引起供氧量增加,從運(yùn)行的實(shí)際測(cè)量情況來(lái)看,每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會(huì)高出13mg/ L 。因此,在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,需要針對(duì)這種變化對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整,使鼓風(fēng)機(jī)的充氧能力與實(shí)際運(yùn)行中的需氧量相適應(yīng)。對(duì)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō),使用變頻器,通過(guò)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整供風(fēng)量是很經(jīng)濟(jì)實(shí)

19、用的。不同季節(jié)曝氣池需氧量( SOR) 、鼓風(fēng)機(jī)供氧量( FOR) 變化規(guī)律五、結(jié)論綜上所述,同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)在不同的使用條件下,其性能的變化非常大,所以必須通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算進(jìn)行選型, 否則有可能導(dǎo)致生化系統(tǒng)的供氧不足; 另外,在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化,鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)氧氣的質(zhì)量流量變化很大,冬季供氧量大大超過(guò)了需氧量,所以,應(yīng)采取變頻調(diào)速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。4. 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)4.1 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求離心通風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)中根據(jù)給定的條件:容積流量，通風(fēng)機(jī)全壓 ，工作介質(zhì)及 以用其他要求，確定通風(fēng)機(jī)的主要尺寸，例如，直徑及直徑比 ，轉(zhuǎn)速n,進(jìn)出口寬度和，進(jìn)出口葉片角 和 ，葉

20、片數(shù)Z，以及葉片的繪型和擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)，以保證通風(fēng)機(jī)的性能。 對(duì)于通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求是： （1） 滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近； （2） 最高效率要高，效率曲線平坦； （3） 壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬； （4） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性能好； （5） 足夠的強(qiáng)度，剛度，工作安全可靠； （6） 噪音低； （7） 調(diào)節(jié)性能好； （8） 尺寸盡量小，重量經(jīng)； （9） 維護(hù)方便。 對(duì)于無(wú)因次數(shù)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1） 為保證最高的效率，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)?值來(lái)設(shè)計(jì)。 （2） 選擇最大的 值和低的圓周速度，以保證最低的噪音。 （3） 選擇最大的值，以保證最小的磨損。 （4） 大時(shí)選擇最大的 值。

21、4.2 設(shè)計(jì)步驟4. 2.1 葉輪尺寸的決定葉輪的主要參數(shù): :葉輪外徑 :葉輪進(jìn)口直徑； :葉片進(jìn)口直徑； :出口寬度； :進(jìn)口寬度； :葉片出口安裝角； :葉片進(jìn)口安裝角； Z:葉片數(shù) :葉片前盤(pán)傾斜角；一 最佳進(jìn)口寬度 在葉輪進(jìn)口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進(jìn)口流速。一般采用，葉輪進(jìn)口面積為 ，而進(jìn)風(fēng)口面積為 ，令 為葉輪進(jìn)口速度的變化系數(shù)，故有： 由此得出： 考慮到輪轂直徑引起面積減少，則有： 其中 在加速20%時(shí)，即, 加速20%的葉輪圖 二 最佳進(jìn)口直徑 由水力學(xué)計(jì)算可以知道，葉道中的損失與速度的平方成正比，即 。為此選擇在一定的流量和轉(zhuǎn)速條件下合適的，以使為最小。

22、首先討論葉片厚度的影響。由于葉片有一定厚度 ；以及折邊的存在，這樣使進(jìn)入風(fēng)機(jī)的流速?gòu)脑黾又?，即?葉片厚度和進(jìn)出口的阻塞系數(shù)計(jì)算 用 和 分別表示進(jìn)出口的阻塞系數(shù)： 式中為節(jié)距， 為切向葉片厚度 同理 那么進(jìn)出口的徑向速度為： 當(dāng)氣流進(jìn)入葉輪為徑向流動(dòng)時(shí)，,那么： 為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)?。總之在中間值時(shí)，使最小，即 考慮到進(jìn)口20%加速系數(shù)，及輪轂的影響 求極小值，得出的優(yōu)化值為： 出口直徑不用上述類(lèi)似的優(yōu)化方法，只要選用合適 的即可: 即： 也可以根據(jù) ，求出 三 進(jìn)口葉片角 1. 徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值 同一樣，根據(jù)為最小值時(shí)，優(yōu)化計(jì)算進(jìn)口葉片角 。當(dāng)氣流為徑向進(jìn)口時(shí)，,且均布，那么從進(jìn)口

23、速度三角形（令進(jìn)口無(wú)沖擊=） 代入值后得出值，最后得出： (3-5) 求極值，即 (3-6a) 這就是只考慮徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值。 把（3-6a）式代入(3-4a)至(3-4d)式： (3-6b) 進(jìn)而當(dāng) 時(shí)： (3-6c) 或者： (3-6d) 2. 當(dāng)葉輪進(jìn)口轉(zhuǎn)彎處氣流分布不均勻時(shí) 的優(yōu)化值。 圖3-4，葉片進(jìn)口處速度分布不均勻，在前盤(pán)處速度大小 為和，比該面上的平均值要大，設(shè) 那么 此外： 當(dāng) 時(shí)： (3-7a) 進(jìn)而采用近似公式: 其中為葉輪前盤(pán)葉片進(jìn)口處的曲率半徑。計(jì)算出來(lái)的 角比小一些。如下表所示： : 0.2 0.4 1.0 2.0 3.0 4.0 : 0.952 0.88 0.

24、74 0.58 0.472 0.424 : 那么 (3-7b) 式中 為 的平均值。 圖3-4葉片進(jìn)口處和分布不均勻 圖3-5進(jìn)口速度三角 3. 當(dāng)氣流進(jìn)入葉片時(shí)有預(yù)旋，即 ： 由圖3-5進(jìn)口速度三角形可以得出： 求極值后： (2-8a) 可以看出當(dāng)氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時(shí)（正預(yù)旋）， 將增大，同時(shí)得到： 4. 葉輪的型式不同時(shí) 有所區(qū)別 一般推薦葉片進(jìn)口角 稍有一個(gè)較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時(shí) 的選擇使葉輪進(jìn)口沖擊損失為最小。 沖角 一般后向葉輪： 對(duì)于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過(guò)小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過(guò)大，分離損失增加。較大的安裝角雖然使進(jìn)口沖擊損失加大，但是

25、流道內(nèi)的損失降低，兩者比較，效率反而增 高。 一般前向葉輪： 當(dāng)時(shí)，甚至。 4.2.2離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置位置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣形狀一. 進(jìn)氣室 進(jìn)氣室一般用于大型離心通風(fēng)機(jī)上。倘若通風(fēng)機(jī)進(jìn)口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，使 葉輪進(jìn)口截面上的氣流更不均勻，因此在進(jìn)口可增設(shè)進(jìn)氣室。進(jìn)氣室裝設(shè)的好壞會(huì)影響性能： 1. 進(jìn)氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進(jìn)氣口對(duì)齊。 2. 進(jìn)氣室的面積與葉輪進(jìn)口截面之比 一般為矩形， 為最好。 3進(jìn)氣口和出氣口的相對(duì)位壓，對(duì)于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好，時(shí)最差。 二，進(jìn)氣口 進(jìn)氣口有不同的形式。 一般錐形經(jīng)筒形的好，弧形比錐形的好，組合型的比非

26、組合型的好。例如錐弧型進(jìn)氣口的渦流區(qū)最小。此外還注意葉輪入口的間隙型式，套口間隙，比對(duì)口間隙形式好。 三，進(jìn)口導(dǎo)流器 若需要擴(kuò)大通風(fēng)機(jī)的使用范圍和提高調(diào)節(jié)性能，可在進(jìn)氣口或進(jìn)氣室流道裝設(shè)進(jìn)口導(dǎo)流器，分為軸向、徑向兩種。 可采用平板形，弧形和機(jī)翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為Z=812。 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)葉 4.2.3蝸殼設(shè)計(jì) 離心通風(fēng)機(jī)蝸殼 一，概述 蝸殼的作用是將離開(kāi)葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的部分動(dòng)能擴(kuò)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。 目前離心通風(fēng)機(jī)普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單適于焊接，離心通風(fēng)機(jī)蝸殼寬度B比其葉輪寬度大得多，則氣流流出葉輪后的流道突然擴(kuò)大，流速驟然變化。如圖所示，為葉輪出口后的氣流速度，

27、為其氣流角（分量為和），蝸殼內(nèi)一點(diǎn)的流速為c，分量為和， 為氣流角，半徑為r. 二，基本假設(shè)： 1，蝸殼各不同截面上所流過(guò)流量與該截面和蝸殼起始截面之間所形成的夾角 成正比： (3-29) 2，由于氣流進(jìn)入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動(dòng)量矩保持不變。 常數(shù) (3-30) 三，蝸殼內(nèi)壁型線： 離心通風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)壁型線 根據(jù)上述假設(shè)，蝸殼為矩形截面，寬度B保持不變，那么在角度 的截面上的流量為： (3-31) 代入式(3-30)后： (3-32) 上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對(duì)數(shù)螺線，對(duì)于每一個(gè)，可計(jì)算，連成蝸殼內(nèi)壁。 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 實(shí)際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度A的大小有關(guān) 令按冪

28、函數(shù)展開(kāi)： (3-33) 其中 那么 (3-34a) 系數(shù)m隨通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù) 時(shí)，(3-34)式第三項(xiàng)是前面兩項(xiàng)的10%，當(dāng)時(shí)僅是1%。為了限制通風(fēng)機(jī)的外形尺寸，經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風(fēng)機(jī)，只取其第一項(xiàng)即可： (3-34b) 則得 (3-35) 式(3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實(shí)際應(yīng)用中，用等邊基方法，或不等邊基方法，繪制一條近似于阿基米德螺旋線的蝸殼內(nèi)壁型線，如圖3-22所示。 由式(2-34)得到蝸殼出口張度A (3-36) 一般取，具體作法如下： 先選定B，計(jì)算A式(3-36)，以等邊基方法或不等邊基方法畫(huà)蝸殼內(nèi)壁型線。 四，蝸殼高度B 蝸殼寬度B的選取十分重要。,

29、一般維持速度 在一定值的前提下，確定擴(kuò)張當(dāng)量面積的。若速度過(guò)大，通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加，速度過(guò)小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴(kuò)壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變B，相應(yīng)需改變A使 不變。當(dāng)擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小A大好，因?yàn)锽小，流體離開(kāi)葉輪后突然擴(kuò)大小，損失少。而且A大，螺旋平面通道大，對(duì)蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 1. 或 2. 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 3. 為葉輪進(jìn)口直徑，系數(shù)： 五，蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)算 以葉輪中心為中心，以邊長(zhǎng) 作一正方形。為等邊基方。以基方的四角為圓心分別以為半徑作圓弧ab,bc,cd,de，而形成蝸殼內(nèi)壁型線。其中 (3-37)

30、等邊基方法作出近似螺旋線與對(duì)數(shù)螺線有一定誤差，當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí)，其誤差越大?？刹捎貌坏冗叀７椒ú煌?，做一個(gè)不等邊基方： 不等邊基方法對(duì)于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)也可以得到很好的結(jié)果。 圖3-22 等邊基方法 圖3-23 不等邊基方法 六，蝸殼出口長(zhǎng)度C，及擴(kuò)壓器 蝸殼出口面積。一般 (3-38) 或 往往蝸殼出口后設(shè)一擴(kuò)壓器，如圖3-24出口擴(kuò)壓器角度為佳。為了減少總長(zhǎng)度，可適當(dāng)加大。 圖3-24出口擴(kuò)壓器 七.蝸舌 蝸殼中在出口附近常有蝸舌，其作用防止部分氣體在蝸殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，蝸舌附近的流動(dòng)較為復(fù)雜，對(duì)通風(fēng)機(jī)的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。 當(dāng)QQ正常時(shí)，流動(dòng)偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，

31、使通風(fēng)機(jī)性能變壞。下降，功率N加大，一般蝸舌頭部的半徑 取 蝸舌與葉輪的間隙t一般取 (后向葉輪) (前向葉輪) t過(guò)小在大流量時(shí)會(huì)升高一些，但 下降，噪音加大。t過(guò)大，噪音會(huì)低一些，但及 下降。 蝸殼出口蝸舌 4.2.4參數(shù)計(jì)算1. 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)Q，求其比轉(zhuǎn)速，即 設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)速n可能未給，先初定，然后確定通風(fēng)機(jī)的類(lèi)型及葉片型式： ns=2.712 前向葉片離心式 ns=3.616 后向葉片離心式 ns1617 雙吸入式并聯(lián)離心式 ns=1836 軸流式 2. 初步選擇葉片出口角 ： 一般后向葉輪葉片出口角 范圍為，最好。機(jī)翼型葉片時(shí)效率較高。 與 成線性關(guān)系。 或： 3. 用所選的 ，查

32、圖3-26或計(jì)算，給出 ，計(jì)算： 一般： =0.60.8 強(qiáng)后向葉片 =0.81.2 后向葉片 =1.21.4 徑向葉片 =1.42.4 前向葉片 4. 確定出口半徑D2 這樣可進(jìn)一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速, p為極對(duì)數(shù)。 5. 確定進(jìn)口的直徑D1（例如 時(shí)為式（3-6c）： 為此先算 上式只適用于0.3的前向葉輪： 6. 確定進(jìn)口直徑： 7. 確定葉片數(shù)Z： 8. 確定b2和b1： 后向葉輪時(shí)： 式中： 對(duì)于后向葉輪： 對(duì)于前向葉輪：ns= 4.511.7 =0.250.35 b1=1.21.5 =0.350.5 b1=1.52.0 0.5 b1=2.02.5 取直平前盤(pán)b2=b1。錐形

33、前盤(pán)時(shí)，給定一定的 ，取 值不要太大。 9. 進(jìn)口葉片角 氣流角 取為沖角: 10. 驗(yàn)算全壓 如果偏離太大，修正 和Z值。 11. 葉片繪型 12. 決定蝸殼尺寸 （1） 計(jì)算蝸殼寬度B 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 或 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 為葉輪進(jìn)口直徑， （2） 計(jì)算蝸殼出口A： 一般取 （3） 用等基方法或不等基方法計(jì)算蝸殼內(nèi)壁線， （4） 決定蝸舌尺寸 蝸舌頭部半徑 間隙： （后向葉片） （前向葉片） 13. 計(jì)算功率 其中k為安全系數(shù),方法k=1.15. 4.3離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇：(1)葉片型式的合理選擇：常見(jiàn)風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，后向葉輪的壓力系數(shù)中t較小，則葉輪直徑較大，而其效率較高；對(duì)