离心风机的基本原理docx

　　离心风机的基本原理docx免费在线 离心风机的基本原理 2.1 离心风机的基本结构 因为本次设计的题目是离心风机，故原理介绍以离心风机为主。离心风机的主要部件一般包括导流器、集流器、进气箱、叶轮、蜗壳以及扩散器等。如图： 图2-1离心通风机结构示意图 1-V带轮；2,3-轴承；4-主轴；5-轴盘；6-轮盘；7-蜗壳； 8-叶片；9-轮盖；10-前导器；11-出风口；12-底座 （1）叶轮 叶轮作为风机的核心部件，由电动机提供动力，在风机的运行过程中发挥着至关重要的作用。作为核心部件，不同的叶轮的结构参数对风机的性能影响很大。通风机的功能主要是转化能量。离心风机叶轮主要是由图中的轮盖、叶片乐竞体育APP下载、轮盘组成，叶轮与轴盘的连接方式主要有焊接和铆接。叶轮分为两种形式，分别是闭式和开式。根据叶片形状的不同，叶轮可分为板式、弧形和翼式叶轮。根据叶片出口角度的不同，又有前向、径向和后向之分。 （2）蜗壳 蜗壳的目的是将离开叶轮的气体引至蜗壳出口，同时降低高速气流的流动速度，并将部分动压转变为静压，从而克服外界的阻力，排出气流。风机的蜗壳主要是由蜗舌、进风口以及螺形室等组成。其中螺形室作为主体部分，是由蜗板和左右两块侧板焊接或者咬合构成。螺形室的轮廓线是根据阿基米德螺旋线或者是对数螺旋线绘制而成，出口根部附近的“舌”形结构被称为蜗舌，目的是防止部分气流在蜗壳内循环流动。蜗舌主要分为深舌、浅舌、平舌三种。流体在蜗舌附近的流动情况较为复杂。主要根据蜗舌尖部的圆弧半径大小以及与叶轮外径的最近距离来确定蜗舌的位置，以及形状尺寸，蜗舌结构对于风机性能影响较大，同时对产生噪音的大小也有一定影响。 （3）集流器与进气箱 集流器的目的是让气流到达叶轮入口时，能够让气流充满入口，同时保持均匀，可以提高风机运行的稳定性，同时保证损失尽可能达到最小。集流器的尺寸、形状以及与叶轮入口的间隙大小和深入程度对风机的性能均有一定影响。集流器的基本形状有圆筒形、圆锥形以及锥弧形等，选用合适的形状可以维持叶轮入口处良好的气流状态。 （4）前导器 有需要的话通风机可以安装前导器，它是由可调节的叶片构成。目的是用改变叶片角度的方法，从而获取不同流量下的性能曲线，同时也可以扩大通风机的使用范围和应用场景。 （5）扩散器 有的通风机的出口断面的气流速度很大，出口便会安装扩散器，也叫扩压器。目的是降低气流流动速度，同时部分动能被转化为压能，从而降低出口处的动压损失，提高效率。另外，扩散器一般要做成向蜗壳主体测扩大的形式，其扩散角通常6°~8°最佳，有时为了缩短扩散器长度可以适当增加到10°~12°，原因主要是蜗壳出口到扩散器出口流速往往分布不均匀，并且向叶轮旋转方向偏斜。 2.2 离心风机的工作原理 离心风机的工作原理并不复杂，主要是依靠离心力来完成。气体从轴向进入离心风机，经过回旋叶道，再从径向通过蜗壳出口流出，在叶轮叶道的旋转作用下，气体获得能量。当气体获得的能量足够多，足以克服其阻力时，气体就可以被输送至更高或者更远处。 气体在离心通风机内通流部分的流动状态如下图：叶轮与主轴相连，安装在蜗壳内部，当主轴带动叶轮旋转时，气体被进气口轴向吸入，然后气体进入由叶片构成的通道，在旋转以及导流的作用下，再从风机蜗壳出口排出。 图2-2 气体流动状态示意图 1-蜗壳 2-叶轮 3-轮毂 4-主轴 5-集风器 6-蜗壳出口 7-轴箱 8-机架 9-联轴器 2.3 离心风机的基本理论特性 2.3.1 离心风机的性能参数 流量、压力、功率、效率和噪声是表示离心风机性能的参数。 （1） 通风机的流量 通风机的流量是指在通风机的入口截面处，单位时间内通过的气体体积，又叫体积流量，单位是m3 在没有着重说明的情况下，通风机的体积流量，是指在标准状态下，单位时间内流过入口截面的空气的体积，即环境为压力为760mmHg、温度为26℃、相对湿度为50%时所对应的气体体积，此时密度按照1.2kg/m3 当通流介质不是空气或者不是标准状态下的空气时，按实际情况，先计算出它的实际密度。例如当设计的是电站引风机时，按照混合气体的计算方法，可以根据烟气的成分、温度、压力求出通流介质具体密度。 因为气体在通风机的内部流动时，压力变化并不大，所以气体压缩性一般可以忽视。所以单位时间内流过通风机内任意截面的气体体积就等同于体积流量。 （2） 通风机的压力 通风机的全压是指通风机出口截面与入口截面气体的全压之差，即单位体积的气体流过通风机后所获得的能量。通常把通风机的全压称为通风机的压力。通常用下标1表示通风机的入口截面，用下标2表示通风机的出口截面，用P表示通风机的全压或通风机的压力，则 P= （3） 通风机的功率 流经通风机的气体在单位时间内从通风机中获得的能量称为通风机的有效功率，以Ne表示，单位是kW。一般不考虑气体的压缩性，N N 式中 P——通风机的全压,Pa Qs——通风机的流量, 通风机的内部功率是指单位时间内通风机的叶轮对气体所做的功,用Ni表示。内部功率等于通风机的有效功率与通风机内部损失掉的所有功率的总和。通风机的轴功率是单位时间内电动机传递给通风机主轴的能量,用N （4） 通风机的效率 通风机的有效功率与轴功率之比称为通风机的效率或全压效率，以η表示，可写成 η 通风机的有效功率与内部功率之比称为通风机的内部效率,以ηi η 2.3.2 离心通风机的理论特性曲线、理论特性曲线 通风机的理论全压特性曲线反映的是通风机在一定的转速下，理论全压和理论流量之间的关系。 P 离心通风机出口的子午速度一般为径向，故通风机的理论流量可按下式计算 Q 图2-3 不同βb2时PT∞与 2、理率特性曲线 通风机在一定转速下，不考虑任何损失时，轴功率与理论流量之间的关系为： N 将PT∞ N 当βb2=90°时,上式右边第二项为零，图2-4中的功率线是通过坐标原点的一条直线 离心风机的损失和效率 通风机的能量损失分为三种类型，分别是流动损失、容积损失和机械损失。机械损失又可以分为两部分。一是由轴承摩擦而导致的外部机械损失；二是由于叶轮旋转时与周围气体摩擦而导致的内部机械损失。后者又称为轮盘摩擦损失。流动损失会引起通风机的压力下降，容积损失会引起流量减小，机械损失则直接加剧功率损耗。 1、流动损失和流动效率 气体的粘性是流动损失产生的主要原因，流动损失主要包括气体摩擦损失和涡流损失两类。而流动效率是实际全压和理论全压的比值。 2、容积损失和容积效率 因为间隙的存在而引起的泄漏，所造成的损失就叫容积损失。容积效率为实际流量与吸入叶轮流量之比。 3、轮盘摩擦损失 叶轮旋转时，叶轮的轮盘和轮盖的外表面与周围气体产生摩擦从而引起的损失叫做轮盘摩擦损失。 3 通风机的相似理论 3.1 相似原理概述 相似理论的实际应用就是根据实验设计出来的性能良好、稳定运行的模型来设计与模型相似的通风机。相似设计理论在通风机的设计过程中扮演着重要的角色。当我们能够较多的掌握空气的动力学略图和无因次性能曲线时，在具体产品设计时，只要在这些空气动力学略图中进行选择后即可做相应产品的结果设计，没有必要在空气性能上做更多的探究。 3.2 相似原理 每一类物理现象的机理，可以用基本方程或基本方程组来表述。为了把个别现象从该类物理现象中区别开来，还必须有相应的具体条件，即所谓单值性条件。单值性条件包括：物理条件、几何条件、时间条件和边界条件。就给定流动过程而言，在单值性条件给定的前提下，就可以确定流体特定的具体的流动状态。就是说，流体的速度场、压力场、温度场等就完全确定了。但不幸的是，在大多数情况下表述流动过程的微分方程组很难求出分析解，往往要用实验法来求解。 如果是不可压缩流体，要想让他们的流动过程达到相似，相似条件包含几何相似、运动相似和动力相似。 ① 几何相似。在图3-1所示相似三角形内，对应角相等，对应边的比值为定值，即 ∠1 l 式中c1——— 图3-1 相似三角形 当流体在扩压管中流动时，几何相似是指 D 式中，Dn和l 流体在通风机叶轮中的流动，几何相似是指 D 式中 D1，b1，δ1 D2，b2，δ2 叶轮几何相似还需要满足两叶轮的叶片入口角和出口角彼此相等且叶片数相同。两体系几何相似还包括相对表面粗糙度相等。 ② 运动相似。运动相似是指两体系中所有对应点的速度方向互相平行且速度大小的比值为常数，即 ω 式中cw——— 对于叶轮中的流动现象，运动相似是指对应点上的速度三角形相似，即 ω 式中ω1，u1，c1 ω2，u2，c2 ③ 动力相似。动力相似是指对应点上作用于流体微团的各种力的方向互相平行且力的大小的比值为常数，即力多边形相似。 p 式中 p，τ，G，f———表示对应点的压力、黏性力、重力和惯性力； cf——— 3.3 通风机的无因此特性曲线 当Re不发生变化时，N-Q和P-Q的关系曲线被称为无因次特性曲线。这组曲线适用于不同转速，不同尺寸的同种类型通风机，所以也被称为同类型特性曲线。无因次特性曲线可以直接通过试验绘制，也可以通过单体特性曲线 无因此性能曲线 实际上，要维持尺寸和转速不同的所有同种类型的通风机的Re都相等是不现实的，不过只要Re大于它的临界值，即达到自模区时，或者是两通风机的Re值相差不超过2-3倍时，便可以忽略Re的影响，同一无因次性能曲线 比例定律与通用性能曲线 现在分析具有不同尺寸的同类型通风机，在气体密度不同并且转速不同的情况下，通风机运行

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