风机与压缩机第5章

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1、第五章轴流通风机的设计计算§1概述目前轴流通风机的设计方法主要有两种，一种利用单独翼形空气动力试验所得到数据进行设计，称为孤立叶形设计方法；另一种利用叶栅理论和叶栅吹风试验成果来进行设计，称为叶栅设计法。对于轴流通风机，由于叶栅稠密度不大<1，可以把叶片当作一个个互不影响的孤立叶片按孤立叶型法设计，即令＝。这种方法广泛用于低压轴流通风机设计。B.Eck，R.AWallis的设计资料比较全。对于高压通风机>1，由于叶栅叶型间相互影响以及叶栅的扩压性质，使得叶栅的空气动力特性与孤立叶型有较大的区别。F.Weinig提出的“干涉系数K法”：K＝(5-1)图5-1利用图5-1查

2、出的干扰系数K来修正孤立叶型的试验数据。此法未获得广泛应用，但是当叶型的弯度和厚度不大时，此法还是可以的。在高压通风机中，叶片较多，与相差较多，所以利用叶栅吹风试验得到的实验曲线进行设计，称为叶栅设计法。一般>1时采用叶栅法，<1时采用孤立叶型法，或导叶按叶栅设计，叶轮按孤立叶栅设计。孤立叶型法设计步骤：（1）一般选=(0.8~0.9)为设计的工况点相对应的攻角为（＝8°左右）；（2）风机沿半径取5～9个断面，确定速度三角形，各断面的攻角以轮毂到轮缘减少；（3）根据以及（式）计算出（4）叶栅的安装角，其中，为翼型弦线与周向夹角，为23与周向夹角，为攻角。（1）选择叶片数

3、Z，求出t，进一步求出b（2）由于各断面基本相同，但是不同，所以不同。在叶栅法时，吹风试验曲线是用“理论升力系数”绘制的。所谓叶型的理论升力系数是指＝0时，该叶栅具有的速度三角形与时相同。（5-2）（5-3）（5-3）式使用更为方便。§2．孤立叶型试验数据一．RAF-6E，美国发表的叶型。图5-2RAF-6E叶型二．CLARKY叶型NACA早期叶型23图5-3CLARKY叶型一．LS叶型，英国LS螺旋桨翼型图5-4LS螺旋桨翼型二．哥廷根叶栅德国发展的翼型共有：622，623，624，625，682型号等（PP291-294）23图5-5哥廷根翼型一．圆弧板叶型由于翼型

4、试验次料为：(l翼展，b弦长)冲角要检验：减少：对第四种翼型：§3主要参数的选取在进行叶轮设计时，必须合理选取叶轮的结构参数，如轮毂比，Z，外径一．轮毂比（轮毂直径，为外径）是一个重要参数，它对风机的压力，流量效率都有影响。（5-4）这样与成正比，与成反比。当风机压力或压力系数较高时，应取较大的，但是过大，叶片过短，流速损失大，风机性能恶化。如图5-6所示，当较大时，可以选较小一些；这样大。对于风压高流量小的可取较高的，风压低流量大的风机取较小。太小，叶片过长，并在底部产生分离。＝0.25～0.75为常用。例如，单独叶轮时，＝0.3～0.45，其他方案＝0.5～0.7，

5、也可以低于0.5。23图5-6由大量试验，与的关系如图5-7：图5-7232．叶轮外径图5-8确定叶轮外径（5-5a）根据图5-8，求出下的，然后可以计算出（5-6）（5-5b）=1.20时（5-7）此外3．叶片数Z0.30.40.50.6.07Z2-64-86-128-1610-20§4孤立叶型设计方法之一首先把给定参数转换成标准进口状态的参数。其设计步骤如下：1．根据压力系数或比转速，进行方案选择：<0.15或>32.5单独叶轮级=0.15~0.25或=20.8~32.5叶轮加后导叶>0.25或=14.5~0.8叶轮加前导叶231．选电机及转速轴功率：2．计算比转速

6、3．确定外圆直径和轮毂比按图3-5或公式选轮毂比一般：=0.25~0.75单独叶轮时，＝0.3～0.45，其他方案＝0.5～0.7，也可以低于0.5。总之大，小4．计算轮缘速度和压力系数：m/s6．计算轴向速度7．计算各截面的扭速（1）等环量设计：式中：全压效率，参照已有的风机选取，或自行估算：（2）变环量设计：计算几何平均断面的扭速23确定变环量的指数＝0~18．计算栅前和栅后的平均速度和气流角和9．选择叶片数，根据选叶片数10．选择翼型，根据翼型的试验气动力特性曲线选取和选用从叶尖到叶根逐步增加，如相对厚度不变，可取额定工况点的（）为叶根的。即叶根处：＝＝0，8，然

7、后依直线规律到叶尖减少。对各断面依此进行以下计算：（1）利用叶栅气动力基本方程计算弦长b。例如：（2）计算叶型安放角：（3）叶栅绘型例题：设计轴流通风机叶轮，给定如下设计参数：单独叶轮级：计算表格和初步结果如下：压力系数23选取叶型：D选取0.71.131.411.6451.85选取0.82计算，轮毂――轮缘：变小和：根据选用叶型确定Z（选取）轮毂――轮缘：减少，减少23图5-9§5孤立叶型设计方法之二设计参数：流量：，全压：和转速：（），设计步骤如下：1．流量系数：比转速：2．压力系数：3．直径系数：4．转速系数：直径系数，转速系数和压