轴流式通风机出口整流体性能优化

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1、轴流式通风机出口整流体性能优化朱正林辛洪祥/南京工程学院动力系/徐治皋东南大学动力工程系摘要:对轴流式通风机出口整流体的性能进行了试验，通过对性能试验数据的分析，再结合轴流式通风机的实际工况，提出了在实际应用中可行的轴流式通风机出口整流体的几何形状，以达到提高风机及相应管网性能的目的。关键词：轴流式通风机整流体性能中图分类号:TH432.1文献标识码:B文章编号:1006-8155(2006)03-0009-02OptimizationofOutletRectifyingPerformancefor

2、AxialFanAbstract:Theperformanceofoutletrectifyingforaxialfanistested.Throughanalyzingtheperformancedatawithcombiningwiththeactualworkingconditionofaxialfan,thefeasiblegeometryofoutletrectifyinginpracticeisputforwardtoimprovetheperformanceoffan.Keywords

3、:AxialfanOutletrectifyingPerformance1引言影响轴流式通风机性能的因素比较多，比如叶轮结构、叶片型式、风机的进口和出口弯头、风机气流调节挡板、风机进、出口管道阻力系数等。轴流式通风机出口的整流体结构型式对风机的影响也很大，有时甚至决定了通风机的整体性能。由于轴流式通风机的轮毂比比较大，因而轮毂后导流锥的几何形状对风机综合性能的影响也很大。为了减少损失，很多轴流式通风机的出口都安装了型式各异的整流体，尤其大流量、高压力的轴流式通风机更是必不可少。因为轴流式通风机轮毂的

4、存在，使得气流在风机的叶轮出口流场紊乱，安装整流体是为了使气流从叶轮出口平稳地过渡到管道。由于叶轮出口面积小于气流管道面积，当气流从叶轮出口进入管道时相当于气流从小管道进入大管道，因而引起一定的局部阻力损失；同时由于叶轮出口气流流场的不稳定性和气流速度场的不一致性，也会引起阻力损失和动压损失。因此，为了改善风机出口流场和减少阻力损失，在轴流式通风机的出口安装一定长度的整流体，气流流经整流体后就会逐步分布均匀。2试验目的常见整流体的几何形状为圆柱形和圆锥形。根据流体力学的基本定律和原理，圆柱形整流体阻

5、力损失大于圆锥形整流体，因而圆锥形得到了广泛的应用。[1]圆锥形整流体的锥角是影响流阻的主要尺寸之一。据有关资料介绍：轮毂锥角α应不大于12°，如图1b所示。由于设备的几何尺寸和空间的限制，满足α不大于12°要求所需的空间很大，如果锥角取α＝12°，则所得整流体的长度L约为整流体圆锥底面直径的5倍，即L＝5D。而正常情况下，整流体长度L为其圆锥底面直径的2～3倍，即L＝（2～3）D。这个长度对于轮毂直径较小的轴流通风机而言是可以实现的，而对于轮毂直径较大的风机而言，不仅空间很难满足，而且制作、运输及

6、安装等费用也将大幅度增加，同时由于整流体的体积很大，用于支撑整流体的构件还可能引起额外的流场紊乱，并导致阻力增大。为了适应设备安装现场的要求，很多制造厂用圆柱形代替锥形。为了寻求合理解决整流体长度和锥度的配比方案，对各种具有代表型式的整流体进行了阻力测试试验。如图1所示为3种可行的整流体示意图：(a)为圆柱形整流锥；(b)为圆锥形整流体且α＝12°；(c)为圆锥形整流体且α＝30°。本试验的目的是验证圆柱形和圆锥形整流体对气流的影响以及锥角α对于锥形整流体的影响，通过与α＝12°的工况进行性能对比，

7、并根据试验结果寻求优化的整流体方案。1图1试验用整流体示意图3试验装置和试验过程测试装置简图如图2所示，图中所示整流体为图1所示的3种情况。为了模拟风机运行时的工况，风机出口处加装了一段与风机外径相等的圆筒，试验风机采用轴式通流风机。试验时，每次都保证对应的流量相同后再读取数据。为了准确计算流量，采用进气风室性能试验装置测试风机性能，并同时在叶轮出口和整流体之间安装倾斜式微压计进行压力测试，分别对整流体前、后的压力进行测试。同时记录各流量下的性能数据，通过性能数据比较3种状况下的压力损失。为确保数据

8、可靠性，试验中测流量和静压采用倾斜微压计，一级精度；采用同一轴流式通风机和同一套流量测量装置，采用同一套测量仪器和设备；在试验过程中对每种工况测试两次，待工况稳定后统一读取各项试验数据，且每一工况点的数据都要经多次复核后认可。整流体进气口图2整流体装置简图4数据处理把在各工况下测试所记录的各项性能数据进行集中处理，为了使数据便于对比分析，把3种工况整流体的阻力性能数据进行处理后画在同一张图上，如图3所示的流量和阻力的Q－p性能图。图3中横坐标3代表流量Q/(m／min