单级轴流式通风机导叶片安装角对气动性能的影响

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1、2011年8月矿业安全与环保第38卷第4期单级轴流式通风机导叶片安装角对气动性能的影响袁小平(1．中煤科工集团重庆研究院，重庆400039；2．山西渝煤科安运风机有限公司，山西运城O44OOO)摘要：介绍了单级轴流式通风机的结构，对风机气动性能进行了实验研究，结果表明，在前导叶与叶轮匹配、叶轮与后导叶匹配的条件下，前导叶叶片安装角变化起到改变风量的作用，后导叶叶片安装角变化则起到改变风压的作用。关键词：单级轴流式通风机；前导叶；后导叶；安装角；气动性能中图分类号：TD441．2文献标志码：C文章编号：1008—4495(2011)04—0

2、070—03轴流式通风机是我国煤矿井下、铁路和公路隧l654237道工程中广泛使用的通风设备。普通对旋式通风机是两个等容量隔爆电动机轴头相对各自驱动轴头上lIl＼IL的叶轮相向旋转，两级叶轮互为导叶，其出口压力较蔽I'h高。在南方一些小煤矿或在大巷道掘进初期，风压l要求不高，往往采用单级轴流式通风机(以下简称单●l●¨：／一1级风机)供风。单级风机为了获得较高的效率，通常一一I．1r’_'在气流进入叶轮前布置前导叶(P+R)或者在气流(a)前导叶+叶轮(P+R)流出叶轮后布置后导叶(R+S)。笔者论述了这两1234567种导叶安装方式的空

3、气动力性能，并对实验数据进行分析1风机结构和气动设计特点为了考察单级风机前(后)导叶对其气动性能的影响，保证风机流道有良好的进气和排气条件，单级(b)叶轮+后导叶(R+S)风机设计有圆弧形集流器、筒体、叶轮、前(后)导叶、1一集流器；2一筒体；3一电动机；4～叶轮；5一前(后)导叶；6一消声消声器及风筒接头等部件，其结构如图1所示。器；7一风筒接头。1．1单级风机工作原理图1单级风机结构示意图单级风机叶轮获得电动机能量后高速旋转，叶片对周围气体做功，气流产生与叶片旋转方向相同叶轮后气流的旋转速度，达到较高的运行效率。的旋绕速度，设置前导叶

4、让空气通过时产生一个与1．2气动设计原理叶轮旋向相反的预选速度，此预选速度与叶片诱导前导叶+叶轮(P+R)及叶轮+后导叶(R+S)的旋流速度相抵消，气流形成单一轴向速度，风机达形式，其速度三角形见图2。到较高运行效率。同理，设置后导叶亦是消除流经根据轴流式通风机气动特点，结合普通单级风机叶栅的设计方法，计算叶轮叶片及导叶片的气动收稿日期：2010—12—14参数j。叶轮叶片为机翼型，采用精密铸造，导叶片作者简介：袁小平(1978一)，男，四川广安人，2003年毕采用等厚圆弧板。以全压效率最高和通风机质量最业于西华大学机械工程学院，现主要从

5、事通风机研制工作，完小为气动设计的目标函数，从气动性能、结构和低噪成科研项目10余项，获得专利3项。E—mail：yxpl013@163．COI10声等角度考虑，计人一些约束条件，如：·70·2011年8月矿业安全与环保第38卷第4期4)叶轮与导叶的叶片数互为质数，并各具有足1够的刚度，以保证叶片的抗振动性能；25)圆周速度应小于一定值；36)叶根部有足够抗弯扭合成应力的安全系数。2单级风机气动性能实验研究(a)前导叶+叶轮速度三角形(P+R)根据GB／T1236-2000《工业通风机用标准化叶轮叶片安装角；P一前导叶片安装角；Cl一气流

6、流入前导叶的风道进行性能试验》的要求_2J，对单级风机的空气动绝对速度；C2一气流流出前导叶的绝对速度；C3一气流流出叶轮的绝对速度；一牵连速度；AC一扭速；l一气流流入叶轮的相对速度；力性能进行试验研究，试验装置采用带进口侧试验2一气流流出叶轮的相对速度。巷道的标准方法(C型装置)。实验风机选用FBNo6．3／37型，其主要技术指标如下：1)风量11．65—7．50m／s；2)全压750～2850Pa；3)功率37kW；．一Ul：【，24)转速2950r／min；5)最高全压效率I>80％；(b)叶轮+后导叶速度三角形(R+S)6)叶轮

7、直径630mm；叶轮叶片安装角；s一后导叶片安装角；Cl一气流流入叶轮的绝7)轮毂直径390mm。对速度；C2一气流流出叶轮的绝对速度；C3一气流流出后导叶的绝对根据导叶与叶轮的匹配关系，结合导叶片不同速度；M一牵连速度；AC一扭速；1一气流流入叶轮的相对速度；，一气流流出叶轮的相对速度。的安装角度，组合4种不同形式进行实验，得出4组图2速度三角形图不同的气动参数。2．1改变前导叶安装角的实验1)优化变量限制在一定范围内；前导叶：P+R，0R=57．5。，咖Pl=14．5。；0R=2)明确叶轮及导叶的当量扩散因子取值范围，57．5。，=1

8、6．5。。得出的实验数据见表1。以保证不超过负荷极限；2．2改变后导叶安装角的实验3)叶轮与导叶的叶片数有一定比例，以保证降后导叶：R+S，0R=57．5。，s1=13。；R=57．5。，低通