離心風(fēng)機(jī)設(shè)計方案的選擇
離心風(fēng)機(jī)設(shè)計時通常給定的條件有:容積流量、全壓、工作介質(zhì)及其密度(或工作介質(zhì)溫度),有時還有結(jié)構(gòu)上的要求和特殊要求等。
對離心風(fēng)機(jī)設(shè)計的要求大都是:滿足所需流量和壓力的工況點應(yīng)在最高效率點附近;最高效率值要盡量大一些,效率曲線平坦;壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬;風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,工藝性好;材料及附件選擇方便;有足夠的強(qiáng)度、剛度,工作安全可靠;運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,噪聲低;調(diào)節(jié)性能好,工作適應(yīng)性強(qiáng);風(fēng)機(jī)尺寸盡可能小,重量輕;操作和維護(hù)方便,拆裝運輸簡單易行。
然而,同時滿足上述全部要求,一般是不可能的。在氣動性能與結(jié)構(gòu)(強(qiáng)度、工藝)之間往往也有矛盾,通常要抓住主要矛盾協(xié)調(diào)解決。這就需要設(shè)計者選擇合理的設(shè)計方案,以解決主要矛盾。例如:
隨著風(fēng)機(jī)的用途不同,要求也不一樣,如公共建筑所用的風(fēng)機(jī)一般用來作通風(fēng)換氣用,一般最重要的要求就是低噪聲,多翼式離心風(fēng)機(jī)具有這一特點;而要求大流量的離心風(fēng)機(jī)通常為雙吸氣型式;對一些高壓離心風(fēng)機(jī),比轉(zhuǎn)速低,其泄漏損失的相對比例一般較大。
離心風(fēng)機(jī)設(shè)計時幾個重要方案的選擇:
(1)葉片型式的合理選擇:常見風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下,后向葉輪的壓力系數(shù)中Ψt較小,則葉輪直徑較大,而其效率較高;對前向葉輪則相反。
(2)風(fēng)機(jī)傳動方式的選擇:如傳動方式為A、D、F三種,則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動機(jī)轉(zhuǎn)速相同;而B、C、E三種均為變速,設(shè)計時可靈活選擇風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般對小型風(fēng)機(jī)廣泛采用與電動機(jī)直聯(lián)的傳動A,,對大型風(fēng)機(jī),有時皮帶傳動不適,多以傳動方式D、F傳動。對高溫、多塵條件下,傳動方式還要考慮電動機(jī)、軸承的防護(hù)和冷卻問題。
(3)蝸殼外形尺寸的選擇:蝸殼外形尺寸應(yīng)盡可能小。對高比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī),可采用縮短的蝸形,對低比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)一般選用標(biāo)準(zhǔn)蝸形。有時為了縮小蝸殼尺寸,可選用蝸殼出口速度大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口速度方案,此時采用出口擴(kuò)壓器以提高其靜壓值。
(4)葉片出口角的選定:葉片出口角是設(shè)計時首先要選定的主要幾何參數(shù)之一。為了便于應(yīng)用,我們把葉片分類為:強(qiáng)后彎葉片(水泵型)、后彎圓弧葉片、后彎直葉片、后彎機(jī)翼形葉片;徑向出口葉片、徑向直葉片;前彎葉片、強(qiáng)前彎葉片(多翼葉)。表1列出了離心風(fēng)機(jī)中這些葉片型式的葉片的出口角的大致范圍。
(5)葉片數(shù)的選擇:在離心風(fēng)機(jī)中,增加葉輪的葉片數(shù)則可提高葉輪的理論壓力,因為它可以減少相對渦流的影響(即增加K值)。但是,葉片數(shù)目的增加,將增加葉輪通道的摩擦損失,這種損失將降低風(fēng)機(jī)的實際壓力而且增加能耗。因此,對每一種葉輪,存在著一個最佳葉片數(shù)目。具體確定多少葉片數(shù),有時需根據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗而定。根據(jù)我國目前應(yīng)用情況,在表2推薦了葉片數(shù)的選擇范圍。
(6)全壓系數(shù)Ψt的選定:設(shè)計離心風(fēng)機(jī)時,實際壓力總是預(yù)先給定的。這時需要選擇全壓系數(shù)Ψt,全壓系數(shù)的大致選擇范圍可參考表3。
(7)離心葉輪進(jìn)出口的主要幾何尺寸的確定:葉輪是風(fēng)機(jī)傳遞給氣體能量的唯一元件,故其設(shè)計對風(fēng)機(jī)影響甚大;能否正確確定葉輪的主要結(jié)構(gòu),對風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)起著關(guān)鍵作用。它包含了離心風(fēng)機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)--葉片的設(shè)計。而葉片的設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何確定葉片出口角β2A。