焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 3 目錄 引言 (1) 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 (3) 2.1 離心 式 風(fēng)機(jī)的基本組成 (3) 2.2 離心 式 風(fēng)機(jī)的原理 (3) 2.3 離心 式 風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) (4) 2.4 離心 式 風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式 (5) 3.離心 式通 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) (5) 3.1 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求 (5) 3.2 設(shè)計(jì)步驟 (6) 3.2.1 葉輪尺寸的決定 (6) 3.2.2 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置 (13) 3.2.3 蝸殼設(shè)計(jì) (14) 3.2.4 參數(shù)計(jì)算 (20) 3.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇 (24) 4.結(jié)論 (25) 附錄 (25) 摘要 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容。離心式通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)分相似設(shè)計(jì)和理論設(shè)計(jì)兩種方法。相似設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，可靠，在工業(yè)上廣泛使用。而理論設(shè)講方法用于設(shè)計(jì)新系列的通風(fēng)機(jī)。本文在了解離心通風(fēng)機(jī)的基本組成，工作原理以及設(shè)計(jì)的一般方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種離心通風(fēng)機(jī)。 關(guān)鍵字：離心式通風(fēng)機(jī) 工作原理 設(shè)計(jì)方法 ABSTRACT The design of Centrifugal fan includes the calculation of aerodynamic and the structure etc. The aerodynamic design of Centrifugal fan has two kinds of methods: one is the likeness designs, the other is theoretical designs. Based on above, this article designed a Centrifugal fan based on above. Key words: Centrifugal fan； working principle； design method 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 4 1 引言 通 風(fēng)機(jī) 是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。通 風(fēng)機(jī) 廣泛 用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐 和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。 通 風(fēng)機(jī) 的工作原理與 透平 壓縮機(jī) 基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。 通 風(fēng)機(jī) 已有悠久的歷史。中國(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通 風(fēng)機(jī) 基本相同。 1862 年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心通 風(fēng)機(jī) ，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為 40左右，主要用于礦山通風(fēng)。 1880 年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片的離心通 風(fēng)機(jī) ，結(jié)構(gòu)已比較完善了。 1892 年法國(guó)研制成橫流通 風(fēng)機(jī) ； 1898 年，愛(ài)爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī) ，并為各國(guó)所廣泛采用； 19 世紀(jì)，軸流通 風(fēng)機(jī) 已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為 100 300 帕，效率僅為 15 25，直到二十世紀(jì) 40 年代以后才得到較快的發(fā)展。 1935 年，德國(guó)首先采用軸流等壓通 風(fēng)機(jī) 為 鍋爐 通風(fēng)和引風(fēng)； 1948 年 ,丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通 風(fēng)機(jī) ；旋軸流通 風(fēng)機(jī) 、子午加速軸流通 風(fēng)機(jī) 、斜流通 風(fēng)機(jī) 和橫流通 風(fēng)機(jī) 也都獲得了發(fā)展。 按氣體流動(dòng)的方向，通 風(fēng)機(jī) 可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。 離心通 風(fēng)機(jī) 工作時(shí)，動(dòng)力機(jī) (主要是電動(dòng)機(jī) )驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對(duì)氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并 在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通 風(fēng)機(jī) 。 離心通 風(fēng)機(jī) 主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型通 風(fēng)機(jī) 的葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)上中、大型通 風(fēng)機(jī) 通過(guò)聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。離心通 風(fēng)機(jī) 一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級(jí)葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個(gè)背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通 風(fēng)機(jī) 。 葉輪是通 風(fēng)機(jī) 的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對(duì)性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通 風(fēng)機(jī) 平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。 前向葉輪產(chǎn) 生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時(shí)，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡(jiǎn)單，機(jī)翼型葉片最復(fù)雜。 為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強(qiáng)度和減少葉片與機(jī)殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通 風(fēng)機(jī) 的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 軸流式通 風(fēng)機(jī) 工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)入，通過(guò)葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通 風(fēng)機(jī) 的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有 100 毫米左右，大型的可達(dá) 20 米以上。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 5 小型低 壓軸流通 風(fēng)機(jī) 由葉輪、機(jī)殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通 風(fēng)機(jī) 由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動(dòng)部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為 2 24。葉片越多，風(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為 1045，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通 風(fēng)機(jī) 的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 斜流通 風(fēng)機(jī) 又稱混流通 風(fēng)機(jī) ，在這類通 風(fēng)機(jī) 中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通 風(fēng)機(jī) 的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī) 兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。 橫流通 風(fēng)機(jī) 是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通 風(fēng)機(jī) 。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過(guò)葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。 與其他類型低速通 風(fēng)機(jī) 相比，橫流通 風(fēng)機(jī) 具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長(zhǎng)，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來(lái)冷卻或通風(fēng)。 通 風(fēng)機(jī) 的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動(dòng)的大小也是通 風(fēng)機(jī) 的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱風(fēng)量，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通 風(fēng)機(jī) 的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通 風(fēng)機(jī) 內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通 風(fēng)機(jī) 的輸入功率，即軸功 率。通 風(fēng)機(jī) 有效功率與軸功率之比稱為效率。通 風(fēng)機(jī) 全壓效率可達(dá) 90。 通 風(fēng)機(jī) 未來(lái)的發(fā)展將進(jìn)一步提高通 風(fēng)機(jī) 的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流通 風(fēng)機(jī) 代替大型離心通 風(fēng)機(jī) ；降低通 風(fēng)機(jī) 噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī) 葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。 2. 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 2.1 離心風(fēng)機(jī)的基本組成 主要由葉輪、機(jī)殼、進(jìn)口集流器、導(dǎo)流片、聯(lián)軸器、軸、電動(dòng)機(jī)等部件組成。旋轉(zhuǎn)的葉輪和蝸殼式的外殼。旋轉(zhuǎn)葉輪的功能是使空氣獲得能量； 蝸殼的功能是收集空氣，并將空氣的動(dòng)壓有效地轉(zhuǎn)化為靜壓。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 6 2.2 離心風(fēng)機(jī)的原理 葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使空氣獲得動(dòng)能 , 然后經(jīng)蝸殼和蝸殼出口擴(kuò)散段將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓。這樣 ,風(fēng)機(jī)出口的空氣就是具有一定靜壓的風(fēng)流。 1-進(jìn)氣室； 2-進(jìn)氣口； 3-葉輪； 4-蝸殼； 5-主軸； 6-出氣口； 7-擴(kuò)散器 2.3 離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 7 如圖所示，離心風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。 葉輪外徑 , 常用 D 表示； 葉輪寬度 , 常用 b 表示； 葉輪出口角 ,一般用表示。葉輪按葉片出口角的不同可分為三種 : 前向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相同 , 90 (90 160 )； 后向式葉片彎曲方向與旋轉(zhuǎn)方向相反 , 90 (20 70 )； 徑向式葉片出口沿徑向安裝 , = 90。 2.4 離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 8 如圖所示 。 3. 離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求 離心通風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)中根據(jù)給定的條件 :容積流量，通風(fēng)機(jī)全壓 ，工作介質(zhì) 及 以用其他要求，確定通風(fēng)機(jī)的主要尺寸，例如，直徑及直徑比 ，轉(zhuǎn)速 n,進(jìn)出口寬度和，進(jìn)出口葉片角 和 ，葉片數(shù) Z，以及葉片的繪型 和擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)，以保證通風(fēng)機(jī)的性能 。 對(duì)于通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的要求是： （ 1） 滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近； （ 2） 最高效率要高，效率曲線平坦； （ 3） 壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬； （ 4） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性能好； （ 5） 足夠的強(qiáng)度，剛度，工作安全可靠； （ 6） 噪音低； （ 7） 調(diào)節(jié)性能好； 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 9 （ 8） 尺寸盡量小，重量經(jīng)； （ 9） 維護(hù)方便。 對(duì)于無(wú)因次數(shù)的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 為 保證最高的效率，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)?值來(lái)設(shè)計(jì)。 （ 2） 選擇最大的 值和低的圓 周速度，以保證最低的 噪音。 （ 3） 選擇最大的值，以保證最小的磨損。 （ 4） 大時(shí)選擇最大的 值。 3.2 設(shè)計(jì)步驟 3. 2.1 葉輪尺寸的決定 葉輪的主要參數(shù) : :葉輪外徑 :葉輪進(jìn)口直徑； :葉片進(jìn)口直徑； :出口寬度； :進(jìn)口寬度； :葉片出口安裝角； :葉片進(jìn)口安裝角； Z:葉片數(shù) 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 10 :葉片前盤傾斜角； 一 最佳進(jìn)口寬度 在葉輪進(jìn)口處如果有迴流就造成葉輪中的損失，為此應(yīng)加速進(jìn)口流速。一般采用，葉輪進(jìn)口面積為 ，而進(jìn)風(fēng)口面積為 ，令 為葉輪進(jìn)口速度的變化系數(shù)，故有： 由此得出： 考慮到輪轂直徑引起面積減少，則有： 其中 在加速 20%時(shí)，即 , 加速 20%的葉輪圖 二 最佳進(jìn)口直徑 由水力學(xué)計(jì)算可以知道，葉道中的損失與速度的平方成正比，即 。為此選擇在一定的流量和轉(zhuǎn)速條件下合適的，以使為最小。 首先討論葉片厚度的影響。由于葉片有一定厚度 ；以及折邊的存在，這樣使進(jìn)入風(fēng)機(jī)的流速?gòu)脑黾又粒矗?焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 11 葉片厚度和進(jìn)出口的阻塞系數(shù)計(jì)算 用 和 分別表示進(jìn)出口的阻塞系數(shù)： 式中為節(jié)距， 為切向葉片厚度 同理 那么進(jìn)出口的徑向速度為： 當(dāng)氣流進(jìn)入葉輪為徑向流動(dòng)時(shí)， ,那么： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 12 為了使最小，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)摹？傊谥虚g值時(shí)，使最小，即 考慮到進(jìn)口 20%加速系數(shù)，及輪轂的影響 求極小值，得出的優(yōu)化值為： 出口直徑不用上述類似的優(yōu)化方法，只要選用合適 的即可 : 即： 也可以根據(jù) ，求出 三 進(jìn)口葉片角 1. 徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值 同一樣，根據(jù)為最小值時(shí)，優(yōu)化計(jì)算進(jìn)口葉片角 。當(dāng)氣流為徑向進(jìn)口時(shí)， ,且均布，那么從進(jìn)口速度三角形（令進(jìn)口無(wú)沖擊 = ） 代入值后得出值，最后得出： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 13 (3-5) 求極值，即 (3-6a) 這就是只考慮徑向進(jìn)口時(shí)的 優(yōu)化值。 把（ 3-6a）式代入 (3-4a)至 (3-4d)式： (3-6b) 進(jìn)而當(dāng) 時(shí)： (3-6c) 或者： (3-6d) 2. 當(dāng)葉輪進(jìn)口轉(zhuǎn)彎處氣流分布不均勻時(shí) 的優(yōu)化值。 圖 3-4，葉片進(jìn)口處速度分布不均勻，在前盤處速度大小 為和，比該面上的平均值要大，設(shè) 那么 此外： 當(dāng) 時(shí)： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 14 (3-7a) 進(jìn)而采用近似公式 : 其中為葉輪前盤葉片進(jìn)口處的曲率半徑。計(jì)算出來(lái)的 角比小一些。如下表所示： : 0.2 0.4 1.0 2.0 3.0 4.0 : 0.952 0.88 0.74 0.58 0.472 0.424 : 那么 (3-7b) 式中 為 的平均值。 圖 3-4葉片進(jìn)口處和分布不均勻 圖 3-5進(jìn)口速度三角 3. 當(dāng)氣流進(jìn)入葉片時(shí)有預(yù)旋，即 ： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 15 由圖 3-5進(jìn)口速度三角形可以得出： 求極值后： (2-8a) 可以看出當(dāng)氣流偏向葉輪旋轉(zhuǎn)方向時(shí)（正預(yù)旋）， 將增大，同時(shí)得到： 4. 葉輪的型式不 同時(shí) 有所區(qū)別 一般推薦葉片進(jìn)口角 稍有一個(gè)較小的沖角。后向葉輪中葉道的摩擦等損失較小，此時(shí) 的選擇使葉輪進(jìn)口沖擊損失為最小。 沖角 一般后向葉輪： 對(duì)于前向葉輪，由于葉道內(nèi)的分離損失較大，過(guò)小的進(jìn)口安裝角導(dǎo)片彎曲度過(guò)大，分離損失增加。較大的安裝角雖然使進(jìn)口沖擊損失加大，但是流道內(nèi)的損失降低，兩者比較，效率反而增 高。 一般前向葉輪： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 16 當(dāng)時(shí)，甚至。 3.2.2離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置位置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣形狀 一 . 進(jìn)氣室 進(jìn)氣室一般用于大型離心通風(fēng)機(jī)上。倘若通風(fēng)機(jī)進(jìn)口之前需接彎管，氣流要轉(zhuǎn)彎，使 葉輪進(jìn)口截面上的氣流更不均勻，因此在進(jìn)口可增設(shè)進(jìn)氣室。進(jìn)氣室裝設(shè)的好壞會(huì)影響性能： 1. 進(jìn)氣室最好做成收斂形式的，要求底部與進(jìn)氣口對(duì)齊 。 2. 進(jìn)氣室的面積與葉輪進(jìn)口截面之比 一般為矩形， 為最好。 3進(jìn)氣口和出氣口的相對(duì)位壓，對(duì)于通風(fēng)機(jī)性能也有影響。時(shí)為最好，時(shí)最差。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 17 二，進(jìn)氣口 進(jìn)氣口有不同的形式。 一般錐形經(jīng)筒形的好，弧形比錐形的好，組合型的比非組合型的好。例如錐弧型進(jìn)氣口 的渦流區(qū)最小。此外還注意葉輪入口的間隙型式，套口間隙，比對(duì)口間隙形式好。 三，進(jìn)口導(dǎo)流器 若需要擴(kuò)大通風(fēng)機(jī)的使用范圍和提高調(diào)節(jié)性能，可在進(jìn)氣口或進(jìn)氣室流道裝設(shè)進(jìn)口導(dǎo)流器，分為軸向、徑向兩種。 可采用平板形，弧形和機(jī)翼型。導(dǎo)流葉片的數(shù)目為 Z=812。 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)葉 3.2.3蝸殼設(shè)計(jì) 離心通風(fēng)機(jī)蝸殼 一，概述 蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的部分動(dòng)能擴(kuò)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。 目前離心通風(fēng)機(jī)普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單適于焊接，離心通風(fēng) 機(jī)蝸殼寬度 B比其葉輪寬度大得多，則氣流流出葉輪后的流道突然擴(kuò)大，流速驟然變化。如圖所示，為葉輪出口后的氣流速度， 為其氣流角（分量為和），蝸殼內(nèi)一點(diǎn)的流速為 c，分量為和，焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 18 為氣流角，半徑為 r. 二，基本假設(shè)： 1，蝸殼各不同截面上所流過(guò)流量與該截面和蝸殼起始截面之間所形成的夾角 成正比： (3-29) 2，由于氣流進(jìn)入蝸殼以后不再獲得能量，氣體的動(dòng)量矩保持不變。 常數(shù) (3-30) 三，蝸殼內(nèi)壁型線： 離心通風(fēng)機(jī) 蝸殼內(nèi)壁型線 根據(jù)上述假設(shè)，蝸殼為矩形截面，寬度 B保持不變，那么在角度 的截面上的流量為： (3-31) 代入式 (3-30)后： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 19 (3-32) 上式表明蝸殼的內(nèi)壁為一對(duì)數(shù)螺線，對(duì)于每一個(gè)，可計(jì)算，連成蝸殼內(nèi)壁。 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 實(shí)際上，蝸殼的尺寸與蝸殼的張度 A的大小有關(guān) 令按冪函數(shù)展開： (3-33) 其中 那么 (3-34a) 系數(shù) m隨通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)而定，當(dāng)比轉(zhuǎn)數(shù) 時(shí)， (3-34)式第三項(xiàng)是前面兩項(xiàng)的10%，當(dāng)時(shí)僅是 1%。為了限制通風(fēng)機(jī)的外形尺寸，經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)低中比轉(zhuǎn)數(shù)的通風(fēng)機(jī)，只取其第一項(xiàng)即可： (3-34b) 則得 (3-35) 式 (3-35)為阿基米德螺旋線方程。在實(shí)際應(yīng)用中，用等邊基方法，或不等邊基方法，繪制一條近似于阿基米德螺旋線的蝸殼內(nèi)壁型線，如圖 3-22所示。 由式 (2-34)得到蝸殼出口張度 A (3-36) 一般取，具體作法如下： 先選定 B，計(jì)算 A式 (3-36)，以等邊基方 法或不等邊基方法畫蝸殼內(nèi)壁型線。 四，蝸殼高度 B 蝸殼寬度 B的選取十分重要。 ,一般維持速度 在一定值的前提下，確定擴(kuò)焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 20 張當(dāng)量面積的。若速度過(guò)大，通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓增加，速度過(guò)小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴(kuò)壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變 B，相應(yīng)需改變 A使 不變。當(dāng)擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小 A大好，因?yàn)?B小，流體離開葉輪后突然擴(kuò)大小，損失少。而且 A大，螺旋平面通道大，對(duì)蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 1. 或 2. 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取 上限。 3. 為葉輪進(jìn)口直徑，系數(shù)： 五，蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)算 以葉輪中心為中心，以邊長(zhǎng) 作一正方形。為等邊基方。以基方的四角為圓心分別以為半徑作圓弧 ab,bc,cd,de，而形成蝸殼內(nèi)壁型線。其中 (3-37) 等邊基方法作出近似螺旋線與對(duì)數(shù)螺線有一定誤差，當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí)，其誤差越大。可采用不等邊。方法不同之處，做一個(gè)不等邊基方： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 21 不等邊基方法對(duì)于高比轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)也可以得到很好的結(jié)果。 圖 3-22 等邊基方法 圖 3-23 不等邊基方法 六，蝸殼出口長(zhǎng)度 C，及擴(kuò)壓器 蝸殼出口面積。一般 (3-38) 或 往往蝸殼出口后設(shè)一擴(kuò)壓器，如圖 3-24出口擴(kuò)壓器角度為佳。為了減少總長(zhǎng)度，可適當(dāng)加大。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 22 圖 3-24出口擴(kuò)壓器 七 .蝸舌 蝸殼中在出口附近常有蝸舌，其作用防止部分氣體在蝸殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，蝸舌附近的流動(dòng)較為復(fù)雜，對(duì)通風(fēng)機(jī)的影響很大。蝸舌分三種：平舌，淺舌，深舌。 當(dāng) QQ正常 時(shí)，流動(dòng)偏向出口在舌部出現(xiàn)渦流及低壓，使通風(fēng)機(jī)性能變壞。下降，功率 N加大，一般蝸舌頭部的半徑 取 蝸舌與葉輪的間隙 t一般取 (后向葉輪 ) (前向葉輪 ) t過(guò)小在大流量時(shí)會(huì)升高一些，但 下降，噪音加大。 t過(guò)大，噪音會(huì)低一些，但及 下降。 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 23 蝸殼出口蝸舌 3.2.4參數(shù)計(jì)算 1. 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù) Q，求其比轉(zhuǎn)速，即 設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)速 n可能未給，先初定，然后確定通風(fēng)機(jī)的類型及葉片型式： ns=2.712 前向葉片離心式 ns=3.616 后向葉片離心式 ns1617 雙吸入式并聯(lián)離心式 ns=1836 軸流式 2. 初步選擇葉片出口角 ： 一般后向葉輪葉片出口角 范圍為，最好。機(jī)翼型葉片時(shí)效率較高。 與 成線性關(guān)系。 或： 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 24 3. 用所選的 ，查圖 3-26或計(jì)算，給出 ，計(jì)算： 一般： =0.60.8 強(qiáng)后向葉片 =0.81.2 后向葉片 =1.21.4 徑向葉片 =1.42.4 前向葉片 4. 確定出口半徑 D2 這樣可進(jìn)一步判斷是否合理。一般同步轉(zhuǎn)速 , p為極對(duì)數(shù)。 5. 確定進(jìn)口的直徑 D1（例如 時(shí)為式（ 3-6c）： 為此先算 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 25 上式只適用于 0.3的前向葉輪： 6. 確定進(jìn)口直徑： 7. 確定葉片數(shù) Z： 8. 確定 b2和 b1： 后向葉輪時(shí)： 式中： 對(duì)于后向葉輪： 對(duì)于前向葉輪： ns= 4.511.7 =0.250.35 b1=1.21.5 =0.350.5 b1=1.52.0 0.5 b1=2.02.5 取直平前盤 b2=b1。錐形前盤時(shí)，給定一定的 ，取 值不要太大。 9. 進(jìn)口葉片角 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 26 氣流角 取為沖角 : 10. 驗(yàn)算全壓 如果偏離太大，修正 和 Z值。 11. 葉片繪型 12. 決定蝸殼尺寸 （ 1） 計(jì)算蝸殼寬度 B 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 或 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 為葉輪進(jìn)口直徑， （ 2） 計(jì)算蝸殼出口 A： 一般取 （ 3） 用等基方法或不等基方法計(jì)算蝸殼內(nèi)壁線， 焦作大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 正文 27 （ 4） 決定蝸舌尺寸 蝸舌頭部半徑 間隙： （后向葉片） （前向葉片） 13. 計(jì)算功率 其中 k為安全系數(shù) ,方法 k=1.15. 3.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)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 t 較小，則葉輪直徑較大，而其效率較高；對(duì)前向葉輪則相反。 (2)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)方式的選擇：如傳動(dòng)方式為 A、 D、 F 三種 ，則風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同；而 B、 C、 E 三種均為變速，設(shè)計(jì)時(shí)可靈活選擇風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般對(duì)小型風(fēng)機(jī)廣泛采用與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)的傳動(dòng) A，對(duì)大型風(fēng)機(jī)，有時(shí)皮帶傳動(dòng)不適，多以傳動(dòng)方式 D、 F 傳動(dòng)。 對(duì)高溫、多塵條件下，傳動(dòng)方式還要考慮電動(dòng)機(jī)、軸承的防護(hù)和冷卻問(wèn)題。 (3)蝸殼外形尺寸的選擇：蝸殼外形尺寸應(yīng)盡可能小。對(duì)高比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)，可采用縮短的蝸形，對(duì)低比轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)機(jī)一般選用標(biāo)準(zhǔn)蝸形。有時(shí)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(shí)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(jì)時(shí)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?rùn)C(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 )。 (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?yàn)樗梢詼p少相對(duì)渦流的影響 (即增加 K 值 )。但是，葉片數(shù)