離心式通風機設計楊庭豪的通風機設計課程設計說明書設計題目：通風機設計學生姓名：楊庭豪學 號：U200911630班 級：能源0909班完成日期：2012年11月21日指導教師（簽字）：能源與動力工程學院2/28楊庭豪的通風機設計目 錄目錄....................................錯誤!未定義書簽。離心通風機................................................6一、葉輪參數6離心式葉輪的設計參數：.......................6二、離心通風機葉輪的設計計算61.計算空氣密度：.............................62.計算比轉速：...............................63.估算葉片出口角：...........................74.計算圓周速度葉輪外徑：.....................75.確定葉輪進口參數：.........................76.確定葉片數：...............................87.確定葉輪出口流量系數φr2：..................98.確定周速系數φu2：..........................99.確定葉輪的出口寬度：.......................910.確定軸功率：..............................9三、離心通風機型線繪制9四、離心通風機蝸殼設計計算：.......................111.蝸殼寬度：................................112.計算蝸殼張開度A：.........................113.四個小正方形邊長：........................114.四個圓弧半徑R：...........................125.蝸殼出口長度C：...........................126.蝸舌設計：................................127.繪制蝸殼：................................12軸流式通風機.............................................13一、軸流通風機介紹.................................131.軸流式通風機簡介..........................132.軸流式通風機的構成........................133.軸流式通風機的分類........................144.軸流式通風機的通途........................143/28楊庭豪的通風機設計二、葉輪的主要參數確定.............................141.比轉速的確定..............................142.級型式的確定..............................143.全壓系數和全壓效率的初步確定..............154.確定葉輪直徑..............................155.確定葉頂圓周速度..........................156.確定流量系數..............................157.用公式計算全壓系數........................168.理論全壓系數的確定........................169.確定電動機功率............................1610.確定葉輪轂比dh和輪轂直徑dh............1611.通風機的軸向速度.........................1612.確定葉片截面.............................1713.葉片數確定...............................17三、葉輪的氣流參數計算.............................17（一）等環量計算............................171.選擇計算截面..............................172.計算扭速Cu..............................183.計算w1與軸向夾角β1'18...................4.計算w2與軸向夾角β2'19...................5.計算扭轉角Δβ............................196.葉片稠度t/l................................197.最大相對厚度..............................208.查圖選擇相應參數..........................209.選擇沖角i.................................2010.計算翼型彎曲角θ.........................2011.計算葉片安放角βb.........................2112.計算葉片翼型彎度c10......................2113.葉片氣流參數及葉片幾何尺寸計算表.........21（二）變環量計算............................231.選擇計算截面..............................232.計算扭速Cu..............................233.計算w1與軸向夾角β1'24...................4/28楊庭豪的通風機設計4.計算w2與軸向夾角β2'24...................5.計算扭轉角Δβ............................246.葉片稠度t/l................................257.最大相對厚度..............................258.查圖選擇相應參數..........................259.選擇沖角i.................................2510.計算翼型彎曲角θ.........................2611.計算葉片安放角βb.........................2612.計算葉片翼型彎度c10......................2613.葉片氣流參數及葉片幾何尺寸計算表.........27四、參考資料.......................................285/28楊庭豪的通風機設計離心通風機一、葉輪參數離心式葉輪的設計參數：風機全壓??=3000????，流量??=39000??3?????進口壓力??=101325????，進口溫度??=20度，轉速n=1200rpm???? ????二、離心通風機葉輪的設計計算計算空氣密度：??101325??==1.205Kg/m3(2-1)=287×(273.15+20)計算比轉速：√??5.54×1200×√10.833=54.15????=5.54??3=3??430004??(2-2)6/28楊庭豪的通風機設計估算葉片出口角：根據比轉速查《離心通風機》（成心德）圖5-5得到:壓力系數Ψ=0.9，則根據比轉速和壓力系數估算出葉片出口角β：b2Ψ-52-0.38360.9-52+1.44×10ns=+1.44×10×54.15-0.3836=38.84°βb2=2-32-32.7966×102.7966×10(2-3)取βb2 =40°從而壓力系數：Ψ=2×0.3836+2.7966×10-3×40-1.44×10-5×54.152=0.837(2-4)計算圓周速度葉輪外徑：u2=√2Pt=√2×3000=77.14m/sρΨ1.205×0.84(2-5)60??60×77.14，??2=1200??2=1200×??=1.23m取整為1.2m(2-6)u2??×1200×1.277.14m/s=60=(2-7)Ψ=????30000.837??=1.205=??2×222(2-8)確定葉輪進口參數：葉輪入口喉部直徑為：3??3??30.663310.833=0.61m??=3.25√1√??η=3.25√√0????n(1-v)0.921200×0.9810??(2-9)其中，由于是徑向入口，v=0采用錐弧形集流器，葉輪入口截面氣流充滿系數??=1。0預選??1=0.92，η??=0.98。根據《離心通風機》（成心德）圖7-5，大7/28楊庭豪的通風機設計多數高效率后彎葉片通風機的系數??都比較小，選取??=11??20.488（??）=0.663。100取入口直徑??0=0.65m，葉片入口直徑??1=0.7m于是有葉片進口處圓周速度為：u1=????????×0.7×120043.96m/s1==6060(2-10)由公式計算進口寬度：????=0.7×1=0.29m，取??=0.3m。??=104×0.9614????0.663111??(2-11)選取葉道入口前截面氣流充滿系數1=0.96葉道入口前速度為：c′=????=10.833=17.46m/s(2-12)????????η??×0.71??×0.3×0.96×0.98111??tan′=17.46=0.397??′=c1??1u143.96(2-13)從而可得：??′=21.8，°確定??=25°1b1驗算進口氣流充滿系數：??=1-????1=1-12×0.003=0.96，與假設相符，故取入口邊寬????sin??1b1??×0.7×sin40°1度為0.3m確定葉片數：由公式確定葉片數??+?? ?? +??1 2 ??2 ??1Z=πτ ????????2-??1 2(2-14)式中τ=0.5+1.7sin?? =0.5+1.7sin40 =°1.593??2于是，0.7+1.2 40+25Z=π×1.593× ×?????? =11.22，確定葉片數為 121.2-0.7 28/28楊庭豪的通風機設計7.確定葉輪出口流量系數??：????φ=-??2??402400.303??2+??2+0.045=-++0.045=r2??????????187??????????187(2-15)8.確定周速系數??：????滑移系數根據公式：σ=1-??????sin????2=1-12×sin40°=0.832(2-16)周速系數：φu2=σ-φr2??????????2=0.832-0.303×cot40°=0.47(2-17)確定葉輪的出口寬度：取葉片厚度為：δ=3mm出口氣流充滿系數：τ??δ212×0.003=1-????sin??=1-??×1.2×sin40=°0.98522??2(2-18)出口寬度：??=????=10.833=0.125m(2-19)2????τφu2??×1.2×0.985×??.??????×77.1422r2確定軸功率：????10.833×3000P=??????=0.87=37.36Kw(2-20)其中按照經驗選取全壓效率 ??=0.9，總效率??=0.87。?三、離心通風機型線繪制Rb=

R22-R122(R2COSβb2- R1COSβb1)9/28楊庭豪的通風機設計=0.62-0.352=0.833m(3-1)2×（0.6×COS40°-0.35×COS25）°OM=√??2+??2-2????cosβ??2??2b222-2×0.833×0.6×cos40°=0.537m(3-2)=√0.374+0.6按照幾何關系畫出葉片型線：10/28楊庭豪的通風機設計四、離心通風機蝸殼設計計算：蝸殼寬度：由公式計算：??/5.5454.15/5.54B=????2=×1.2=20.320.3(4-1)計算蝸殼張開度A：A=??[2??+2??2+4??3]23(4-2)??=????=10.833=2????????2×0.58×77.14×0.47×0.62??22(4-3)A=0.6×[2×0.431+2×0.4312+4×0.4313]=0.804m3四個小正方形邊長：??7??237??3a=??2[4+16+96]=(4-4)??5??219??3b=??2[4+16+96]=0.109m

0.58m0.4310.132m11/28楊庭豪的通風機設計??3??27??3c=??2[4+16+96]=0.089m????2??3d=??2[4+16+96]=0.072m四個圓弧半徑R：R??=??[1+7??+25??2+91??3]=1.272m241696R??=??2[1+5??+13??2+35??3]=1.031m416963??5??29??3R??=??2[1+4+16+96]=0.833m??2??3R??=??2[1+4+16+96]=0.672m蝸殼出口長度C：一般C=1.3~1.4A，此處取C=1.1m。蝸舌設計：舌尖圓角半徑 ′??=(0.03~0.06)??=0.036m~0.072m2取′??=0.05m。徑向間隙t=(0.05~0.1) ??=0.06m~0.12m，取為0.8m27.制殼：

(4-5)繪蝸12/28楊庭豪的通風機設計軸流式通風機一、軸流通風機介紹軸流式通風機簡介軸流式風機，就是與風葉的軸同方向的氣流(即風的流向和軸平行)，如電風扇,空調外機風扇就是軸流方式運行風機。軸流式風機又叫局部通風機，是工礦企業常用的一種風機，它不同于一般的風機，它的電機和風葉都在一個圓筒里，外形就是一個筒形，用于局部通風，安裝方便，通風換氣效果明顯，安全，可以接風筒把風送到指定的區域。軸流式通風機的構成軸流式通風機主要由輪轂、葉片、軸、外殼、集風器、流線體、整流器、擴散器。以及進風口和葉輪組成。進風口由集風器和流線體組成，葉輪由輪轂和葉片組成。葉輪與軸3固定在一起形成通風機的轉子，轉子支承在軸承上。當電動機驅動通風機葉輪旋轉時，就有相對氣流通過每一個葉片。13/28楊庭豪的通風機設計軸流式通風機的分類·按材質分類:鋼制風機玻璃鋼風機塑料風機PP風機PVC風機鋁風機不銹鋼風機等等·按用途分類：防爆風機 防腐風機 防爆防腐風機等類型。·按使用要求分類：管道式 壁式崗位式 固定式 防雨防塵式 電機外置式等。軸流式通風機的通途軸流式風機具有結構簡單,穩固可靠、噪聲小、功能選擇范圍廣等特點。可用于冶金、化工、輕工、食品、醫藥及民用建筑等場所通風換氣或加強散熱之用.若將機殼去掉,亦可用做自由風扇,也可在較長的排氣管道內間隔串聯安裝,以提高管道中的風壓。二、葉輪的主要參數確定比轉速的確定由于本次設計的葉輪參數為：流量： 12m3/s，風機全壓：560Pa，轉速：1000rpm。所以比轉速為：√????√12172.92????=5.54??41.2=5.54×1000×4=√(????????)√(1.261.2×560)(2-1)級型式的確定由于沒有要求風機的性能調節，所以選用 R+S型的軸流式風機。14/28楊庭豪的通風機設計全壓系數和全壓效率的初步確定根據比轉速和全壓效率、全壓系數之間的關系，查《軸流式通風機實用技術》圖4-1和4-3得到：全壓系數Ψ??=0.33，全壓效率η??=0.86。確定葉輪直徑由上面的到的數據知：D=24.65??24.65560n√????=1000√η0.86??(2-2)圓整，取D=1.1m確定葉頂圓周速度葉頂圓周速度：u??=????????×1.1×1000==6060(2-3)確定流量系數按照公式計算流量系數：??12φ=??==2??×1.12????×57.57u??44(2-4)

=11.02m57.57m/s0.2215/28楊庭豪的通風機設計用公式計算全壓系數按照公式計算全壓系數：Ψ=??560=0.22????=1×1.26×??1??222u??257.57(2-5)理論全壓系數的確定理論全壓系數：Ψ=Ψ??=0.268=0.312??,???η0.86??(2-6)確定電動機功率由功率的計算公式得：k????(1.05~1.10)×560×12P≥1000η=1000×0.86=8.20~8.60Kw??(2-7)選取電動機功率為8.5Kw10.確定葉輪轂比???和輪轂直徑??????查《軸流式通風機實用技術》圖4-6得到：當比轉速為172.92時，可以取輪轂比為0.55。又由4-2知，當Ψ??=0.2~0.4時，輪轂比在0.5~0.6之間，所以0.55是符合要求的。由此得到輪轂直徑:??=?????dh×D=0.605m(2-8)11.通風機的軸向速度通風機的軸向速度可以由公式求得：16/28楊庭豪的通風機設計??12cz=??=????222×(1-0.552)4??(1-d????h)4×1.1(2-9)則得到通風機的無因次軸向速度為：cz= cz= 18.11 =u?? 57.57(2-10)確定葉片截面將整個葉片分為五個計算截面，其中相對平均半徑為：r??=√1+??20.552??=√1+=22(2-11)其余截面的面積可以由下面的公式計算：2?????2r=√2??-1+????(2-12)葉片數確定根據輪轂比為0.55查表選擇葉片數為Z=12。三、葉輪的氣流參數計算（一）等環量計算選擇計算截面截面的面積可以由下面的公式計算：

18.11m/s0.3150.80717/28楊庭豪的通風機設計2?????2r=D√(1-1)(1-????)=125-1??(3-1-1)D(2-1)(1-2?????)??20.3798mr2=√??+=25-1??2D(3-1)(1-???)???2r3=√??+=0.4439m??25-1??2√(4-1)(1-??????20.4998mr=D????)+=425-1??2D(5-1)(1-???)2??r5=√+??=0.55m25-1??2.計算扭速 Cu按照以下公式計算扭速：?????1=??560=????=1.26×??×0.86??????1(3-1-2)?????2=??560=13.00m/s????=1.26×2??×0.86???????????3=??560=11.12m/s????=1.26×3??×0.86?????????=??????=1.26560=9.88m/s??4??????×??×0.864???=??560=8.98m/s????=1.26×??×0.86??5??????53.計算??與軸向夾角??′????按照以下公式計算角度：β1-1′=arctan(u1/cz)=60.255°β1-2′=arctan(u2/cz)=65.560°β′=arctan(u3/cz)=68.739°1-3′=β1-4arctan(u4/cz)=70.913°β′=arctan(u5/cz)=72.543°1-518/28

0.3025m16.32m/s(3-1-3)楊庭豪的通風機設計4.計算??與軸向夾角??′????按照以下公式計算角度：β2-1′=arctan(（u1-????2）/cz）=40.260°(3-1-4)β′=arctan(（u2-??）/c）=55.900°2-2??2zβ2-3′=arctan(（u3-????2）/cz）=62.860°β2-4′=arctan(（u4-????2）/cz）=66.890°β2-5′=arctan(（u5-????2）/cz）=69.559°計算扭轉角Δβ按照以下公式計算扭轉角：Δβ1=β1-1′-β2-1′=19.995°(3-1-5)Δβ=β′-β′=9.660°Δβ3=β1-3′-β2-3′=5.879°Δβ=β′-β′=4.023°41-42-4Δβ5=β1-5′-β2-5′=2.984°6.葉片稠度??/??按照以下公式計算葉片稠度：(tl)1=(t)2=lt(l)3=

1.03cotβ?-cotβ?121.03cotβ?-cotβ?121.03cotβ?-cotβ?12

2-3=0.473 (3-1-6)2=0.75732=0.996319/28楊庭豪的通風機設計(t)4=1.03lcotβ?-cotβ?12(t)5=1.03lcotβ?-cotβ?12

2=1.21732=1.4053最大相對厚度最大相對厚度的選擇均為τl=0.1查圖選擇相應參數查《流體機械原理》圖 6-25選kτ，得出結果是各個截面的值均為 1。同上查圖6-25選(i0)10-(δ0)10，得到的結果記錄在表-1中。同樣可以在書中上查圖6-27選1-m+n，結果同樣記錄在表-1中。選擇沖角i由NACA統計數據給出的范圍，選擇沖角 i=0°。計算翼型彎曲角θ由角度之間的關系，帶入修正值可得：θ=?β1-kτ[(i0)10-(δ0)10]=°11-m+n19.57(3-1-7)θ2=θ=3θ=4θ5=

?β2-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n?β3-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n?β4-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n?β5-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n

12.42°9.39°9.65°12.28°20/28楊庭豪的通風機設計11.計算葉片安放角????按照上面計算的角度′-θβb1=β1-1i-21=50.47°′-θβb2=β1-2i-22=59.35°βb3=β1-3′-i-θ=64.05°32β=β′-i-θ=66.09°4b41-42β=β′-i-θ=66.40°5b51-5212.計算葉片翼型彎度??????在NACA統計數據之中，還有一個與θ相關的數據，翼型彎度由公式：??=9.066tan(??1)=0.77610-14(3-1-9)??=9.066tan(??2)=0.49210-24????10-3=9.066tan(43)=0.371????10-4=9.066tan(44)=0.382??10-5=9.066tan(??5)=0.4864

(3-1-8)c10葉片氣流參數及葉片幾何尺寸計算表表-1等環量設計數據21/28楊庭豪的通風機設計項目及公式rCzu=2rn/60Cu′c),w1與軸向夾角β=arctan(u/1z′??),w2與軸向夾角β2=arctan((u-??2)/czΔβ=β1′-β2′??1.032=??-??????????-????????312??/????(t=2×π×r/Z)??/??最大相對厚度 (選取)查《流體機械原理》圖 6-25選k??同上查圖6-25選(i0)10-(δ)100同上查圖6-27選1-m+ni???-k[(i0)10-(δ)10]θ=??01-m+nβ??=β1′-??-θ2??10=9.066tan(??)4

單位mm/sm/sm/s(°)(°)(°)m(°)(°)(°)

計算截面 備12345注0.3020.3790.4430.4990.55589818.1118.1118.1118.1118.1131.6639.7546.4652.3157.5716.3213.0011.129.888.9860.2565.5668.7370.9172.545093340.2655.9062.8666.8969.550000919.999.6605.8794.0232.98450.4730.7570.9961.2171.4052.1121.3221.0040.8220.7120.3340.2630.2330.2150.2050.10.10.10.10.1111116.103.452.501.901.510.710.500.360.220.120000019.5712.429.399.6512.2850.4759.3564.0566.0966.400.7760.4920.3710.3820.48622/28楊庭豪的通風機設計（二）變環量計算選擇計算截面截面的面積可以由下面的公式計算：2D(1-1)(1-???)2√????0.3025r1=25-1+=??(3-2-1)2D(2-1)(1-???)2√????0.3798r2=25-1+=??2D(3-1)(1-???)2????0.4439r3=√+??=5-1??2D(4-1)(1-2???)2√r4=??=0.4998+??25-1??2D(5-1)(1-???)2??0.55r5=√+??=5-1??22.計算扭速 Cu葉輪的平均半徑??=??×??=0.55×0.807=0.444m??按照變環量設計：平均半徑處的扭速：?cumPtF=5600.888=9.88m/s=n1.26×0.86×πDπ××1000t6060???????×????=const=5.59，而?????=???????????×r????,此處取α=0.7按照以下公式計算扭速：??0.7???=???×??=12.92m/sr10.7??1????(3-2-2)???=???×????0.7=11.01m/s??2????r20.7??0.79.87m/s23/28楊庭豪的通風機設計??0.7=9.08m/s?????4=???????×r40.7??0.7=8.49m/s?????5=???????×r50.73.計算??與軸向夾角??′????按照以下公式計算角度：β′=arctan(u1/cz)=60.227°(3-2-3)1-1′=arctan(u/c)=65.507°β2z1-2′=arctan(uβ1-33/cz)=68.701°β′=arctan(u4/cz)=70.901°1-4′=arctan(uβ1-55/cz)=72.538°4.計算??與軸向夾角??′????按照以下公式計算角度：β′=arctan(（u1-??）/cz）=45.985°2-1??2(3-2-4)β′=arctan(（u2-??）/cz）=57.784°2-2??2β2-3′=arctan(（u3-????2）/cz）=63.662°β2-4′=arctan(（u4-????2）/cz）=67.269°β2-5′=arctan(（u5-????2）/cz）=69.746°計算扭轉角Δβ按照以下公式計算扭轉角：Δβ1=β1-1′-β2-1′=14.242°(3-2-5)24/28楊庭豪的通風機設計Δβ2=β1-2′-β2-2′=7.723°Δβ3=β1-3′-β2-3′=5.039°Δβ4=β1-4′-β2-4′=3.632°Δβ=β′-β′=2.792°51-52-56.葉片稠度??/??按照以下公式計算葉片稠度：t1.03β?-2(l)1=cotβ?-cot3=0.77712(3-2-6)t(l)2=(tl)3=t(l)4=(tl)5=

1.03cotβ1?-cot β2?1.03cotβ?-cot β?1 21.03cotβ?-cot β?1 21.03cotβ?-cot β?1 2

2=1.02732- 3=1.2222- 3=1.3882- 3=1.529最大相對厚度最大相對厚度的選擇均為τ=0.1l查圖選擇相應參數查《流體機械原理》圖 6-25選kτ，得出結果是各個截面的值均為 1。同上查圖6-25選(i)10-(δ)10，得到的結果記錄在表-2中。同樣可00以在書中上查圖6-27選1-m+n，結果同樣記錄在表-2中。選擇沖角i由NACA統計數據給出的范圍，選擇沖角 i=0°。25/28楊庭豪的通風機設計計算翼型彎曲角θ由角度之間的關系，帶入修正值可得：θ1= ?β1-kτ[(i0)10-(δ0)10]=18.93°1-m+n(3-2-7)?β2-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n

=13.06°?β3-kτ[(i0)10-(δ0)10]1-m+n

=10.48°?β4-k τ[(i0)10-(δ0)10]=9.20°1-m+n?β5-kτ[(i0