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      首页 离心风机的工作原理(修改版)

      离心风机的工作原理(修改版).ppt

      离心风机的工作原理(修改版)

      简介:本文档为《离心风机的工作原理(修改版)ppt》,可适用于工程科技领域

      离心风机的工作原理离心风机的工作原理(离心式风机的分类、风机按风压(相对压力)H的大小可分为:、高压离心风机P=Nm(H=毫米水柱)、中压离心风机P=Nm(H=毫米水柱)、低压离心风机P<Nm(H<毫米汞柱)、高压轴流风机P=Nm(H=毫米水柱)、低压轴流风机P<Nm离心风机的工作过程离心风机主要由叶轮、进风口及蜗壳等组成(图-)。叶轮转动时叶道(叶片构成的流道)内的空气受离心力作用而向外运动在叶轮中央产生真空度因而从进风口轴向吸入空气(速度为c)。吸入的空气在叶轮入口处折转°后进入叶道(速度为c)在叶片作用下获得动能和压能。从叶道甩出的气流进入蜗壳经集?#23567;?#23548;流后从出风口排出叶轮的工作原理(一)速度三角形空气在叶道上?#25105;?#28857;处有绝对速度c它是气流与叶轮的相对速度ω与牵连速度μ的向量和(图-a)。绝对速度c与牵连速度μ的夹角以α表示。相对速度ω与牵连速度μ的反方向的夹角以β表示。通常?#25442;?#20986;叶片入口及出口的速度三角形并以点表示叶轮入口点表示叶轮出口(图-b、c)。图速度分析及速度三角形气流在叶道内的速度分析b进口气流速度三角形c出口气流速度三角形(二)基本方程欧拉方程便于计算作假设如下:、气体为理想气体流动没?#24515;?#37327;损失风机功全部转化为气流能量。、叶轮叶片数无限多、无限薄。所以气体在叶道内的流线与叶片形状一致气流相对速度ω的出口角β与叶片出口安装角βA一致。、气流是稳定流其流动不随时间而变化。  当风机流量为Q(ms)、压力为PT∞Nm时(PT∞叶片数无限多理论压力)气流则得到的能量为N=QPT∞(N·ms)  如风机轴上阻力矩为M(N·m)、角速度为ω(s))则驱动风机的功为N=Mω(N·ms)根据假设驱动风机的功全部转换为气流的能量则根据动量矩定律单位时间内叶轮中气流对风机的动量矩的变化等于外力对此轴线的力矩和。由图可知叶道内气体abcd经时间Δt后移动到efgh。根据假设气流为稳定流截面abgh内气体动量矩不变。因而在Δt时间内气体动量矩的变化为面积abfe与dcgh动量矩之差而面积abfe与dcgh内体质量相等并等于每秒钟流过叶?#21046;?#20307;质量乘以时间Δt即m=QρΔt叶轮入口及出口处的动量矩M及M分别为单位时间内动量矩的变化为力矩M或所以上式为离心通过风机的基本方程又?#20449;?#25289;方程。因略去了全部损失所以PT∞称为无穷多叶片时的理论全压。在上式中Cu是叶轮进口处气流绝对速度C在圆周方向的速度分量。由于叶轮入口处具有切线速度u按速度场作用规律气流在进入叶轮时应该存在切向分速。但是空气的粘性很小在没有导流器时可以认为气流是径向进入叶轮的即在叶轮入口处α=°C=CrCu=。代入欧拉方程可得:PT∞=ρuCu(三)轴向涡流实际上风机的叶片数是有限的相邻两叶片所形成的叶道占有一定的空间。当叶?#20013;?#36716;时叶道空间随叶片一起转动而叶道内的气体由于自身粘性小又有惯?#36816;?#23601;有保?#21046;?#26412;身方向不变的趋势。由图-可见当叶?#20013;?#36716;时叶道内的气体与叶道空间具有相对回转转向与叶轮放置方向相反这就?#20405;?#21521;涡流。轴向涡流使气流出口角β与叶片安装角βA不等且β<βA所以在叶片数有限时有:Cu=u-Crctgβ<Cu∞即PT<PT∞或PT=μPT∞式中μ称为环流系数或压力减少系数。可见当叶片数有限时因Cu<Cu∞故理论压力相应减少。三、离心风机的功耗及效率、有效功率Ne有效功?#20405;?#27668;流通过风机时从叶轮取得的能量。单位容积流量通过风机后增加的能量为全压P(Nm)若流量为Q则风机的有效功率即输出功率为、轴功率N轴功?#31034;?#26159;风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η则:、电机功率Nm?K电机容量储备系数其值可按表-选取。式中ηm风机传动效?#23454;?#21160;机容量储备系数风机轴功率N(kW)<―-电机容量储备系数K风机轴功率N(kW)->电机容量储备系数K四、离心风机的?#38405;?#26354;线风机的基本?#38405;懿问?#20026;流量Q、风压P、轴功率N及效率η。这些?#38405;懿问?#22343;受风机转速的影响。当风机转速一定时风压、功率及效?#35270;?#27969;量之关?#30331;?#32447;称为离心通风机的?#38405;?#26354;线。(一)??理论?#38405;?#26354;线在绘制理论?#38405;?#26354;线时不考虑能量损失。  当叶片无限多时风机的理论压力为PT∞。由图-c可知:  Cu=u-Crctgβ代入PT∞=ρuCu式得:因为   Q=πDbCr   所以  式中D叶轮外径  b叶轮外径处叶片宽?#21462; ?#22312;叶片无限多时气流出口角β等于叶片安装角βA。一台风机若转速不变则u、D、b、βA均为常数则有:PT∞=A-BQ图风机的理论?#38405;?#26354;线(PT∞Q)图风机的理论?#38405;?#26354;线(NQ)因A、B为常数所以PT∞与Q?#19978;?#24615;关系。对前向叶片βA>°ctgB<B为负值故PT∞因Q的增加而增加(图)径向叶片βA=°ctgB=B=后向叶片βA<°ctgB>B为正值故PT∞因Q的增加而减少。图有限叶片数对理论?#38405;?#26354;线(PQ线)的影响n=常数β<°因假定无能量损失所以风机轴功率N与压力和流量之乘积成正比因而可得三种叶片的功率消耗与流量的关?#30331;?#32447;(图)。由图可见前向叶片在流量增大时功耗剧增而后向叶片在流量增加时功耗增长较缓。在叶片数有限时风机理论压力将减少。对一定的叶轮可近似地认为环流系数μ为常数则风机的理论?#38405;?#26354;线(PT∞-Q)将变为另一条直线(PT-Q)。图-是后向叶片的理论?#38405;?#26354;线(P-Q线)的变化示意图。(一)??图实?#24066;阅?#26354;线(PQ)后向叶片n=常数实?#24066;阅?#26354;线实际上风机?#24515;?#37327;损失如果只考虑流动损失则在给定转速下的实?#24066;阅?#26354;线(P-Q)如图-所示。由于未考?#20999;?#28431;损失及轮阻损失它与实际情况有一定出入。图离心通风机的?#38405;?#26354;线a前向叶片风机b后向叶片风机目前?#20849;?#33021;用计算的方法绘制实?#24066;阅?#26354;线。所以离心风机的?#38405;?#26354;线者是根据试验数据绘制的。由风机试验可测出各工况点的流量Q、全压P及轴功率N并算得效率。以流量Q为横坐标所得P-Q、N-Q、?#29301;璔等关?#30331;?#32447;即为风机的实?#24066;阅?#26354;线(图-)。五、叶片形状  风机叶片形状可分为直叶片和曲叶片按叶片出口安装角可分为前向(βA>°)径向(βA=°)及后向(βA<°)叶片三类对应的风机叶轮称为前向、径向和后向叶轮。常用的叶?#20013;问?#22914;图-所示。(一)叶片形状对风机?#38405;?#30340;影响叶片形状影响出口安装角βA的大小因而也影响在叶轮出口处气流绝对速度C的大小(图-)。C不同则风机?#38405;?#20063;有较大差异。?#23478;?#29255;出口角βA对叶轮出口速度C的影响(D、n、u相等)a前向叶片(βA?#23613;?b径向叶片(βA=°)c后向叶片(βA<°)  、由式PT∞=ρuCu可知Cu愈大则风机的压力愈高。由图-可见在叶轮?#26412;?#30456;同、转速相同、流量相等时前向叶轮风机压力最高径向次之而后向最低。、随流量的增加前向叶轮风机功耗剧增有超载的可能称为过载风机后向叶轮则有功率不易过载的优点。、因C大前向叶轮出口处气流动压大但风机出风口处气流动压较小所以叶轮出口动压中的一部分将在蜗壳中通过扩压转化为静压扩压损失大而后向叶轮扩压损失小。另外前向叶轮叶道短、断面变化大其叶道内的流动损失也大于后向叶轮故后向叶?#20013;?#29575;高前向叶?#20013;实?#24452;向叶轮则在两者之间。、前向叶轮噪声较大。、从工艺观点看直叶片制作简单但径向直叶片冲击损失大、效?#23454;汀#?#19968;)??各种叶轮的应用、后向叶片风机效率高、噪声小、流量增大时动力机不易超载因而在各种大、中型风机中得到广泛应用。它的缺点是在相同的风量、风压时需要较大的叶轮?#26412;?#25110;转速另外叶片容易积尘不适于作排尘风机。、前向叶片风机效?#24335;系汀?#22122;声大但在相同风压、风量时风机尺寸小转速低。因而它用于高压通风机(P=-Pa)以及要求风机尺寸小的场合。在移动式农业机械中由于要求风机的尺寸较小因此常采用前向叶片的?#23567;?#39640;压风机。、多叶式离心通风机都用前向叶片它的特点是轮径比(DD)大、叶片数多叶片相对宽度较大因而用较小的尺寸可得较大的压力和流?#22771;以?#22768;?#31995;?#20294;效率也低。农业机械中的一些小型风机如小型植保机械上常采用多叶式风机。、径向直叶片风机的压头损失大效?#23454;?#20294;形状简单、制作方便。当风机效率不作为主要考核指标时它常被用作低压风机。另外后向直叶片风机效?#24335;?#24452;向直叶片风机高制造也比较简单适用于动压低、静压与动压比?#21040;?#39640;的场合一般用于?#23567;?#20302;压风机应用较多。离心叶轮的进口?#20405;?#25509;影响风机的风量出口角会影响风机的压力从现有的风机资料看出口角在度左右效?#24335;?#39640;如风机转速和?#26412;?#27809;定的话可尽量把出口角定在度附近。设计时有两个?#38382;?#36873;取比?#29616;?#35201;一个是?#20817;?#29255;的进口、出口处?#26412;?#27604;dd另一个是cru都会影响风机的?#38405;芎没?#35774;计时可以参照一下现有?#38405;?#20248;秀的叶轮。?是的cru也重要的定了dd和cru进出口气流角度是可以计算了进口角当然是尽?#32771;?#23569;气流的冲击损失为佳一般进口角设计β等于βA即冲角为?#20146;?#20339;的但有时为了保证风机的风量把进口安装角增加度风机叶轮的设计通常很复杂一般老说他们在设计中的时候根据主要?#38382;?#36890;过模板来进行设计。先做可调安装角的叶轮进行试验试验?#32454;?#21518;再把叶片的各项?#38382;?#23450;下来。空气动力学的大多教程和材料里面没有讲风机设计翼形的设计是有的,但是飞机用的翼形和风机的翼形区别很大用计算流体力学来处理这个问题近年比较流行,但?#20146;?#30340;也不多毕竟在高度?#29287;?#30340;流动状态下,和弯曲复杂的流动区域里,算出来的结果也是很难保证可靠再者就是内部空间复杂要划分网只能用非结构网格,对机器的要求又提高了gambit里面带的Turbo的工具用起来方便具体那样划分网格对模型的近似度如何,?#24515;?#30830;定。二、基本?#38382;?#30340;测定方法绘制风机的空气特性曲线的基本?#38382;?#20026;流量、压力、功耗及效?#23454;取?#20854;测定及计算方法如下。(一)流量、用集流器测流?#32771;?#27969;器有?#19981;?#24418;和锥形两?#20013;?#24335;(图)。器壁上有孔可用来测定静压如果没有损失则在jj截面上(图a)动压与静压相等如考虑损失则可引入一流量系数φ因而可算得风筒内气流速度V流量Q式中F风筒在jj截面处的面积Psj在jj截面处测得的静压(Nm)通常在jj截面的风筒上按四等分开?#30446;?#20998;别测出静压然后取平均?#23548;碢sjφ流量系数对?#19981;?#24418;集流器φ=锥形集流器φ=、用皮托管测定流?#31185;?#25176;管结构如图所示。用皮托管可测定管内某一点的动压力Pd(图)因而可算出该点的气流速?#21462;?#20026;了测出平均流速可将管道断面分为面积相等的若干个小块分别测出每一小面积的中心的动压力Pdi算出其速度Vi及平均速度Vp再求得流量Q。(ms)式中F管道面积(m)D圆形管?#20048;本叮╩)矩形管道一般可分为个或更多的小矩形面积(图a)圆形管道一般可分为五个等面积?#19981;?#20381;管?#20048;本?#30340;大小在每一?#19981;?#27979;定点或点(图b)。各测定点?#26412;?#20998;别为D=DD=DD=DD=DD=D(二)压力在风筒壁上开孔接上压力计可测定此断面的静压(图)也可用皮托管接入压力计测定某一断面的动压或静压常用V形管压力计或微压计。测定结果须经换算才能得到风机全压P、静压Ps及动压Pd。换算方式在各种试验装置上不同。、动压Pd风机动压Pd为风机出口断面CC的动压如已知流量为Q则()进气试验装置因为进风管内的动压是由静压的?#26723;?#36716;换而来的所以风机静压为出口断面CC的静压PSC和风机进口断面BB的全压Pb之差而Pb为II断面的全压减去由II断面到BB断面的压力损失△Pb。因为没有出风管道所以Psc=则:PS=PSC-Pb=-(Ps+Pd-△Pb)式中Ps为真空度-Ps=|Psl|又△Pb包括进气整流栅损失及管道摩?#20102;?#22833;可取△P?#20445;璪=Pd因为△Pd=φ|Psj|所以风机静压力为    Ps=|Ps|-φ|Psj|将测得的Ps及Psj代入即可算出风机静压Ps。()排气试验装置风机静压等于Ⅱ-Ⅱ断面的全压(Ps2+Pd2)加上断面C-C断面到Ⅱ-Ⅱ断面的压力损失再减去C-C断面的动压Pd即:     PS=PS2Pd△Pc-Pd在图b的试验装置?#23567;鱌c=Pd所以:PS=PSPd-Pd            将测得的结果代入可算得风机静压力。如风机出口断面与风筒断面积相等则:PS=PSPd、风机全压PP=PSPd、压力系数    (三)功率用扭矩测功法或电力测功法可测出风机的轴功率N。将此轴功率减去风机轴?#24515;?#25830;功耗则是风机的水力功率Nn。水力功?#36866;侵?#39118;机叶轮对气体作用所消耗的功率。

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