龙利得包装印刷公司无痕点焊机多少钱一台

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摘要:离心风机、横流风机和轴流风机的工作原理和性能实验_能源/化工_工程科技_专业资料。离心风机、横流风机和轴流风 机的工作原理和性能实验 第一节 概 述 第二节 离心风机的工作原理

  离心风机、横流风机和轴流风机的工作原理和性能实验_能源/化工_工程科技_专业资料。离心风机、横流风机和轴流风 机的工作原理和性能实验 第一节 概 述 第二节 离心风机的工作原理 第三节 风机的选用 第四节 横流风机和轴流风机 第五节 风机的性能实验 第一节 概 述 一、风

  离心风机、横流风机和轴流风 机的工作原理和性能实验 第一节 概 述 第二节 离心风机的工作原理 第三节 风机的选用 第四节 横流风机和轴流风机 第五节 风机的性能实验 第一节 概 述 一、风机在农业机械中的应用 风机在农业机械中应用很广。大多数情况下,系利用风机产生 的气流作介质进行工作。例如,在植保机械上,用气流输送、 喷洒药粉和药液,并使药液雾化;在谷物收获机械及清选机械 上,用气流进行清选及谷粒分级;在谷物干燥机械中,用气流 作热介质传递热能以加温烘干谷物并运出水汽;在输送装臵中, 则用气流输送各种农业物料。在某些情况下,如气吸式播种机, 则利用风机产生的真空度使种子吸附于排种盘而排种。此外, 在农业中也常用风机进行通风换气及物料输送等工作。 二、风机的分类 (一)按排气压力(绝对压力)的高低,气体输送 机械可分为 1 、压缩机 排气压力高于34.3×104N/m2 2 、 鼓风机 排气压力为 11.27×104-34.3×104N/m2。 3 、 通风机 排气压力低于11.27×104N/m2。 (二) 按作用原 理分 1 、容积式 2 、 叶片式(透平式) 农业机械普遍应用离心式风机 ? 风机按风压(相对压力)H的大小,可分为: ? 高压离心风机P=2940—14700N/m2 ( H=300—1500毫 米水柱) ? 中压离心风机 P=980—2940N/m2 (H=100—300毫米 水柱) ? 低压离心风机P 980N/m2 (H100毫米汞柱); ? 高压轴流风机P=490—4900N/m2 (H=50—500毫米水柱) ? 低压轴流风机P490N/m2 农业机械上的风机还可分为清粮 型及通过用型两类 ? 如图14-1a 清粮型 ? 14-1b通用 型 ? 14-1c径向 进气风机 图14-1 离心式风机简图 a.清粮型 b.通用型 c.径向进气 型 三、离心风机的称号 ? 我国风机行业近年来对离心风机的习惯称号。全称包括名 称、型号、机号、传动方式、旋转方向和出气口位臵等六 部分由一组数字表示其组成。现以排尘离心风机4-72- 11No.8C右90°为例,说明如下: C 4 –72 –1 1 No.8 C 右 90° C 、风机用途为排尘(一般可省略不写) 4 、风机在最高效率点时的全压系数乘10后的化整数 -72 、风机在最高效率点时的比转数(ns) -1 、 进口为单吸入 1 、设计顺序,1表示第一次 No.8 、风机机号,即叶轮直径D2=800mm C 、风机传动方式(共有A-F六种) 右、 旋转方向(从原动机侧看) 90 、出风口位臵与水平线夹角 第二节 离心风机的工作原理 一 、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14-2)。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c0)。吸入的 空气在叶轮入口处折转90°后, 进入叶道(速度为c1),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 集中、导流后,从出风口排出 图14-2 离心通风机内气体流动方向 1.出风口 2.蜗壳 3.叶轮 4.扩压管 5.进风口 6.进气室 二、叶轮的工作原理 ? (一)速度三角形 空 气在叶道上任一点处, 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 14 - 3a )。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。通常只画 出叶片入口及出口的速 度三角形,并以1点表示 叶轮入口;2点表示叶轮 出口(图14-3b、c)。 图14-3 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 ? 为便于计算,作假设如下: ? 1、气体为理想气体,流动中没有任何能量损失,故驱动风机 的功全部转化为气流的能量。 ? 2、叶轮叶片数无限多、叶片无限薄。所以气体在叶道内的流 线与叶片形状一致,气流相对速度ω2的出口角β2与叶片出口安装 角β2A一致。 ? 3、气流是稳定流,其流动不随时间而变化。 ? 当风机流量为Q(m3/s)、压力为PT∞ N/m2 时(PT∞ — —叶片数无限多时的理论压力),气流则得到的能量为 ? N=Q PT∞ (N〃m/s) ? 如风机轴上阻力矩为 M(N〃m)、角速度为ω(1/s),) 则驱动风机的功为 ? N=Mω (N〃m/s) ? 根据假设1,驱动风机的功全部转换为气流的能量,则 P T? ? N? N / m2 Q ? ? 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a可知,叶道内气体abcd经时间Δt后,移动到efgh。 根据假设3,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 过叶轮气体质量乘以时间Δt,即 ? m=QρΔt ? 叶轮入口及出口处的动量矩M1及M2分别为 ? . M1 ? Q??tc1R1 cos?1 M 2 ? Q??tc2 R2 cos? 2 M? M 2 ? M1 ? Q? ?c2 R2 cos ? 2 ? c1R1 cos ?1 ??N ? m? ?t 单位时间内动量矩的变化为力矩M 或 M ?Q . 所以 ? ?c2 R2 cos? 2 ? c1R1 cos?1 ??N ? m? g M? PT? ? ? ? ?c2 R2? cos? 2 ? c1R1? cos?1 ? Q 上式为离心通过风机的基本方程,又叫欧拉方程。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, C1u 是叶轮进口处气流绝对速度 C1 在圆周方向的速 度分量。由于叶轮入口处具有切线 ,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,α1=90°,C1=C1r, C1u=0。龙利得包装印刷公司代入欧拉方程, 可得: PT∞=ρu2C2u (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。当叶轮旋转时,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,又有惯性,它就有保持其本身方向不变的趋势。由图14 -4可见,当叶轮旋转时,叶道内的气体与叶道空间具有相对回转,转向 与叶轮放臵方向相反,这就是轴向涡流。轴向涡流使气流出口角β2与叶 片安装角β2A不等且β2β2A ,所以,在叶片数有限时,有: C2u=u2-C2rctgβ2C2u∞ 即 PTPT∞ 或 PT=μPT∞ 式中 ?? C P T ? 2u ? 1 P C2u? T? ? μ称为环流系数或压力减少系数。可见,当叶片数有限时,因C2uC2u∞, 故理论压力相应减少。 图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响 三、离心风机的功耗及效率 1、有效功率Ne 有效功是指气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(N/m2),若流量为Q,则风 机的有效功率即输出功率为 Ny ? PQ ?kW 1000 ? 2、轴功率N 轴功率就是风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η 则: Ny N ? ? 3、电机功率Nm Nm ? K N ?m Nm ? K PQ ?kW ? 1000 ??m K——电机容量储备系数,其值可按表14-2选取。 式中 ηm——风机传动效率 表14-2 电动机容量储备系数 风机轴功率N(kW) 0.5 0.5―1 K 1.5 1.4 1-2 1.3 2-5 1.2 5 1.15 四、离心风机的性能曲线 ? 风机的基本性能参数为流量 Q 、风压P 、轴功率 N 及效率 η 。这些 性能参数均受风机转速的影响。当风机转速一定时,风压、功率 及效率与流量之关系曲线,称为离心通风机的性能曲线。 ? (一) 理论性能曲线 在绘制理论性能曲线时,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14-3c可知: ? C2u=u2-C2rctgβ2 ? ? C2 r 2? 代入 PT∞=ρu2C2u式得: PT? ? ?u2 ? ?1 ? u ctg ? 2 ? ? 2 ? ? 因为 ? Q=πD2b2C2r ? 所以 ? ? Q ? PT? ? ?u2 ?1 ? ctg? 2 ? ? ? D b u 2 2 2 ? ? 2 式中 D2——叶轮外径 b2——叶轮外径处叶片宽度 在叶片无限多时,气流出口角β2 等于叶片安装角β2A 。一台风机 若转速不变,则u2、D2、b2、β2A均为常数,则有: PT∞=A-BQ 图14-5 风机的理论性能 曲线 风机的理论性能 曲线(N-Q) 因A、B为常数,所以PT∞与Q 成线性关系。对前向叶片,β2A90°, ctgB20,B为负 图14-5 风机的理论性能 曲线 风机的理论性能 曲线(N-Q) 值,故PT∞因Q的增加而增加(图14-5);径向叶片β2A=90°, ctgB2=0,B=0;后向叶片,β2A90°,ctgB20,B为正值,故PT∞因 Q的增加而减少。 图14-7 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响 n=常数;β<90° 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系曲线)。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,则风机的理论性能曲线 (PT∞-Q)将变为另一 条直线是后向叶片的理论性能曲线(P-Q线)的 变化示意图。 图14-7 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响 n=常数;β<90° (一) 图 14-8 实 际 性 能 曲 线 (P-Q) 后 向 叶 片 , n= 常 数 实际性能曲线 实际上风机有能量损失,如果只考虑流动损失,则在给 定转速下的实际性能曲线所示。由于未考虑泄漏损 失 及 轮 阻 损 失 , 它 与 实 际 情 况 有 一 定 出 入 。 图 14-9 离 心 通 风 机 的 性 能 曲 线 a. 前 向 叶 片 风 机 b. 后 向 叶 片 风 机 目前还不能用计算的方法绘制实际性能曲线。所以离心风机的性能 曲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、η -Q等关系曲线即为风机的实际性能曲线 实际性能曲线(P-Q)后向叶片,n=常数 图14-9 离心通风机的性能曲线 a.前向叶片风机 b.后向叶片风机 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(β2A90°),径向(β2A=90°)及后向(β2A90°)叶片三类,对应 的风机叶轮称为前向、径向和后向叶轮。常用的叶轮形式如图14-10所 示。 图14-10 常用叶轮形式 a.前向叶片 b.多叶式前向叶片 c.径向曲叶片 d.径向直叶片 e.后向曲叶片 f.后向直叶片 (一)叶片形状对风机性能的影响 叶片形状影响出口安装角β2A的大小, 因而也影响在叶轮出口处气流绝对速度C2 的大小(图14-11)。C2不同, 则风机性能也有较大差异。 ? 图14-11 叶片出口角β2A对 叶轮出口速度C2的影响 ? (D2、 n、u2相等) ? a.前向叶片(β2A>90°) b.径 向叶片(β2A=90°) c.后向叶 片(β2A<90°) ? 1 、由式 PT∞=ρu2C2u 可 知, C2u 愈大,则风机的压 力愈高。由图14-11可见, 在叶轮直径相同、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。 (D2、 n、u2相等) a.前向叶片(β2A>90°) b.径向叶片(β2A=90°) c.后向叶片(β2A<90°) 图14-11 叶片出口角β2A对叶轮出口速度C2的影响 2、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。 3、因C2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,故后向叶轮效率高,前向叶轮效率低, 径向叶轮则在两者之间。 4、前向叶轮噪声较大。 ? 5、从工艺观点看,直叶片制作简单,但径向直叶片冲击损失大、效率 低。 ? (一) 各种叶轮的应用 ? 1、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, 需要较大的叶轮直径或转速,另外叶片容易积尘,不适于作排尘风机。在 农业机械上它用烘干、输送等固定作业或用作中、低压风机。 ? ? ? 2、前向叶片风机效率较低、噪声大,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=7850 -9810Pa)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中、高 压风机。 ? 3、多叶式离心通风机都用前向叶片,它的特点是轮径比 ( D1/D2 )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量,且噪声较低,但效率也低。 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。 ? 4、径向直叶片风机的压头损失大,效率低,但形状简单、 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,农机上常用作清粮风机。另外,后向直叶片风机 效率较径向直叶片风机高,制造也比较简单,适用于动压低、 静压与动压比值较高的场合,一般用于中、低压风机,在农 机中应用较多。 第三节 风机的选用 一、风机与管网的配合 风机是与管网配合工作的。对工作管网来说,气流应具有一定的压能以 克服管道的各种阻力并以规定的流量通过管网。所以应选用合适的风机, 使其在管网所要求的流量时,压力与管网阻力一致,而且风机效率较高。 这就是选用风机的主要依据。 图14-12是5XF-2.5种子精选机的气流清选装臵。风机从两个吸气管道 吸入空气,用气流带走谷粒混杂物中的轻夹杂物;当气流通过沉降室时, 因断面扩大而使流速降低,除灰尘外,其它夹杂物便沉降而与气流分离; 含尘气流从风机进风口进入风机,再从出风口通过排风管排入大气,或 者进入旋风分离器排尘后将空气排入大气 图14-12 5XF-2.5种子精选机管网 1.喂料斗 2.预选风道(前吸气道) 3.前沉降斗 4.风机 5.排风管 6.中沉降斗 7.后沉降斗 8.后吸气道 显然,为了使气流能有效地吸取夹杂物,在沉降室中分离夹杂物并防止吸 取谷粒,气流应以设计速度通过管网。已知设计的气流速度,可求得管网 设计流量Q(m3/s)。 管网阻力可分为吸管阻力ΔPx及压气管阻力ΔPy两部分,此外,气流从排风 管排入大气时具有动能(以压力计,ΔPdc),故管网的全压位: P=ΔPx+ΔPy+ΔPdc 管网如无泄漏,则流量不变,而管网全压与流量的平方成正比,即: P=KQ2 式中,K为总阻力系数,对于一个确定的管网,K为常数,故P与Q成抛 物线关系,叫做管网特性 ? 图14-13 风机与管网的配合 ? 选定一风机,作此风机在某一转速n时的P-Q性能曲线),与 管网特性曲线的交点为g ,即风机的工况点,而实际流量则为Qg,Qg应等 于管网的设计流量,否则就不能满足管网的工作要求;风机效率 ηg 应在 ηmax附近(ηg≥0.97ηmax),否则就浪费能量。若不能满足上述要求,则应 重定风机转速或改选风机。 ? 实际上管网工作条件会有变化,K值的波动将使流量改变。以Kmax及Kmin 表示极限状态,并在图14-13中画出相应的P=KmaxQ2及P=KminQ2曲线,则 可得到流量变化范围以检验其对管网工作的影响。 图14-13 风机与管网的配合 二、管网的计算 (一)管网计算的一般程序 1、根据工作要求配置气流管道及有关 设备。 2、确定空气流量。 3、确定气流在管道各部分的工作速度。 4、根据流量及气流速度计算管道断面 尺寸。 5、计算气流通过管网所需压力。 6、选择或设计风机并选择配套动力。 ? ? (二)流量计算 空气流量与工作性质有关。用于输送时,空气流 量Q由输送物料的生产率及空气的输送浓度决定,即 ? 式中 m——输送装置生产率,Kg/s ? ρ——空气密度,1.2kg/m3 ? μ——输送浓度,μ=m/Qρ ,即单位时间内,输送物质量 m与空气质 量 Qρ的比,可根据经验资料选取。 (三)气流速度 管网中各工作管道的气流速度v,可根据工作要求选用。在 气流输送装臵上,当流量一定量,速度越低,无痕点焊机多少钱一台则管道尺寸越大,且容易阻塞; 速度过高时,功率消耗大。通常 v=φvl 式中 vl——物料的临界速度,m/s φ——速度系数,浓度越大,所需的φ越大,可根据试验数据选用。 速度确定后,可按下式计算工作管道内径 ? 管道直径过大,使结构庞大,投资费用增加;直径太小,使压力损失增加, 增大功耗。所以在计算直径d以后,还应根据实际情况修正,并相应改变 流量Q及气流速度v。 ? (四)压损计算 纯空气通过管网时,压力损失有管道磨擦及局部阻力损 失两类,在输送物料时,这些损失将增大;另外尚需增加物料的加速、提 升等损失。管网压力损失为上述压损之总和。若已知管网流量及压损,则 可据此选用风机。 ? 1、管道摩擦损失Pm 纯空气与管壁的摩损损失为: 2 l ?v 2 ? N/m P ? ? ? ?1 ? c? ? m d 2 式中 l——管道长度(m) d——管道当量直径(m) λ——摩擦阻力系数 ρ——空气密度(Kg/m3) μ——输送浓度 c——经验系数。 为便于计算,上式可改写为: Pm=Rgl(1+cμ) 式中,R为纯空气通过一米长风管的摩擦阻力(mm H2O/m, 1mmH2O=9.81N/m2),它与管道直径d、气流速度v有关,可直接从手册中 查得。 . 离心风机的选用 ? 若已知管网的流量Q及压损P,则可据此选用风机并确定其转速。农业机 械及农用设备所需通用型风机,大多可直接选用工业通风机而不必重新设 计。我国机械工业部编有风机产品样本,各风机制造厂也都提供其产品的 详细使用数据,可作选用依据。风机性能常用表格或选择曲线来表示,所 提供的性能数据均为 η≥0.9ηmax 范围内的数据。因为我国各风机制造厂目 前均采用公制,所以在提供的性能数据中,风机压力均为压头H(mmH2O) 或压力P(kgf/m2),且1mmH2O=1kgf/m2 。采用中华人民共和国法定计量 单位时,压力单位为Pa 或N/m2。所以在按风机制造厂提供的性能资料选 用风机时,需将压力值进行折换,即 (一)离心风机的选用原则 1、风机的风压及流量应满足管网的要求,应尽量选用效率高、运转平 稳、噪声低、调节性能好的风机。 2、由于管网工作条件有一定变化范围,所以应按管网最大流量为依据, 计算管网的压损及流量。 3、因管道有关设备在安装中往往因不够严密而存在漏风现象,所以在 选用风机时需将流量增大10—15%。 4、考虑到管网压损计算的不完善,风机提供的压力应比管网计算压损 增加10%。 ? ? ? ? ? 四、离心风机的调节 ? 装在气流工作系统中的离心风机,其工况点取决于管网特性及风机特性。 这两个特性只要有一个发生变化,则系统内气流的流量及压力都随之变化。 气流系统的工作条件是变化的,如气流输送装臵的输送物及输送量、谷物 干燥系统的谷层阻力等都有可能改变。为了满足所要求的空气流量,必须 对风机进行调节。常用调节方法如下。 ? (一)节流 在管网的吸风管路或压风管路中装设阀门,用调节阀门开度 来调节管网中空气流量的方法称为节流调节。当阀门全开时,管网特性为 R1(图14-18),风机特性为P-Q,则工况点为A1,系统的流量及压力分 别为Q1、P1 。若需要减小流量,可将节流阀关小,因节流阀具有附加阻力, 使管网总阻力系数K 加大,管网特性由R1变为R2,工况点移到A2,则风机 的流量及压力分别为Q2、P2 。显然,由于流量减小,克服管网阻力(包括 全开的阀门阻力在内)所需的压力由P1减为P2`,但阀门增图14-16 高压离 心风机综合性能选择曲线离心风机的性能选择曲线 。节流后风机的功率可由风机功率曲 线)。 ? 用节流阀调节的优点是结构简单、操作方便、调节可靠。但是人为地增加 管网阻力,在能耗上是不经济的;且在调节时只允许管网流量小于设计流 量(最大流量)。这种调节方法在小型通风机上应用较广。 图14-16 高压离心风机综合性能选 择曲线 高压离心风机综合性能选择曲线 离心风机 的性能选择曲线离心风机的性能选 择曲线 ? (二)调节风机转速 改变风机转速, 则风机性能曲线也随之改变。其变化规 律如下: ? 图14-19 调节风机转速对工况点的影响 ? 由图14-19可见,管网特性为R,当风机 转速为n1时风机特性(P-Q)为P1 ,工 况点为A1 ,风机流量为Q1。如果需要增 大流量为 Q3,则可将风机转速增至 n3 , 其工况点为 A3 。由图可见,在转速变化 时,功率N及效率η 曲线也相应变化,但 相应于工况点 A1 、 A2 、 A3 的效率值变化 不大,故在转速变化范围为?20%,可以 不考虑效率的变化。 ? 小功率风机用三角皮带无级变速调节方 便可靠较节流阀调节经济性高,但结构 较复杂。在清粮风机上应用较多。 ? 另外还可用进口导流器或改变叶片宽度 的方法来调节风机流量;不过,这在农 机上应用较少。 图14-19 调节风机转速对工况点的影响 第四节 横流风机和轴流风机 一、横流风机 (一)结构及工作原理 横流风机又称贯流风机或径向进气风机,其结 构如图14-20所示。它由叶轮、蜗壳及蜗舌等组成。叶轮为多叶式、长圆 筒形,一部分敞开,另一部分为蜗壳包围。蜗壳两侧没有像离心风机那样 的进风口。叶轮回转时,气流从叶轮敞开处进入叶栅,穿过叶轮内部,从 另一面叶栅处排入蜗壳,形成工作气流。 气流在叶轮内的流动情况很复杂,而且叶轮内的气流速度场是非稳定 的。根据观察,在叶轮内有一个旋涡(图14-20), 横流式风机结构及工作原理1 1.叶轮 2.蜗舌 3.蜗壳 图14-20 横流式风机结构及工作原理 1.叶轮 2.蜗舌 3.蜗壳 ? 旋涡中心位于蜗舌附近。旋涡的存在,使叶轮 输出端产生循环流;在旋涡外,叶轮内的气流流 线呈圆弧形。因此,在叶轮外圆周上各点的液体 速度是不一致的;越靠近涡心,速度愈大,越靠 近涡壳,则速度愈小。由此可见,在风机出风口 处气流速度和压力是均匀的,因而风机的流量系 数及压力系数是平均值。旋涡的位臵对横流风机 的性能影响较大。旋涡中心接近叶轮内圆周且靠 近蜗舌,风机性能较好;旋涡中心离涡舌较远, 则循环流的区域增大,风机效率降低,流量不稳 定程度增加。壳体形状、蜗舌位臵及风机进出口 压差对涡心位臵有明显影响,目前主要靠试验来 决定各尺寸的最佳范围。 横流风机的特性曲线 两种横流风机的特性曲线所示。由图可见, 横流风机的效率较低;在流量较大时,动静压比较大;在风机直径小时,可 产生较大流量;由于静压曲线呈驼峰形,在流量较小时,存在不稳定工作。 图14-21 横流式风机的特性曲线 横流式风机的特性曲线 ? 横流风机的应用 横流风机的动压高、出口气流速 度大、气流到达距离较远;它的宽度可按需要选 定,在宽度较大时气流速度比较均匀,所以虽然 效率较低(最高效率为35-60%),仍在低压通 风换气、空调、车辆及家用电器上得到广泛应用。 在谷物联合收获机及脱粒、清粮机上,用离心风 机作清粮风机时气流速度很不均匀,影 (二) 响了清粮室工作性能,而横流风机能得 到均匀的气流,且不受宽度的限制。因而近年来 将横流风机用清粮风机的研究得到广泛的重视。 二、轴流风机 (一) 轴流风机的结构和工作原理 在离心风机中,气流 在叶轮内的流动是径向的,而在轴流风机中,气流在叶轮内 是沿轴向流动的。 轴流风机由整流罩、叶轮、导叶、整流体、集风器及扩 散筒等组成(图14-22)。其中叶轮是回转的,称为转子, 其它部分则是固定的。工作时气流从集风器进入,通过叶轮 使气流获得能量,然后流入导叶,使气流转为轴向;最后, 气流通过扩散筒,将部分轴向气流的动能转变为静压能。气 流从扩散筒流出后,输入管路中。 ? 轴流风机由整流罩、叶轮、导叶、整流体、集风器及扩散筒等组成(图 14-22)。其中叶轮是回转的,称为转子,其它部分则是固定的。工作 时气流从集风器进入,通过叶轮使气流获得能量,然后流入导叶,使气 流转为轴向;最后,气流通过扩散筒,将部分轴向气流的动能转变为静 压能。气流从扩散筒流出后,输入管路中。 ? 沿某一半径R作叶轮及导叶剖面展开后,可得一组平面叶栅(图14-22)。 叶栅的形状影响风机的流量、压力及效率,是轴流风机设计的关键。图 14-22 轴流风机结构简图 图14-22 轴流风机结构简图 1.集风器 2.整流罩 3.叶轮 4.导叶 5.整流体 6.扩散筒 ? 1、基元级及速度三角形 一个叶轮与导叶构成一个级,多级轴流风机可 提高压力,但轴流风机一般只有一级。用不同半径作叶轮和导叶剖面, 可得不同的平面叶栅,一个平面叶栅称为一个基元级,因而级可以看成 是无限多个基元级组成。 图14-23 轴流风机基元线速度三角形 对于一个基元级,可画出动叶进口1-1及出口2-2处的速度三角形(图 14-23a),因半径R相同,所以u1=u2,且C1Z=C2Z,将进出口速度三角 形画到一起(图14-23b)。 图14-23 轴流风机基元线速度三角形 ? 由图可知: ? ?ωu=?Cu= C2u-C1u ? 2、叶轮对气体所作的功 由欧拉方程知: ? Pt=ρ(u2C2u- u1C1u) ? 因为轴流风机的基元级上,u1 = u2= u,再考虑流动损失,则轴流风机的全压 力为: ? P=ρu? Cuη ? 或由速度三角形(图16-32b)写成: ? P=ρu Cz(ctgβ1—ctgβ2)η ? 式中 Cz——气流的轴向分速 ? 由上式可见,要增加气流压力P有下列三个途径: ? (1) 增加叶轮圆周速度u,但它受叶片强度等条件所限制。 ? (2) ?β=β2-β1称为气流折转角。只有?β0,才有P0;?β愈大,则Pt 愈大。但?β过大,将使效率急剧降低,一般?βmax =40°-45 °。 ? (3) 增加Cz可增加全压P,但Cz加大后主要是流量增加及气流的动压加 大,如用扩压变动压为静压,将使效率急剧下降。 ? 由上述分析可见,单级的轴流风机可以有较大流量,但增压不大,一般风机 全压很少超过2150Pa。 ? (二) 导叶的单独叶轮(图14-24a)这是最简单的一种类型,由叶栅流 出的气流绝对速度C2(图14-25a)可分解为轴向速度 CZ(C2=C1)及圆周 分速度 C2u(C2u=△Cu) 。 C2u 的存在导致能量损失,使风机效率降低。这种 类型的轴流风机结构简单、制作方便、价格便宜,故在风机中应用很广, 主要用轴流风机的基本类型 ? 图14-24 轴流风机基本类型 ? a.无导叶的单独叶轮 b.叶轮配后导叶 c.叶轮配前导叶 d.叶轮陪前后导叶 ? 1、无于厂房的通风换气。 ? 图14-25 各类型轴流风机的速度三角形 ? 2、叶轮配后导叶(图14-24b)叶轮速度三角形与单独叶轮型相同(图1425a),无痕点焊机多少钱一台叶轮叶栅出口气流速度为C2。后导叶是固定的,无牵连速度μ,无 速度三有形。其入口角与C2 方向一致,出口角为90°,故气流可无冲击 地进入后导叶并在后导叶叶道中转变成轴向,减 图14-24 轴流风机基本类型 a.无导叶的单独叶轮 b.叶轮配后导叶 c.叶轮配前导叶 d.叶轮陪前后导叶 ? 少了损失。这一类型的风机压头和效率都比前者高,现在最高效率已可达 90%左右,在风机中应用最普遍。同一风机,叶片有不同安装角时最佳工况 范围不同,使用者可根据使用条件选购。近年来已研制成叶片安装角可调的 轴流风机,扩大了风机的使用范围并提高了工况变化时风机的效率。 图14-25 各类型轴流风机的速度三角形 3、叶轮配前导叶(图14-24c)导叶装在叶轮之前,气流通过导叶再进入叶 轮。气流进入导叶时为轴向,流出导叶时速度为C1,C1具有与叶轮旋转方向 相反的圆周分速度 C1μ(图14-25b),称为负预旋。 ? 气流进入叶轮时速度为C1,而出口速度C2=Cz为轴向。这种配臵型式具有较 高的压力系数,但叶轮中相对速度ω较大,因而损失较大、效率较低,一般 η=0.78—0.82左右。常用于要求风机体积小的场合,如车用发动机的风冷设 备等。 ? 4、叶轮配前后导叶(图14—24d) 这类风机是上面两种风机的结合,其速度三 角形如图14-25c所示。叶轮进口气流速度C1与出口气流速度C2 对称,风机的 效率η=0.82—0.85。由于多了一排导叶,使结构复杂,实际上很少采用。将 前导叶作成角度可调,其效果较好常用于多级轴流风机。 ? ? (四)轴流风机的性能曲线 与离心风机相同,轴流风机也可用有因次及无 因次曲线来表示其性能。但是轴流风机即使同一系列同一机号,因叶片安装 角的不同,性能曲也不相同。将叶片不同安装角的性能曲线表示在同一个性 能曲线图上,在使用时可选择适当的风机系列、机号及叶片角度,以便于向 工厂订货。图14-26是T30轴流风机系列的无因次特性曲线。龙利得包装印刷公司该风机为一般用 途的风机,叶片由薄钢板压制而成,可装成 10°、15°、 20°、 25°、 30°及35°六种角度。叶轮由电机直接驱动,叶轮圆周速度不得超过60m/s。 风机流量Q、压力P因机号、叶片数、叶片安装角、叶轮转速而变。如机号 为No.10(叶轮直径1000mm)、叶片数Z=4、主轴转速N=960 r/min、叶片角 度θ=35°时,其流量Q=48000m3/h、全压P=265Pa(27mmH2O)、全压效率 η=0.63、配套电机功率N=7.5kW,可由性能表格查得。 图14-26 T30轴流风机特性曲线 曲线标号与叶片角度对应关系为: 1.10° 2.15° 3.20° 4.25° 5.30° 6.35° ? 农业机械上所用的风机类型很多,其中有些还没有形成系列, 甚至找不到适合的模型风机,这时就要用理论计算法进行设 计。由于理论设计不够精确,通常要经过试验来修正,因而 风机试验工作很重要。 ? 风机的空气动力性能试验可分为现场测试和试验装臵试验。 现场测试是指在实际使用场所测定空气动力性能,因受试验 及测量条件的限制,往往不易精确;但用来测定装设好的风 机性能,还是比较方便。在验证和修改设计时,一般都用性 能试验装臵进行试验。如实物风机过大,可采用模型试验。 工业上用作模型风机的尺寸大多为 D2=500mm和D2= 1000mm 两种。 风机的性能试验 一、风机的性能试验装臵 ? 图14-27 风机性能试验装置 1.集流器 2.压力计 3.网栅节流器 4.风筒 5.整流栅 6.连接管 7.风机 8.锥形节流器 9.皮托管 ? 常用的有进气式、排气式及进排气联合式三种,可根据风机实 际工作情况选用。如用吸气风道工作时,可用进气试验装臵; 用出风管道工作的,可用排气试验装臵;若风机进风口和出风 口都接有较长的工作管道,则宜选用进排气联合试验装臵。这 样,可使试验接近实际工况,而且测定结果可靠,但由于进气 试验装臵设备简单,使用方便,大部分风机工厂都习惯于采用 这种试验装臵进行风机性能试验。 ? 1、进气试验装臵 试验风筒设臵在风机进风部分,它由风管、集流器、网 栅节流器、进气整流栅及连接管等组成。各部分尺寸关系如图14-27a所示。 试验风筒应与风机进口面积相等,两者面积之比不得超出0.7—1.3。集流器 用来在j—j断面测定流量。在I—I 断面上测定静压。在网栅节流器上均匀地 贴上纸片或用铁丝网分层叠加的方法,可调节流量以改变工况点。 ? 2.排气试验装臵(图14-27b)试验风筒装在风机出风口处,通常用皮托管 测定动压,用圆锥形节流器调节流量。 图14-28 集流器 1.圆弧形 2.锥形 ? 3.进排气联合试验装臵 在风机进风口及出口上均接有试验风筒,分别与 进气及排气试验装臵相似。在进气端用集流器测流量,在进气及排风筒上分 别测静压;用排气风筒出口端的锥形节流器调节流 ? 二、基本参数的测定方法 ? 绘制风机的空气特性曲线的基本参数为流量、压力、功耗及效率等。其测定 及计算方法如下。 ? (一)流量 ? 1、用集流器测流量 集流器有圆弧形和锥形两种型式(图14-28)。器壁上 有孔,可用来测定静压,如果没有损失,则在j-j截面上(图14-27a)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 V ?? 2 2 Pdj ? ? Psj ? ? Psj Psj ?D 2 2 Q ? VF ? 1.414 ? ? 1.11?D 4 ? ? ? 式中 F——风筒在j-j截面处的面积 ? Psj——在j-j 截面处测得的静压 (N/m2) ,通常在 j-j 截面的风筒上,按 四等分开四孔,分别测出静压,然后取平均值即Psj ? φ——流量系数,对圆弧形集流器,φ=0.99;锥形集流器φ=0.98 ? 2、用皮托管测定流量 皮托管结构如图14-29所示。用皮托管可测定管内 某一点的动压力Pd (图14-30),因而可算出该点的气流速度。 ? 为了测出平均流速,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。 2 v ? P ? (m/s) i ? di vp ? ?v i ?1 n i n Q ? FV p ? ?D 4 2 Vp 图14-29 皮托管 ? 式中 F——管道面积(m2 ) ? D——圆形管道直径 (m) ? 矩形管道一般可分为16个 或更多的小矩形面积(图 14-31a),圆形管道一般 可分为五个等面积圆环, 依管道直径的大小在每一 圆环测定2点或4点(图1431b)。各测定点直径分别 为D1=0.316D,D2=0.548D, D3=0.707D,D4=0.837D, D5=0.949D 图14-31 动压测定点 1.矩形管道 2.圆形管道 图14-30 用皮托管测定动压 (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1427),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臵上不同。 1、动压Pd 风机动压Pd为风机出口断面C—C的动压,如已知流量为Q, 则 2 ? 2 ??Q? Pd ? 2 Vc ? ? ? ? 2 ? Fc ? ? ( 1)进气试验装臵 因为进风管内的动压是由静压的降低转换而来的, 所以风机静压为出口断面 C—C 的静压 PSC 和风机进口断面 B—B 的全压 Pb 之差,而 Pb 为 I—I 断面的全压减去由 I—I 断面到 B—B 断面的压力损失 △P1-b 。因为没有出风管道,所以Psc =0,则: PS =PSC -Pb =-(Ps1 +Pd1 -△P1-b ) ? 式中,Ps1 为线 =|Psl|;又△P1-b 包括进气整流 栅损失及管道摩擦损失,可取△ P 1- b =0.15Pd1 ,因为△ Pd1 =φ2 |Psj| ,所以风机静压力为 ? Ps=|Ps1|-0.85φ2|Psj| ? 将测得的Ps1 及Psj代入,即可算出风机静压Ps。 ? (2)排气试验装臵 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 = PS2+Pd2 +△Pc-2-Pd ? 在图14—27 b的试验装臵中,△Pc-2 =0.15Pd2,所以: ? PS=PS2+1.15Pd2-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=PS2+0.15Pd2 ? 3、风机全压P ? P=PS+Pd ? 4、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承摩擦功耗,则是风机的水力 功率Nn。水力功率是指风机叶轮对气体作用所消耗的功率。

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