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葉輪與機殼間裝有密封環(huán),其間隙應盡可能最小。由于 存在這一間隙,使流經(jīng)葉輪的總流量中,有小部分不由蝸殼 排出。所以使這部分流遨的壓力升高至排出壓力值所做的功 均被損失掉。 通風機一般很少裝設復雜的密封裝 置,例如迷官式密封裝置。但這種密封 裝置在高壓鼓風機葉輪上卻是必不可少 的發(fā)生漏泄,但因軸徑很小,所以這種漏泄可忽略不計。 為了計算通過闖隙的流量,必需知道間隙前后的歴力 。通風機出口的全だ為か=(9/2)z2e,而葉輪出? 周闈的壓力,由于在蝸殼內(nèi)的“靜壓回收&dquo;而小于全E。對 于后向葉片前言,葉輪出口處的靜爪約等于そ△P。此外 由于空氣的旋轉,E力是向著中心減小的。所以,在密封間 處的壓力又略小于そ△。冉者,蝸殼的形狀對此也有影 響。因此,如果不考慮這些影響,并假設間隙處的壓力等于 2△P來計算損犬的話,則得出的理論損失就可能會大于實 際的數(shù)值。對于前向葉片,壓力系數(shù)增加到2至3,但其反 作用度卻可能只有后向片時的一半。因此,如果假設 般來講,可以基本上包括大多數(shù)的情況,但密封間隙 處的壓力應按△p Q/2)來計算。 空氣流經(jīng)間隙時的速度c由下式?jīng)Q定: 通常,通風機裝在板材制造的機莞 中(圖61),由適當?shù)睦甙鍋肀ＷC其 度,因此,必須考慮有一個間隙寬度 61 8。軸穿出機殼后側板處也有?個很小的間隙,這里也會  

一、風機進口處的軸承和軸承座 有些風機的軸由風機進口或緊靠風機進口處的軸承和軸承座來支撐的。這些部件會對風機進口的氣流有所影響,繼而影響風機的性能,影響的大小取決于與風機進口相關的軸承及軸承座的大小。軸承和軸承座的位置,也會對風機進口的氣流造成影響。 二、阻礙進口的驅(qū)動機構護    有些風機要求在其進口區(qū)域有一個帶式傳動護罩。在任何情況下,根據(jù)護罩的位置、進口速度和風機的性能可能受這一障礙的影響很大。安裝在風機的進口區(qū)域位置的傳動護罩,應配有盡可能大的開口,以使進入風機進口的氣流處于最大狀態(tài),這是理想的。但護罩的設計應符合職業(yè)衛(wèi)生和安全條例的要求。 用表411可近似算出位于風機進口的傳動護罩障礙的系統(tǒng)附加阻力系數(shù)。如可能的話,建議采用開式結構的護罩,以便于氣流通暢地進入進口。護罩和帶輪的設計應使進口的障礙越小越好,在任何情況下,障礙部分不得超過進口面積的1/3。 三、軸流式風機進口或出口的帶式護管 帶式傳動的軸流式風機,常常將電動機安裝在風機機殼之外。為了在空氣氣流中保護好帶傳動的軸流式風機及其防止機売泄漏,制造廠通常提供一個帶式護管，多數(shù)制造廠在其額定值表中也包括了這種帶式護管的效應。但在沒有反映出這個效應的悄況下,可使用表4-11所示的系統(tǒng)附加阻力系數(shù)。 四、進氣箱的“系統(tǒng)附加阻力&dquo; 風機進氣箱的“系統(tǒng)附加阻力&dquo;可根據(jù)設計情況,其變化也很大。一個設計很好的進氣箱應接近圖418中所示的“S&dquo;或“T&dquo;系統(tǒng)附加阻力系數(shù)。 五、進氣箱調(diào)節(jié)風門 進氣箱調(diào)節(jié)風門葉片可用來控制通過系統(tǒng)的氣流流量?？刹捎闷叫谢?qū)χ檬饺~片形的調(diào)節(jié)風安裝平行式葉片時應使葉片與風機軸平行,因而在部分閉合的位置會產(chǎn)生強制性的進口渦流。對風機特性曲線產(chǎn)生的效應與進口導葉控制的效應類似。六、進口導葉控制 為了在流量減小的情況下保持風機的效率,可經(jīng)常使用安裝在風機進口的可變導葉來控制風量。 但安裝這些導葉也會產(chǎn)生旋轉方向與風機葉輪相同的強制性進口渦流(預旋)。進口導葉有整體式(內(nèi)裝)和圓筒式(外裝)兩種不同的基本形式，在最初選擇風機的時候,應考慮全開式進口導葉的“系統(tǒng)附加阻力&dquo;。風機制造廠應提供這方面數(shù)據(jù)。如沒有,選擇風機時,可應用圖442的系統(tǒng)附加阻力曲線進行選擇。 葉片型式(全開時)一系統(tǒng)附加阻力曲線 1.整體式(內(nèi)裝)“Q&dquo;或“R   2.圓筒式(外裝)“S&dquo;    

   假若兩臺同樣的通風機,將其進風口朝外,背靠背地排列,則可得到一種類似雙進氣通風機的結構。在通風機工程中人們很喜歡選用這種型式的通風機,因為它的流量可以大。當裝置允許自由進氣,即不接進風管道,也就是說通風機是在大氣狀態(tài)吸入時,這種通風機具有獨特的優(yōu)點。但如果被輸送的氣體需要有某種形式的管道時,裝置就變得復雜了。而且從總體來看,裝置變得比單進風裝置昂貴得多。因為為軸承座或多或少地處于進風口里面,從而會引起附加的損失。因此,它的效率總是低于單進氣通風機的效率。    圖112示出了一個雙進氣葉輪和一個單進氣葉輪典型差異的比較。其中,流量、壓力和圓周速度都是一樣,葉輪也是幾何相似。    現(xiàn)在的問題是,如果功率一樣時,哪一種通風機是最好的?首先,若通風機是自由進氣,則兩者間有著以下的差別。單進氣通風機可以采用懸臂式結構,而雙進氣通風機則必須有一根穿過葉輪的軸,該軸必須支承在兩面的軸承座上。這樣,即帶來了進口的阻礙。其次,若進氣管需要連接管道時,那么對雙進氣通風機來說,就必需設計兩個進氣箱,并要把它們連接起來。在大多數(shù)情況下,軸承都必需裝設在進氣箱中。因而與單進氣通風機相比就會產(chǎn)生很多的運轉缺點。所以,在兩種情況下雙進氣通風機比起單進氣通風機來均有著顯著的缺點。然而它有著噪聲上的優(yōu)點,因為在大多數(shù)尺寸中均可以采用葉片的交錯布置。用這種方法可使噪聲頻率加倍。    在比較功率時,我們發(fā)現(xiàn)雙進氣通風機的主要優(yōu)點是轉動慣量很小。這一點對于巨型通風機米說是十分重要的，因為機組在啟動時,一般需要一臺較大的電機。除此此外，雙進氣通風機就只有很少的一些機械上的優(yōu)點了。例如由于兩面的軸承負荷相同,故沒有軸向推力。而單進氣通風則需要有一個推力軸承(主要是用推力塊式軸承),并在靠近葉輪處需要有一個重型軸承。不過這種問題的解決在今天來說并不是什么困難的事。  

   通風機在輸送含有大量粗粒子的空氣時給設計帶來一系列的嚴重問題。其中防止粒子粘附于葉輪上是產(chǎn)個相當重要的間題,同時,還必需設法使葉輪的磨損降低到最小。已設計出了滿足這些要求的特殊軸流葉輪和離心葉輪。    大約在30或40年前,大都是采用葉片很陡,出口角往往是90的離心式葉輪。葉片出口角取90,則有可能防止粒子的附。不過其效率就不得不降低至約60~70%。這時,具有機翼型葉片,效率高達80%的軸流式通風機業(yè)已設計成功曾試圖將這種型式的通風機用于輸送含有大量粒子的氣體中。不幸的是,它的磨損是如此之大,以至在抽風機中根本無法使用。它的磨損正好發(fā)生在機翼型葉片上那些對機翼空氣動力特性起著決定性作用的部位,即在機翼吸入面的前部,這表明這種通風機的效率將劇烈地下降。往往這種通風機的效率在使用了幾天以后即會降低。    改進這種通風機導出了一種完全新型的軸流式通風機設計,即所謂的子年加速軸流式通風機。這種通風機的子午面積沿氣流方向逐漸變小。而且由于其加速氣流的關系,葉片流道可不用機翼型而用薄板來構成。雖然如此,它的效率卻達到了80%或更高些。更重要的是,不可避免的磨損并沒有使其效率降低。以后即出現(xiàn)了兩種型式的軸流式通風機。一種是由席希特研制的等壓型軸流式通風機另一種是不等壓型軸流式通風機[17)。過去,幾乎完全采用這兩種型式的通風機。然而,大約在40年前出現(xiàn)了一種效率高達90%的離心式通風機。因此人們也試圖將這些新型的通風機應用于排風(1)。但是,試驗開始后不久即發(fā)現(xiàn)了很嚴重的運轉問題。通風機產(chǎn)生很大的振動,以致不得不停車。檢査通風機后發(fā)現(xiàn),在葉片的非工作面上沉積了很厚的一層灰塵粒子從而大大地減小了葉片流道間的空間。當通風機運轉時,這些粒子會突然從葉片上飛逸,因此造成了通風機的振動和不穩(wěn)定性。這樣,通風機就不得不停車。為了克服這一同題,最初的辦法是采用一個小的拉伐爾噴管,噴管靠壓縮空氣吹氣,并且每隔一定的時間沿整個葉片寬度來回慢慢地移動。   圖109d示出了這種裝置。沉積在葉片上的灰塵粒子層就好象是被金屬刀具切割掉那樣被吹除。根據(jù)所輸送氣體中粒子的性質(zhì)可以每隔幾天或一星期吹除一次。某些這樣的裝置現(xiàn)今仍在滿意地運轉。但是,這一問題的合理解決辦法應該是采用徑向葉片的通風機,這樣就不會有粒子粘附在葉片上。這種通風機將達到最大可能高的效率和最小的磨損。 粒子的直徑在設計時是一個重要的因素。試驗指出,只有非常微小的粒子才粘附在葉片上。粒子在進入葉輪和在葉片流道中流動時被分離成兩股氣流。由于在進入葉輪時有一個90°的轉彎,所以較大的粒子將沖撞在葉輪的后盤上,而后即沿著后盤流動。但較小的子被較早地帶著轉動,并由向著葉輪后盤流動的較大粒子中分離出來。圖10a示出了這種情況。這里要指出粒子 入葉輪以后,管道對固體粒子不再起抽吸作用。粒了將或多或少地彈跳于葉片的工作面上,并且還會反彈回來或繼續(xù)著滑動或滾著過去。這種分離情況如圖110a所示。其中較大的粒子直接沿葉片的工作面流動,而非常微小的粒子則沿非工作面滑動。微小拉子粘附作用的解釋是由素流和摩擦的研究結果得出的。這些研究所得到的許多重要結果之一是：一塊完全浸沒在液體中的平板,它的粗糙度只有在懸浮于液體中的粒子超過了一定的尺度時方オ起較大的作用。其解釋是這樣的,即使在素流情況下也會產(chǎn)生一層很的層流平面層,即層流邊界層。在該邊界層內(nèi)的任何形式之粗糙度均會被其平滑地鋪平,從而不會引起層流的橫向力增加。這些力的數(shù)值可以相當準確地確定,并可由下式計算出：                   Wk/v≈100 式中：               W——自由流體的速度               k——不會產(chǎn)生水力粗度時的粒子尺寸 于是在邊界層中的粒子尺寸就可以按自由流體的速度來確定。除此以外,各種材料的平均粗糙度還與材料的加工過程有關。對一般軋制的鋼板,其平均的凹凸度大約是0.05~0.12毫米,即50~120μ。 以下我們按相對速度為25米/秒進行計算。由此得到圓周速度為其2倍,即約50米/秒。這樣,據(jù)上述公式即得到 k=100v/W=100x15x10-8/25x106μ=60μ 由此看出,粗糙度在60μ范固內(nèi)將不會產(chǎn)生大的影響,事實上,粘附于葉片非工作面上的粒子,在大多數(shù)情況下它的尺寸均小于60μ。所以這些小粒子就可能沉積在鋼板制造的葉片表面的凹坑中。在這種情況下,這些粒子是處于邊界層內(nèi)而不會暴露于氣流中?，F(xiàn)在,我們來分析這種粒子的情況。 圖110b示出了在這種情況下的一個小粒子。作用于粒子上的離心力由法向力N和切向力T組成。根我們所熟知的摩擦定律,如果&bea;角大于粒子和壁間的摩擦角,則粒子將發(fā)生滑動。這就是說,葉片角必須略大于摩擦角。圖110c簡單地示出了較大粒子的情形。很明顯,粒子受到速度W的影響,面W取決于邊界層的厚度。作用在粒子上的力為離心力z和阻力W。它們的合力R向圓周速度的反方向偏了一個很小的角度△&bea;。這就表示摩擦角應該增加一個△&bea;角,或如果摩擦角為&bea;時,這些粒子應該已經(jīng)開始滑動了。圖110示出了以下的關系式：             △&bea;=Wcos&bea;/Z 和前面一樣,我們假設該處速度為25米/秒,粒子直徑為2毫米,并再假設阻力的二次方定律。此外再假設阻為系數(shù)ξ=0.5,該處葉片的彎曲半徑=1米。如果用d表示粒子的直徑,利用這些數(shù)值即可得到以下的經(jīng)驗結果:          

   計算帶前導流器軸流風機的輪轂和葉片頂部及導葉角度。輪轂直徑和葉頂直徑分別為0.3m和0.6m，轉速為16/s，流量為1.6m3/s，這時風機靜壓為130Pa，假設設計風機的總效率為85%，可利用下列翼型數(shù)據(jù)： 截面的沖角0°  2°   4°  6°   8°  10°  12° 升力系數(shù)  0.2  0.4  0.6  0.8  1.0  1.2  1.4 葉片與輪轂比為1:0.4 解：風機出口速度=1.6x4（πx0.6）2=5.66m/s 風機動壓=0.5x1.2x5.662 Pa=19.2Pa 風機全壓=130+19=149Pa 所需葉輪全壓=149/0.85Pa=175Pa 輪轂部分：速度u=πx0.3x16m/s=15m/s 現(xiàn)在&ho;ucu=175輪轂和葉片頂部之間

設計一帶后整流器的軸流風機,ψ=0.2,φ'=0.5,如果截面的沖角是5°,葉片角度&bea;1是多少? 解：ψ=0.2=&ho;ucu/（0.5&ho;u2）=2cu/u     cu=0.1u     φ'=0.5=c/u  c=0.5u    &bea;1-a=an-1{c（u-0.5cu）}       =an-1{0.5u（u-0.05u）}         =27.8°  &bea;=（&bea;-a）+a=27.8°+5°=32.8°  

   風機A向一系統(tǒng)輸人空氣,在20℃時、大氣壓為101.3kPa,流量為2.5m3/s。說明：在220℃時,在何處得到相同的質(zhì)量流量,其大氣壓力為81kPa。第二臺相同的通風機可以與現(xiàn)有的通風機串聯(lián)安裝 解：假定,在系統(tǒng)中的空氣密度梯度是不變的，在任一空氣容積流量時,風機力的變化與系統(tǒng)中的壓力損失的變化成相間比例,即空氣密度的比率,風機的空氣容積流量和系統(tǒng)的布置將保持不變:可以繪制単臺風機,串聯(lián)的兩臺風機和系統(tǒng)的特性曲線。在初始溫度20℃,大氣壓力101.3kPa時,如圖15-7。    根據(jù)壓力損失與流量平方成正比關系,系統(tǒng)的特性曲線可通過單臺通風機的特性曲線,在流量為2.5m3/s的點劃出。可以看出,與兩臺串聯(lián)風機的特性曲線在流量為3.13m3地方相交,當大氣壓101.3kPa,空氣密度為1.2kg/m3時,質(zhì)量流量是（2.5&imes;1.2)kg/s=3.0kg/s,與前者相同。    

   ー臺軸流式通風機,葉輪直徑為0.45m,轉速為18.8/s,流量為1.2m3/s,風機的靜壓為187Pa,風機全壓效率為80%:在表壓為101kPa時,溫度為25℃,求空氣流量,風機全壓和標準狀況(101.325kPa,20°C)輸入功率。又幾何相似的通風機,葉輪直徑是1m,轉速為15/s,求比轉速和ψ、φ值。 解風機出口而積=(π/4x0.452)m2=0.159m2 風機出口平均速度=(1/0.159)m/s=6.3m/s 風機有效動壓Pd=0.5&ho;v2               =0.5X1.2X101X293/101.325/298X6.32              =23Pa 風機全壓p=(187+23)Pa=210Pa   現(xiàn)qv&pop;nd3所以qv2/qv1=n2d23/n1d13 qv2=qv1Xn2d23/n1d13=1x15x13/18.8/0.453=8.8m3/s 風機壓力Pf&pop;&ho;n2d2 所以Pf2/Pf1=&ho;2n22d22/（&ho;1n12d12） Pf2=101325X298X(15X1)2/101000/293/(18.8X0.45)2X210    =674Pa 第二臺風機的輸入功率 P2=Pf2qv2/&ea;=(674&imes;8.8/0.8)kw=7.4kw 第一臺風機靜壓(標準狀況時) P=(180x101.325x298/101/293=184Pa   在此壓力基礎上的比轉速 ns=5.54nqv0.5/Pf0.75=5.54x18.8x60x1.20.5/1840.75=150   第二臺風機的周向動壓 0.5&ho;u2=0.5x1.2x(πx15）2Pa=1332Pa ψ=2Pf2/（&ho;u2）=674/1332=0.5 φ=4qv2/（πd2v）=4X8.8/(πX12XπX15）=0.238    

一臺通風機,出口面積是0.6m2，輸送標準密度的空氣6.5m3/s,全壓850Pa,輸入功5.95kW,求風機的全壓效率和靜壓效率。 解：風機出口的平均速度V=qv/A=6.5/0.6=10.83m/s 風機出口的有效動壓Pd=0.5&ho;v2                  =0.5X1.2X10.832                  =70.37Pa 風機的靜壓Pjs=全壓-動壓=850-70.37=780Pa 風機的全壓效率&ea;全=6.5X850/5.95/1000X100%=92.8% 風機的靜壓效率&ea;靜=6.5X780/5.95/1000X100%=85.2%