结构参数对轴流风机性能影响
3.3结构参数对轴流风机性能影响
在轴流风机中,叶片是主要的做功部件,是影响轴流风机气动性能的主要因素。在轴流风机设计中,除了设计流量、设计压力和转速等设计参数影响风机的气动性能外,叶轮直後、轮毅比、安装角和叶片数等结构参数对风机气动性能的影响也很大。本小节主要讨论不同结构参数下,改进的变化量设计方法的可靠性,及改变结构参数对风机的性能影响的变化规律.
3.3.1改变叶轮直後
风机叶轮直径D是轴流风机的一个重要结构参数,能够直接影响轴流风机的整体结构和气动性能。轴流凤机的叶轮直径,即叶轮公称外径,是指风机筒体内表面的直径,其与叶轮实际外径不同,后者是指风机叶片顶端的直径。在传统风机设计方法中,叶轮直径可以根据以下表达式求得:式中,D为叶轮直径;A:?为系数,与比转数/7、.有关;/V为通风机全压;P为气体密度;《为转速。通过上式可以看出,轴流风机的叶轮直径与风机全压;V、比转数和转速《有关。传统风机的设计思路是根据所需性能要求去设计风机的结构,其过程是利用设计参数,根据上式求得叶轮直径,之后根据轴流风机标准化和系列化的要求将计算结果圆整到标准直径。而在风机模块化设计中,是将风机叶片作为不变模块,应用到不同直径的轴流风机中,此时的叶轮直径是已知量,不需要根据上述公式推算。但是为了验证改进的变环量方法在设计不同直径叶轮时是否仍具有较好的效果,所以在此讨论不同风机叶轮直径情况下,利用改进的变环量方法设计出的轴流风机气动性的变化。
将设计风机的直径取为900mm,其轮毂比选择同本节前一部分中的风机轮毂比相同,取0.525,则轮毂直径为236mm。风机转速取1460rpm,风机设计流量取29900 m3/h,设计压力取1040Pa。根据以上结构参数和设计参数设计风机,并对其气动性能和流场进行模拟,无因次性能曲线如图3.11图3.11中可以看出,直径为900mm的轴流风机的无因次性能曲线与直径为800mm风机的无因次性能散点图在相同带内波动,说明改进的变环量设计方法在不同风机直径下具有相同的设计效果,该设计方法在设计不同直径的风机时是稳定的、可靠的。
3.3.2改变轮穀比
轮穀比3是轴流风机重要的结构参数之一,表示叶轮轮穀直径的相对值,其表达式为J = 即轮穀直径与叶轮直径的比值。轮穀比对于轴流风机的压力、流量和效率等都有重要影响。传统设计方法中,常用的选择轮教比的方法主要有两种:一是根据全压系数确定轮穀比范围,二是通过轮教比与比转数关系曲线选择[54】[55】[561。但在风机模块化设计中,风机叶片和叶轮直径已知,叶轮直径减去叶片高度和叶顶间隙就可以确定轮穀直径,进而可以确定轮穀比。可以说,风机模块化设计时,叶轮直径选定,则轮毅比就确定。在风机模块化设计时不需要考虑轮穀比的确定。但是,模块化风机设计中,原准叶片是在一定轮穀比下设计的,当将原准叶片与其它轮穀匹配组成模块化风机时,原准叶片工作在不同的轮穀比的风机中,在确定原准叶片在模块化风机中的运行工况时,也是采用的变环量设计方法,所以在此有必要研究改进的变环量方法在不同轮穀比下所设计风机的无因次性能变化,从而确定设计方法是否可靠。