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什么是離心風機錐前盤

關(guān)鍵詞:離心風機    發(fā)布時間:2014-01-06    點擊數(shù):1656

0 引言
離心風機葉輪在氣動設(shè)計時,葉輪前盤 形狀的選擇是很重要的

。由于葉輪進口 氣流是由軸向轉(zhuǎn)為徑向
,又不斷地進行 擴壓
,如果設(shè)計不當
,很容易導(dǎo)致葉輪內(nèi) 流動分離
。長期以來
,傳統(tǒng)觀點一直認為 弧前盤的風機性能比錐前盤好,因為弧 前盤的一段圓弧可使氣體的流動緩慢
、 光滑[1-3]
,而且國內(nèi)外很多高性能離心通 風機大都這樣設(shè)計
。但是
,隨著近年來風機的需求向大型化發(fā)展,弧前盤比錐前 盤加工難度更大
、成本更高。近年來,筆 者發(fā)現(xiàn)有些錐前盤后向離心通風機能達 到 85%以上的整機全壓效率
,為此
,我們 利用整機湍流流動數(shù)值模擬和性能優(yōu)化 預(yù)估[4-6]的計算技術(shù)來重新研究錐前盤的 流動性能。文中對 3 個高性能后向離心 通風機,采用錐前盤和弧前盤分別進行 整機性能數(shù)值預(yù)估對比
,期望能對錐前 盤有新的認識
。 1 弧前盤改錐前盤的方法
將弧前盤改為錐前盤時
,錐前盤下 方實際上還都保留一個小圓弧
,對于 8 號葉輪約為 30~40mm
,就是現(xiàn)在錐前盤 的 RC
,它比原來弧前盤的圓弧半徑 RC 小 很多
,方便成型
,相應(yīng)地錐前盤的進風口 圓弧半徑 RCO 也比弧前盤的 RCO 要小。在 保持葉輪進出口直徑和寬度相同的條件 下
,得到相應(yīng)的錐前盤錐角 γ
,這樣相應(yīng) 的錐前盤就得到了,見圖 1


由于前盤形狀改變

,相應(yīng)的錐前盤葉輪的葉 片型線,也要按弧前盤葉輪生成等當量擴張角 的葉片型線
。這樣得到的錐前盤葉輪和原弧前 盤葉輪的其它葉輪參數(shù)
,如進出口直徑
、進出口 寬度和進出口角均相同
,具有可比性
。 2 5-55- 8 風機性能數(shù)值預(yù)估對比 2.1 5- 55 基本設(shè)計參數(shù) 原 5- 55 設(shè)計參數(shù):流量為 20000m3/h
;全壓 為 2500Pa;轉(zhuǎn)速為 1450r/min
;工作溫度為 20℃
; 弧前盤
;葉片數(shù)為 16
;等當量擴張角型線
。 2.2 5- 55 弧前盤與錐前盤風機性能對比 對 5- 55 風機葉輪前盤按照弧前盤進行建模 計算
,并且對其進行優(yōu)化
,在最優(yōu)參數(shù)的基礎(chǔ) 上
,得到弧前盤在不同工況下的性能曲線
。再按 照進風口準則
,將風機前盤由弧前盤改為錐前 盤進行建模計算,得到同樣參數(shù)下錐前盤的雛 形(此時錐前盤尚未優(yōu)化)在不同工況下的性能 曲線,優(yōu)化后的弧前盤與錐前盤雛形的性能曲 線見圖 2


在圖 2 中

, parc 和 ηarc 分別表示最優(yōu)弧前盤的 全壓和效率, ptaper 和 ηtaper 分別表示錐前盤雛形的 全壓和效率
。由圖 2 可知
,在全壓方面
,兩者的 最大全壓值均出現(xiàn)在流量為 19000m3/h 時,此時 最優(yōu)弧前盤全壓為 2512.6Pa
,錐前盤雛形為 2470.1Pa
, 前 者 比 后 者 高 1.72%
。 小 流 量 18000m3/h 時,前者比后者低 0.66%
,而大流量 20000m3/h 、21000m3/h 和 22000m3/h 時前者比后 者分別高 1.44%
、1.71%和 2.02%
;在效率方面
,兩 者的最大效率值均在流量為 19000m3/h 時
,此時 最優(yōu)弧前盤效率為 85.71%
,錐前盤雛形為 85.55%
,前 者 比 后 者 高 0.16% 。 當 流 量 為18000m3/h 時
,前者比后者低 0.80%
,其它流量處 兩者效率差不多
。 為了比較兩種形狀葉輪前盤均在最優(yōu)情況 下的性能
,所以對錐前盤雛形也進行了優(yōu)化,見 圖 3


圖 3 中

, parc 和 ηarc 分別表示最優(yōu)弧前盤的全 壓和效率
, pdesign 和 ηdesign 分別表示最優(yōu)錐前盤的 全壓和效率。由圖 3 可以看出
,優(yōu)化后的錐前盤 在全壓和效率方面均有所提升
。在全壓方面
,兩 者的最大全壓值均出現(xiàn)在流量為 19000m3/h 時
, 此時最優(yōu)弧前盤全壓為 2512.6Pa,最優(yōu)錐前盤為 2537.7Pa
,前者比后者低 0.99%
。小流量時
,前者 比后者高 2.26%
,而大流量時前者均比后者低
, 最小值為 1.69%
,最大值為 2.25%
;在效率方面
, 前者的最大效率值出現(xiàn)在流量 19000m3/h 時
,此 時效率為 85.71%
。而后者的最大效率值出現(xiàn)在 設(shè)計流量 20000m3/h 處,此時效率為 87.01%
,高 1.3%。小流量時
,前者比后者高 1.15%
,而在大流 量時,后者效率有明顯的提高,其效率值均比前 者高
,最小為 0.94%
,最大為 2.24%
。 對于 5- 55 風機,從整體看,兩者全壓和效率 性能比較接近
,設(shè)計工況效率都很高
,變工況性 能也好
。在小流量時
,弧前盤性能要好些,而錐 前盤則更適合于大流量時使用
。 3 5-49- 8 風機性能數(shù)值預(yù)估對比 3.1 5- 49 基本設(shè)計參數(shù) 原 5- 49 的 設(shè) 計 參 數(shù) : 設(shè) 計 流 量 為 15800m3/h
;全壓為 2550Pa;轉(zhuǎn)速為 1450r/min
;工 作溫度為 20℃
;弧前盤
;葉片數(shù)為 16;等當量擴 張角型線

3.2   5-49 弧前盤與錐前盤風機性能對比 對風機 5- 49 按照同樣的方法得到弧前盤與 錐前盤雛形在不同工況下的性能曲線

,見圖 4


由圖 4 可知

,在全壓方面
,兩者的最大全壓 值均出現(xiàn)在流量為 15200m3/h 時
,此時最優(yōu)弧前 盤全壓為 2659Pa,錐前盤雛形為 2619.2Pa
,前者 比后者高 1.52%
。隨著流量增大,兩者的全壓均 逐漸下降
,但弧前盤全壓均比錐前盤雛形高,最 大為 2.22%
,最小為 1.67%
;在效率方面
,兩者的 最大效率值均出現(xiàn)在流量為 16400m3/h 時
,此時 最優(yōu)弧前盤效率為 87.56%
,錐前盤雛形為 86.49%,前者比后者高 1.07%
,從整體看
,弧前盤 均比錐前盤效率高,最大為 1.10%
,最小為 0.99%
,兩者全壓和效率的變化趨勢一致
。 同樣對錐前盤雛形也進行了優(yōu)化,圖 5 為兩 者均在最優(yōu)參數(shù)下的工況性能曲線比較
。 由圖 5 可知,優(yōu)化后的錐前盤在大流量時
, 全壓和效率方面均有所提升,效率比較接近
,但 全壓還是不及弧前盤。錐前盤的最大全壓在設(shè) 計流量 15800m3/h 時
,此時全壓為 2604Pa
,比弧 前盤同流量時的全壓 2634Pa 低 1.15%
。小流量 時,其全壓比弧前盤低 8.71%
,而大流量時也均 比弧前盤低
,最大為 1.06%,最小為 0.81%。在效 率方面
,錐前盤的最大效率值出現(xiàn)在流量為 17000m3/h 時
,此時效率為 87.42%
,比同流量時 弧前盤的效率高 0.03%
。小流量時
,弧前盤效率 比錐前盤高 3.97%
,但此時為小流量
,計算不夠 穩(wěn)定,存在讀數(shù)誤差
,而在大流量時,后者效率 有明顯的提高
,并且在流量為 18000m3/h 處
,后 者比前者高 0.30%
。 對于 5- 49 風機,從整體看兩者效率性能比 較接近
,設(shè)計效率都很高
,變工況性能也好
,但全壓性能弧前盤比錐前盤普遍高 1%左右


4  7-22- 8 風機性能數(shù)值預(yù)估對比
4.1 7- 22 基本設(shè)計參數(shù) 7- 22 的設(shè)計參數(shù):設(shè)計流量為 4200m3/h

,全 壓為 3040Pa,轉(zhuǎn)速為 1450r/min
;工作溫度為 20℃;弧前盤葉片數(shù)為 16
;等當量擴張角型線
。 4.2 7- 22 弧前盤與錐前盤風機性能對比 對風機 7- 22 弧前盤進行建模計算
,得到最 優(yōu)參數(shù)下不同工況的性能曲線
。再將風機前盤改 為錐前盤進行建模計算
,得到同樣參數(shù)下錐前盤 雛形在不同工況下的性能曲線
,見圖 6。

由圖 6 可知

,在全壓方面
,兩者的最大全壓 值均出現(xiàn)在流量為 3500m3/h 時
,此時最優(yōu)弧前 盤全壓為 3082.5Pa,錐前盤雛形為 3087.2Pa
,前 者比后者低 0.15%
,整體看
,弧前盤全壓均比錐 前盤雛形低,最大為 0.63%
,最小為 0.03%
;在效 率方面
,弧前盤與錐前盤的最大效率值均出現(xiàn)在 4900m3/h 處
,此時弧前盤的效率為 86.91%
,錐前 盤效率為 86.69%
,前者比后者高 0.22%
,當流量 為 4200m3/h 時
,前者比后者效率低 0.44%,其余流量條件下
,前者效率都比后者高
,最大為 0.77%
,最小為 0.04%,從整體看
,兩者全壓和效 率變化趨勢一致
,相差不大
,性能很好。 同樣對錐前盤雛形也進行了優(yōu)化,圖 7 為兩 者均在最優(yōu)參數(shù)下的工況性能曲線比較
。從圖 7 可知
,在全壓方面,在設(shè)計流量 4200m3/h 時
,錐 前盤全壓比弧前盤高 1.14%,小流量區(qū)均高 1% 左右
,在大流量區(qū)弧前盤全壓比錐前盤好
,最大 也高 1%
;在效率方面,錐前盤的最大效率 86.76%出現(xiàn)在流量 4200m3/h 時
,比同流量時的 弧前盤效 率的 85.75% 高 1.01% ,但后者 在 4900m3/h 時
,也有 86.91%效率
,大流量區(qū)的效率 性能弧前盤稍好,小流量區(qū)錐前盤稍好


對于 7- 22 風機

,從整體看兩者效率和全壓 性能均好,最高效率值均接近 87%
,但對應(yīng)的流 量點位置不同
,小流量時錐前盤的全壓和效率 均稍高于弧前盤,但大流量時
,則剛好相反,兩 者全壓和效率的差別均在 1%左右

5 結(jié)論 本文將 3 個弧前盤等當量擴張角流型葉片的 離心通風機,在保持其整機相同時

,把弧前盤改為 錐前盤,葉片型線也采用等當量擴張角流型重新 設(shè)計成新的錐前盤雛形風機
。通過對比修改前后 的風機性能
,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過性能數(shù)值優(yōu)化的錐前盤風 機,很可能具有同弧前盤相同的高性能
,而且錐前 盤加工方便
,成本低
,建議在設(shè)計時盡量采用

 

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公司各類通用

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