PT∞=ρu2C2u
图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响
（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， 转向与叶轮放置方向相反，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β2<β2A ，所以，在叶片数有限时，有：
•
NP=TMωNQ（NN/·m2m /s）
• 根据假设1，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1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
柱） 6 、 低压轴流风机P<490N/m2
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
Ny
PQkW
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：
N Ny
3、电机功率Nm
Nm
KN
m
Nm
K PQ kW
1000m
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
电动机容量储备系数
风机轴功率N（kW） <0.5 0.5―1 1－2
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：
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
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）。
•
m=QρΔt
• 叶轮入口及出口处的动量矩M1及M2分别为
M1 Qt c1R1cos1 M2 Qtc2R2cos2
M M 2 tM 1 Q c 2 R 2 co 2 c 1 s R 1 co 1 N s m
. 单位时间内动量矩的变化为力矩M
或
M Q gc2R 2co 2 sc1R 1co 1sN m
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
1 、 风机按风压（相对压力）H的大小，可分为： 2 、 高压离心风机P=2940—14700N/m2 （H=300—1500
毫米水柱） 3 、中压离心风机 P=980—2940N/m2 （H=100—300毫
米水柱） 4 、 低压离心风机P< 980N/m2 （H<100毫米汞柱）； 5、 高压轴流风机P=490—4900N/m2 （H=50—500毫米水
C2u=u2－C2rctgβ2<C2u∞ 即 PT<PT∞
或 PT=μPT∞
式中
PT C2u 1
P C T
2u
• μ称为环流系数或压力减少系数。可见，当叶片数有限时，因 C2u<C2u∞，故理论压力相应减少。
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
电机容量储备系数 K
1.5 1.4
1.3
风机轴功率N（kW） 2－5 >5
电机容量储备系数 K
1.2 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。
所以
P T M Q c2R 2 co 2 sc 1R 1 co 1s
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速度u1 ，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。代入欧拉方 程，可得：
• 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 பைடு நூலகம் N·m ） 、 角 速 度 为 ω
（1/s），）则驱动风机的功为
• （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
代入 PT∞=ρu2C2u式得： 因为
•
PT u221Cu22r ctg2
• • 所以
Q=πD2b2C2r
PT u221D2Qb2u2ctg2
图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
• 便于计算（，二作）假设基如本下方：程——欧拉方程
• 1、气体为理想气体，流动没有能量损失，风机功全部转 化为气流能量。
• 2、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ω2的出口角β2与叶片出口 安装角β2A一致。
