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轴流式风机的性能摘要轴流式风机在火力发电厂及当今社会中得到了非常广泛的运用。
本文介绍了轴流式风机的工作原理、叶轮理论、结构型式、性能参数、性能曲线的测量、运行工况的确定及调节方面的知识,并通过实验结果分析了轴流式风机工作的特点及调节方法。
关键词：轴流式风机、性能、工况调节、测试报告目录1绪论1.1风机的概述 (4)1.2风机的分类 (4)1.3轴流式风机的工作原理 (4)2轴流式风机的叶轮理论2.1概述 (4)2.2轴流式风机的叶轮理论 (4)2.3 速度三角形 (5)2.4能量方程式 (6)3轴流式风机的构造3.1轴流式风机的基本形式 (6)3.2轴流式风机的构造 (7)4轴流式风机的性能曲线4.1风机的性能能参数 (8)4.2性能曲线 (10)5轴流式风机的运行工况及调节5.1轴流式风机的运行工况及确定 (11)5.2轴流式风机的非稳定运行工况 (11)5.2.1叶栅的旋转脱流 (12)5.2.2风机的喘振 (12)5.2.3风机并联工作的“抢风”现象 (13)5.3轴流式风机的运行工况调节 (14)5.3.1风机入口节流调节 (14)5.3.2风机出口节流调节 (14)5.3.3入口静叶调节 (14)5.3.4动叶调节 (15)5.3.5变速调节 (15)6轴流风机性能测试实验报告6.1实验目的 (15)6.2实验装置与实验原理 (15)6.2.1用比托静压管测定质量流量6.2.2风机进口压力6.2.3风机出口压力6.2.4风机压力6.2.5容积流量计算6.2.6风机空气功率的计算6.2.7风机效率的计算6.3数据处理 (19)7实验分析 (27)总结 (28)致谢词 (29)参考文献 (30)主要符号pa-------------------------------------------------------------------------------当地大气压()p a pe-------------------------------------------------------------------------------测点平均静压()p a pm∆----------------------------------------------------------------------------测点平均动压()p aqm -------------------------------------------------------------------------------平均质量流量()skgpsg1-----------------------------------------------------------------------------风机入口全压()p a psg2----------------------------------------------------------------------------风机出口全压()p a pFC----------------------------------------------------------------------------风机全压()p a pSFC---------------------------------------------------------------------------风机静压()p a Q------------------------------------------------------------------------------体积流量()sm3 V-------------------------------------------------------------------------------流体平均流速()s m p e-----------------------------------------------------------------------------风机有效功率()KW P a-----------------------------------------------------------------------------轴功率()KW η-------------------------------------------------------------------------------风机效率()00n-------------------------------------------------------------------------------风机转速()m inrL------------------------------------------------------------------------------平衡电机力臂长度（m）G------------------------------------------------------------------------------风机运转时的平衡重量（N）0G----------------------------------------------------------------------------风机停机时的平衡重量（N）D------------------------------------------------------------------------------风机直径（m）α------------------------------------------------------------------------------流量系数ε-------------------------------------------------------------------------------膨胀系数1绪论1.1风机的概述风机是将原动机的机械能转换为被输送流体的压能和动能的一种动力设备其主要作用是提高气体能量并输送气体。
简介轴流风机，就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式运行风机。
轴流风机用途可用于冶金、化工、轻工、食品、医药及民用建筑等场所通风换气或加强散热之用.若将机壳去掉,亦可用做自由风扇,也可在较长的排气管道内间隔串联安装,以提高管道中的风压。
轴流风机特点：本系列风机具有结构简单,稳固可靠、噪声小、功能选择范围广等特点。
基本原理轴流式风机的常见例子是典型的台式风机。
之所以称为“轴流式”，是因为通过风机的空气不会改变方向，而是平行于风机轴流动。
轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合。
轴流式风机叶片的工作方式与飞机的机翼类似。
但是，后者是将升力向上作用于机翼上并支撑飞机的重量，而轴流式风机则固定位置并使空气移动。
轴流式风机的横截面一般为翼剖面。
叶片可以固定位置，也可以围绕其纵轴旋转。
叶片与气流的角度或者叶片间距可以不可调或可调。
改变叶片角度或间距是轴流式风机的主要优势之一。
小叶片间距角度产生较低的流量，而增加间距则可产生较高的流量。
先进的轴流式风机能够在风机运转时改变叶片间距（这与直升机旋翼颇为相似），从而相应地改变流量。
这称为动叶可调(VP)轴流式风机。
轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，安不同于一般的风机它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域．分类长林东风机根据轴流风机的特性做出以下分类：按材质分类:钢制风机、玻璃钢风机、塑料风机、PP风机，PVC风机，铝风机、不锈钢风机等等按用途分类：防爆风机、防腐风机、防爆防腐风机等类型。
按使用要求分类：管道式、壁式、岗位式、固定式、防雨防尘式、电机外置式等。
三晶S350变频器在轴流风机上的应用三晶S350变频器应用轴流风机上的特点：1、符合风机负载特性的二次方减转矩曲线2、可根据负载自行设定运行曲线3、调速节能区别离心风机和轴流风机主要区别在于：1、离心风机改变了风管内介质的流向，而轴流风机不改变风管内介质的流向；2、前者安装较复杂3、前者电机与风机一般是通过轴连接的，后者电机一般在风机内；4、前者常安装在空调机组进、出口处，锅炉鼓、引风机，等等。
轴流通风机翼型基础知识培训
轴流式风机得名于流体从轴向流人叶轮并沿轴向流出。其工作原理基于叶翼型理论：
机翼型理论：飞机机翼的横截面（机翼的截面形状都为三角形）的形状使得从机翼上表面流过的空气速度大于从机翼下表面流过
的空气速度。这样机翼上表面所受空气的压力就小于机翼下表面所受空气压力。这个压力差就是飞机的上升力，上下面的弧度不同造
成它们产生的气压不同，所以产生了向上的升力。
工作原理：气体以一个攻角进入叶轮，在翼背（工作面）上产生一个升力，同时必定在翼腹（非工作面）上产生一个大小相等方
向相反的作用力，使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时，风机进口处由于差压的作用，使气体不断地吸入。
对动叶可调轴流式风机，攻角越大，翼背的周界越大，则升力越大，风机的压差就越大，而风量越小。当攻角达到临界值时，气
体将离开翼背的型线而发生涡流，导致风机压力大幅度下降而产生失速现象。
轴流式风机中的流体不受离心力的作用，所以由于离心力作用而升高的静压能为零，因而它所产生的能头远低于离心式风机。故
一般适用于大流量低扬程的地方，属于高比转数范围。
第一章 通风机中的伯努利原理和翼型升力
第一节 伯努利原理
图1-两张纸在内外压强差作用下靠拢
飞机机翼地翼剖面又叫做翼型，一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱
起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点之间的连
线叫做翼弦。当气流迎面流过机翼时，流线分布情况如图2。原来是一股气流，
由于机翼地插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。由于机
翼上表面拱起，是上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和伯努利
定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受
到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升
力。
图2-气流从机翼上下方流过的情况
通风机叶片翼剖面又叫做翼型，一般翼型的前端（进气）圆钝、后端尖锐，
上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点
之间的连线叫做翼弦。当气流迎面流过机翼时，流线分布情况如图2原来是一股
气流，由于机翼地插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。
由于机翼上表面拱起，是上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和
伯努利定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下
表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产
生。
机翼产生升力的原理，公认的说法是大气施加与机翼下表面的压力(方向向
上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升
力。飞机向前飞行得越快，机翼产生的气动升力也就越大。
图3-气流从机翼上下方流过情况
英国剑桥大学教授 Holger Babinsky 研究发现，现有的解释可能是重
要的误解。他用最简单的办法来重新诠释，录制了这个一分钟的视频。从气
流的形状来看，机翼上下表面的压力差与曲面的形状有关，较为弯曲的表面
能产生较高的压力。这也是为什么操纵帆船时，只需略微弯曲船帆就能改变
速度。简单说，机翼的升力应该与曲率相关，而不是(行驶)距离。
图4-气流从机翼上下方流过视频截图
第二节 翼型各部分名称
图5-翼型的各部分名称
翼型的各部分名称如图5所示。翼弦是翼型的基准线，它是前缘点同后缘点
的连线。中弧线是指上弧线和下弧线之间的内切圆圆心的连线。
中弧线最大弯度用中弧线最高点到翼弦的距离来表示。在一定的范围内，弯
度越大，升阻比越大。但超过了这个范围，阻力就增大的很快，升阻比反而下降。
中弧线最高点到翼弦的距离一般是翼弦长的4%～8％中弧线最高点位置同机翼上
表面边界层的特性有很大关系。翼型的最大厚度是指上弧线同下弧线之间内切圆
的最大直径。一般来说，厚度越大，阻力也越大。而且在低雷诺数情况下，机翼
表面容易保持层流边界层。因此，高速高压力采用较薄的翼型。翼型最大厚度一
股是翼弦的6％、8％。翼型最大厚度位置对机翼上表面边界层特性也有很大影
响。翼型前缘半径决定了翼型前部的“尖”或“钝”，前缘半径小，在大迎角下
气流容易分离，使风机的稳定性变坏易喘振，前缘半径大对稳定性有好处，但阻
力又会增大。
第三节 翼型种类
常用翼型有对称、双凸、平凸、凹凸等几种，如图6所示。
图6-常用的通风机翼型
对称翼型的中弧线和翼弦重合，上弧线和下弧线对称。这种翼型阻力系数比
较小，但升阻比也小。常用有NACA65010系列、C4翼型。属叶栅翼型，一般用
于高压力轴流风机（超音速）导叶。
双凸翼型的上弧线和下弧线都向外凸，但上弧线的弯度比下弧线大。这种翼
型比对称翼型的升阻比大。一般为NACA四位数系列、NACA65系列翼型与GA(W)，
属孤立翼型，一般用于低压力轴流风机（亚音速）。
平凸翼型的下弧线是一条直线。这种翼型最大升阻比要比双凸翼型大。凹凸
翼型的下弧线向内凹入。这种翼型能产生较大的升力，升阻比也比较大。代表有
RAF 6E、CLARK Y、葛廷根与LS翼型。属孤立翼型，通风机中应用较多。
凹凸翼型的下弧线向内凹入。这种翼型能产生较大的升力，升阻比也比较大。
常用有前苏联、F族翼型。属叶栅翼型，一般用于高压力轴流风机（超
音速）动叶及导叶。
平板和圆弧板翼型，由德国葛廷根大学提出。属孤立翼型，适用于简单结构
的低成本、低效率轴流风机。
第四节 失速原理
图7-气流在机翼上表面分离
在 机翼迎角较小的范围内，升力随着迎角的加大而增大。但是，当迎角加大
到某个值时，升力就不再增加了。这时候的迎角叫做临界迎角。当超过临界迎角
后，迎角再加大，阻力增加，升力反而减小。这现象就叫做失速。
产生失速的原因是：由于迎角的增加，机翼上表面从前缘到最高点压强
减小和从最高点到后缘压强增大的情况更加突出。当超过临界迎角以后，气流在
流过机翼的最高点不多远，就从翼表面上分离了，在翼面后半部分产生很大的涡
流见图7，造成阻力增加。
第五节 人工扰流方案
图8-人工扰流方案
要推迟失速的发生，就要想办法使气流晚些从机翼上分离。机翼表面如果是
层流边界层，气流比较容易分离；如果是絮流边界层，气流比较难分离。也就是
说，为了推迟失速，在机翼表面要造成絮流边界层。一般来说，雷诺数增大，机
翼表面的层流边界层容易变成絮流边界层。
第二章 机翼阻力
擦阻力：当空气流过机翼表面的时候，由于空气的粘性作用，在空气和机翼表面
之间会产生摩擦阻力。如果机翼表面的边界层是层流边界层，空气粘性所引起的
摩擦阻力比较小，如果机翼表面的边界层是紊流边界层，空气粘性所引起的摩擦
阻力就比较大。
为了减少摩擦阻力，可以减少模型飞机同空气的接触面积，也可以把模型飞
机表面做光滑些。但不是越光滑越好，因为表面太光滑，容易保持层流边界层，
而层流边界层的气流容易分离，会使压差阻力大大增加。
压差阻力：一块平板，平行于气流运动阻力比较小，垂直于气流运动阻力比较大，
如图9所示。因为这种阻力是由于平板前后存在压力差而引起的，所以，我们把
这种阻力叫做压差阻力。如果进行进一步的研究，可以看到，产生这个压力差的
根本原因还是由于空气的粘性。
图9-平板的压差阻力
压差阻力同物体的形状，物体在气流中的姿态以及物体的最大迎风面积等有
关，其中最主要的是同物体的形状有关。如果在那块垂直于气流的平板前面和后
面都加上尖球形的罩，成为流线型的形状，见图10，它的压差阻力就可大大减
小，有的可减小90％。所以，一般模型飞机的部件都采用流线型的。
在通常的情况下，机翼的阻力主要就是压差阻力和摩擦阻力。它们的和几乎
就是总的阻力，叫做翼型阻力。但是，这两种阻力在总阻力中所占的比例随物体
形状的不同而有所变化。对于流线型好的物体摩擦阻力是主要的，对于流线型不
好的物体，压差阻力是主要的,如图10。
图10-采用流线型可减小阻力
