无蜗壳风机分析与优化设计 对某型号无蜗壳风机的三维流场进行数值模拟，使用CFD软件获得叶轮、各种优化方案叶轮的气动性能参数和流动内部详细的气动参数，提高相同静压下叶轮的流量和效率。对原型叶轮进行变工况计算，分析内部的流场结构，基于数值模拟结果，以图表形式给出了气动性能参数和流场内部的细节，详细分析了叶轮内的主要流动特性以及流道内流场的损失来源，通过对比分析得出比较理想的叶片中弧线型线，有效的削弱的流动分离，减小流动损失，在设计点附件效率提高了约7个百分点。 标签：无蜗壳风机；流场分析；叶片型线 doi：10.19311/https://www.doczj.com/doc/d916320944.html,ki.1672-3198.2017.16.090 0 前言 随着科学技术的不断发展与进步，在工程设备领域的研发中，数值的计算方法也更加科学化。在对旋转机械性能预测、内部流动数值模拟、研发改型等方面，CFD技术已被广泛采用。在国外，CFD技术也被广泛运用于工程产品的预研和设备改造，并取得了良好的经济效益。实验研究及数值模拟是探索叶轮机械内部流动规律的科学研究方法，通过运用CFD技术还可以发现在试验研究和理论分析中无法预见的新的流动现象，从而为优化设计提供理论依据。基于以上认识，可依据叶轮机械全三维流场数值计算技术，对无蜗壳风机进行优化，改进其叶轮中弧线，以提高其性能。 1 算例简介 原型直径为3.9米的左旋叶轮，叶片数为9叶，叶片厚度为3mm，配有进风口。进口接测试管道，出口直通大气。在大气压力101325Pa，温度20℃，转速3495r/min时，指定静压下达不到所需流量，并且效率过低，因此对模型进行分析，观察流场中存在流动损失的部位，进行优化。 2 网格划分 从子午面网格可以看出，计算区域可以分为进风口区、叶轮流道区以及前后延伸区三个区域。其中叶轮流道是通过NUMECA叶轮机械部分的网格生成模块AutoGrid来对网格进行整体划分的。在网格生成的过程中，根据选择的S-A湍流模型，叶轮近壁面第一层网格距离选取0.01mm，将Y+值控制在一定的低雷诺数湍流模型要求的范围之内，位于壁面附近的网格是沿壁面法向方向呈几何级数加密的，其数量是该方向网格总数的1/3左右，网络总数约为163万，而边界层外的网格分布均匀。在计算的过程中，需考虑进出口与离心叶轮的间隙以及出口等截面延伸，以防止计算域的出口截面回流，影响计算收敛性；根据离心风机的流动特点可知，一般而言后盘流动较为均匀，主要的流动问题集中在前盘，因此
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d916320944.html, 浅谈无蜗壳风机研发中存在的问题 作者：李友娥 来源：《科技风》2016年第07期 摘要：目前来看，对于无蜗壳风机的使用越来越多，并且对于无蜗壳风机的研究也越来 越深入。但是在对无蜗壳风机进行研究的过程中也发现了相关的问题，主要是：市场上的两种无蜗壳风机之间辨别很难；采取进气实验的方法所得到的出口总压强以及效率的数值偏大；采用旋转无叶的扩压器可以提高机器的性能，但是在使用过程中缺乏定量的数据进行详细的说明。本文主要是通过相关的实验以及调查对上述的问题提出一些看法以及意见。 关键词：无蜗壳风机；研发；问题 现阶段，对于无蜗壳风机的研究时间还很短暂，并且在国内外，对于该项机器的研究都很缺乏，并且在现在的市场上，有关的无蜗壳风机的机器性能还不够完善，因此还有很多地方需要进行进一步的改进与完善。本文主要就国内现今关于无蜗壳风机的发展现状进行研究，对于研究过程中出现的种种问题予以透彻的分析，并且给出了解决这些问题的对应措施，以此为今后的无蜗壳风机的应用提供借鉴，从而使我国的无蜗壳风机研究朝着更深远的方向发展。 一、国内关于无蜗壳风机的研究现状 一般来说，无蜗壳风机在空调以及制冷系统中的使用比较广泛，但这里的其实是离心风机的结构，没有蜗壳。[ 1 ]目前市场上主要有两种类别不同的无蜗壳风机：一种是叶轮出口气流并且在其中没有其他的遮挡，直接流入到大气之中；另一种是将无蜗壳风机放入到一个有进出口的箱体之中，和箱体一体作为一个风机的产品。可以看出来，后者的机器性能是和箱体的质量有关，并且它在和箱体实现统一之后，它的性能与原来相比较差别很大。 另外，对于无蜗壳机器的测试以及评估的问题还不够完善。这是因为它的设计中除去了蜗壳的设计，因此在对其进行性能测试时大多采用的是进气实验，并且按照规定风机的出口气压为大气压的数值，出口的计算速度就取叶轮进行旋转时的平均速度。这种规定的前提是出口的流动速度均匀，并且一般的离心风机从蜗壳出流时是基本符合的。但在无蜗壳风机之中，由于叶片的两侧是压力边以及吸力边，因此这两侧流动的压强以及速度都不相同，并且在吸力边的出口还出现分离，在出口后可能还会引起卷吸的现象，因此，它的出口流动速度是不够均匀的。并且在无蜗壳风机的进口处以及出口处之间需要一个挡板将其进行分开，一般来说，这个挡板的位置是比较靠近叶轮的出口处的，这种设置也势必会使出口流动的不均匀性加强。[ 2 ] 并且，无蜗壳风机还有一个显著问题，即关于无叶扩压器的问题。由于无蜗壳风机缺少蜗壳，因此它的叶轮出口的速度不能被有效的利用，主要是作为损失被处理的，因此，风机的效率以及压强都很低。但是如果将叶轮的出口的前后盘进行延长设置，以此来形成一个不断旋转的无叶扩压器，在这个扩压器的范围之中，流动的面积不断增大并且流动的速度下降、压强提
0 引言 蜗壳的作用是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口，并将部分动压转变为静压。蜗壳的结构是复杂的空间曲面体，理论上，蜗壳的型线是螺旋线，但是由于螺旋线结构较复杂，难于手工绘制。因此，在生产中通常用简化的模型来近似。由于蜗壳是离心通风机的关键部件，蜗壳型线的绘制不仅直接关系到蜗壳内的流动损失，还对叶轮的气动性能有很大影响，它直接影响风机的效率及输出流量、压力等性能参数，当工况变化时，需要重新计算并设计 , 使得产品设计周期延长。本文应用三维建模工具CATIA，对蜗壳型线进行精确参数化建模，实现蜗壳的快速设计。 1 蜗壳的型线及结构参数 1. 1 蜗壳的对数螺线型线及结构 蜗壳的型线见图1。图中R为蜗壳处半径，R 2 为叶道出口半径。对于每一个角度φ值都可以得到一个R值，把各点连接起来就是蜗壳的型线。其中：截面a-a 称为终了截面，A称为终了截面的张开度。蜗壳的尺寸与张开度A有关，任意角度φ处的张开度Aφ为
理论上，为了便于分析和计算，假定气流在蜗壳中为定常流动，忽略气体的粘性,气体沿着整个叶轮出口均匀地流出[1]。 图2表示在蜗壳型线起始段气体在蜗壳内的流动。图中：R2为叶轮半径（即叶道出口半径），c为距离轮心R处的气流速度，a为气流角，c u、c m分别为R处的周向速度和径向速度。c′2为叶道出口速度，c′2u、c′2m、a′2分别为叶道出口后的周向速度、径向速度及气流角(叶道出口后速度——刚出口时气流未充满截面，很快即互相混合，混合后的速度也即蜗壳的进口速度)。 蜗壳整个截面充满有效气流，由于忽略空气黏性，蜗壳内的流动满足动量守恒定律，当蜗壳宽度B为常数时，得任意截面处R与φ的函数关系式[1]为
目录1．如何确定机组型号 2．AHU定义及常用场合功能排布 3．各种功能段使用介绍
第一部分 如何确定机组型号 1．箱体（客户有要求的除外） 2．机组高度2300mm及以下，整机运输；机组高度23mm以上，散件运输。 当机组总高模数大于等于25或宽度模数大于25时，底座槽钢采用100mm，其余均为80mm。 3．表冷器选型 表冷选型出水温度偏差±0.5℃范围内 水阻在110KPa以内（水阻太大时可将盘管前后分级，或左右分） 迎面风速>2.9m/s时,要加挡水板（在湿度较大的地区，如广州、深圳等地，建议冷盘管迎面风速高于2.8m/s 时，即加装挡水板） 选盘管时冷量需乘以1.06的安全系数 4．风机选型 机组全压>1200Pa时，选用后倾风机 风机出风口风速：直接出风风机，风口风速≤13m/s 不直接出风风机，风口风速≤15m/s 电机极数的选择：风机转速<600r/min，选用6极电机 风机转速600--3000r/min，选用4极电机 风机转速>3000r/min，选用2极电机 无蜗壳风机：必须找厂家选型，无涡壳风机功能段排布上均流在风机段之前。 对于风机电机直联的注意一般都要配变频电机。 5．机组带转轮除湿机的，一般转轮除湿段和机组前后功能段都是通过帆布软接，注意前后预留中间段，帆布软接一般是根据现场情况配，工厂不带。 6．所有的加湿器都要加接水盘，高压喷雾和喷淋还要加装挡水板和开门。喷淋前后都要预留中间段，并且开门。喷淋段本身也要开门。 7．没有特殊要求不允许机组配置外置板式加袋式共滑道。
8．如果要装压差计，初中效不能同框架或者滑道。 9．加湿出风段在一起时，出风段需要设置门。 10．机组配置紫外线灯的，注意机组的宽度是否大于紫外线灯的长度。不同规格紫外线灯的长度：20W——604mm 30W——908.8mm 40W——1213.6mm 11．湿膜加湿分直排水和循环水两种，我们通常采用的是直排水的。湿膜在功能段上作为加湿用还是作为挡水板是有区别的，所以报价及EOF中要明确。 12．在对噪音要求较高的场合，一般会配置900mm长的消声段，舒适性场合一般选用孔板+玻璃棉形式的消声器，净化场合采用微穿孔的消声器。 13．风阀执行器 开关量
第１２卷 第３ 期２ ０ １ ２年６月ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＡＩＲ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ ７７－ ７８收稿日期：２０１１－１２－ １３作者简介：王顶东，本科，工程师，主要研究方向为暖通空调。 无蜗壳离心风机性能及测试方法的探讨 王顶东 张卫军 丁勇 （合肥通用机电产品检测院） 摘 要 试验分析普通离心风机、无蜗壳离心风机和箱式无蜗壳离心风机的性能差异，总结不同测试方法对无蜗壳离心风机性能测试结果的影响。关键词 离心风机；无蜗壳；箱式无蜗壳 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｖｏｌｕｔｅｌｅｓｓ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎＷａｎｇ Ｄｉｎｇｄｏｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉｊｕｎ Ｄｉｎｇ Ｙｏｎｇ（Ｈｅｆｅｉ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｒｅｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎｓ（ｖｏｌｕｔｅ，ｖｏｌｕｔｅｌｅｓｓａｎｄ ｃｈａｍｂｅｒ ｖｏｌｕｔｅｌｅｓｓ）ａｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｐ ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇ ａｌ ｆａｎ；ｖｏｌｕｔｅｌｅｓｓ；ｃｈａｍｂｅｒ ｖｏｌｕｔｅｌｅｓｓ 无蜗壳离心风机一般多以设备冷却风扇的形 式使用，具有风量大、压力高、噪声低、结构紧凑等 优点， 是普通轴流风机［１］和普通离心风机［２ ］无法替代的产品。鉴于无蜗壳离心风机良好的低噪声性能，目前也有厂家推出箱式无蜗壳风机用于建筑物通风换气。笔者通过对比试验数据，分析普通离心风机、无蜗壳离心风机和箱式无蜗壳离心风 机的性能差异， 同时总结不同测试方法［３ ］对无蜗壳离心风机性能测试结果的影响。 １ 三种离心风机的性能对比 试验采用标准出气侧试验风室，风室横截面积为３ ０００ ｍｍ×３ ０００ ｍｍ，风室中采用孔板测定流量，其结构如图１所示 。 图１ 标准出气侧试验风室 在上述风室装置中对 ７００ ｍｍ后向离心叶轮的３种机型风机进行试验，３种机型的试验安装示意图如图２所示。考虑到３种机型的不同结构有不同的出口面积，采用静压数据作为测试结果进行对比。 由测试结果（见图３）可以看出，普通离心风机的压力要比另外２种机型高，而且随着风量的减小， 其压力的增幅加大。产生这种性能差异的原因：空气从集流器到叶轮出口这一流动过程中３种机型没有区别，但空气离开叶轮出口后就有明显的不同，普通离心风机中，空气在蜗壳引导下沿切向流出蜗壳，这一过程中将无用的旋转动能转化为有用的静压和动压，普通离心风机肯定要比没有蜗壳的机型压力高。当风量减小时， 离心叶轮出口处会产生更高的切向速度，具
无蜗壳风机的特性研究及应用 摘要：无蜗壳风机自从出现后，已经在国内外具有多年的发展和使用历史，其 不仅在纺织业、烘箱干燥机内得到使用，在空调行业的应用也比较普遍，常见的 有空气过滤机组、四面出风卡式风机盘机组等。该种风机的优点就是能够让机组 整体结构得到改善，机组个向出风都比较均匀，而且，风机段体积能够缩小，在 箱体内进行配置时，只要考虑到风口的方向，因此，只要根据空调机组的需求在 风机段上任意开设相应的风口，就能够实现快速应用。本文就针对无蜗壳风机的 特性进行研究，并针对其应用措施展开探讨。 关键词：无蜗壳风机；特征；应用措施 最近几年，无蜗壳风机凭借自身出口方向任意、体积小、风量调节范围大、 静压效率高等优势在很多领域都得到普遍的应用。而大量知识密集型产业的发展，例如生物制药、微生物、机密机械加工、航天、新型材料等产业的发展给精密空调、商用空调和净化空调的发展都提供了较为广阔的市场空间。而且，恒温恒湿 场地的要求让无蜗壳风机的使用得到快速发展[1]。为了能够更好地对无我风机选 型进行分析，本文就针对这种风机常见的结构和形式进行探讨，并针对其应用方 法和特点进行研究，以期为今后相关机型的设计和使用提供相应的指导和参考。 一、无蜗壳风机 无蜗壳风机作为一种没有蜗壳、只有风叶的风机，从其构造中不难发现，在 实际设计期间，风机蜗壳一般会被设计成螺旋线的形状，从风机蜗壳蜗舌到出口，蜗壳的截面积呈现出逐渐增大的趋势，其主要作用就是从离心叶轮中流出的高速 气流动压转变成能够对阻力进行克服的静压[2]。经过特殊设计的无蜗壳风机叶轮 和箱体之间是组合，具体如图2所示，从叶轮流出的气体不难发现其和设备箱体 直接形成静压箱，减少气体流动期间的流动损失现象，但是，风机动压会损失掉，因此，在无蜗壳风机样本中对其实施的一般都是静压。 图2 无蜗壳风机和有蜗壳风机对比图 三、无蜗壳风机实际应用探讨 有的领域将是否使用无蜗壳风机当成对空调机机组优劣进行衡量的主要标志，从实际状况来分析无蜗壳风机适用于一定的场合，但是，并非所有的有蜗壳风机 都要改成无蜗壳风机，对于空调机组优劣程度产生决定性的因素较多，包括机组 的噪声、效率、余压、维护方便、密封性的显著特征[4]。 从空调机组风段设计的角度来分析，选择有蜗壳风机的制约因素要低于无蜗 壳风机，根据实际研究发现选择有蜗壳风机的主要制约因素包括进风口和箱体避 免的距离，当其超过叶轮的2/3时，箱体压力损失将近50pa，当使用无蜗壳风机时，根据箱体的结构、尺寸、开设风口面积的大小都会对性能产生直接影响，影 响力度则需要根据实验来进行确定[5-6]。从机组外形的尺寸来分析，选择无蜗壳 风机之后就能够减少空气处理机组风机段的实际长度、宽度尺寸和高度，但是， 一般不会由此改变机组的整体宽度和高度。但是，如果对我国现阶段所使用的风 机设计方法进行改进和完善，则选择同样规格的后倾有蜗壳风机的风机段箱体， 长度尺寸也会逐渐缩短。 结语
离心式通风机设计 通风机的设计包括气动设计计算，结构设计和强度计算等内容。这一章主要讲第一方面，而且通风机的气动设计分相似设计和理论设计两种方法。相似设计方法简单，可靠，在工业上广泛使用。而理论设讲方法用于设计新系列的通风机。本章主要叙述离心通风机气动设计的一般方法。 离心通风机在设计中根据给定的条件:容积流量，通风机全压，工作介质及其密度 ，以用其他要求，确定通风机的主要尺寸，例如，直径及直径比，转速n,进出口 宽度和，进出口叶片角和，叶片数Z，以及叶片的绘型和扩压器设计，以保证通风机的性能。 对于通风机设计的要求是： （1）满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近； （2）最高效率要高，效率曲线平坦； （3）压力曲线的稳定工作区间要宽； （4）结构简单，工艺性能好； （5）足够的强度，刚度，工作安全可靠； （6）噪音低； （7）调节性能好； （8）尺寸尽量小，重量经； （9）维护方便。 对于无因次数的选择应注意以下几点： （1）为保证最高的效率，应选择一个适当的值来设计。 （2）选择最大的值和低的圆周速度，以保证最低的噪音。 （3）选择最大的值，以保证最小的磨损。
（4）大时选择最大的值。 §1 叶轮尺寸的决定 图3-1叶轮的主要参数:图3-1为叶轮的主要参数: :叶轮外径 :叶轮进口直径； :叶片进口直径； :出口宽度； :进口宽度； :叶片出口安装角；
:叶片进口安装角； Z:叶片数； :叶片前盘倾斜角； 一．最佳进口宽度 在叶轮进口处如果有迴流就造成叶轮中的损失，为此应加速进口流速。一般采用，叶轮进口面积为，而进风口面积为，令为叶轮进口速度的变化系数，故有： 由此得出： (3-1a) 考虑到轮毂直径引起面积减少，则有： (3-1b) 其中 在加速20%时，即, (3-1c)
基于 CFD 的轴流通风机叶片的流场分析与改进设计
摘要：通过计算流体力学（CFD）方法对轴流通风机叶片的流场进行了虚拟样机的数值模拟，不仅得到了流场 的工作特性数据，而且提出了对叶片叶型的改进设计方案，并通过真实样机的试验验证了数值模拟分析的正确 性和改进设计的可行性。最后，还对数值模拟与真实试验数据之间的差异原因进行了讨论。 关键词：轴流式通风机；叶片；CFD；流场分析；改进设计
0 引言
轴流通风机的传统设计方法主要有两种：一种是利用孤立翼型进行空气动力试验所得到的数据进行孤立翼 型设计，称为孤立翼型设计方法；另一种是利用平面叶栅的理论和叶栅的吹风试验所得到的数据进行设计，称 为叶栅设计方法[1]。试验测量方法所得到的试验结果真实可信，但往往受模型尺寸、流场扰动、人身安全和测 量精度等的限制，有可能很难通过试验方法得到结果。此外试验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及 周期长等许多困难。计算流体力学（CFD）的计算方法是近年来发展起来的新型独立学科，它兼有理论性和实 践性的双重特点，建立了许多理论和方法，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的计算技术[2]。 轴流通风机叶片作为关键部件，其性能直接影响着风机的性能。轴流通风机设计的主要任务就是设计出能保证 各项性能要求的高效率叶片。
本文介绍的是采用现今先进的 CFD 方法，以一款汽车用冷凝器风扇的叶片为例，进行探索性的流场分析 与改进设计研究。
1 叶片的 CFD 流场分析
1.1 对象描述 该风扇总成的整体三维图如图 1 所示。叶片直径为 250mm，材料为 PP，其技术要求：在静压 p=－50Pa
（风机进口处的压力比周围空气低 50Pa），转速为 2600r/min 的情况下，风扇总成在一个标准大气压、温度为 20℃、相对湿度为 50%的空气，用标准电机在 12V 的电压下进行送风测试时，其送风量应≥900m3/h，标准电 机工作电流应≤7A。
图 1 分析对象——风扇总成的三维图
1.2 划分网格 计算流体力学作为工程应用的有效工具，所面临的关键技术之一就是生成网格的质量的好坏，它直接影响
到模拟结果的精度和所耗用的 CPU 时间。在计算敏感区域（壁面附近、尾流块、外形曲率大的表面）参数变 化梯度大，如果网格太稀疏，则不能捕捉到流场的重要信息，造成误差大，甚至解不能收敛，故需取较密的一 些网格；而在非计算敏感区域参数变化梯度较小，如果网格太稠密，则所耗用的 CPU 时间长，故应取较稀一 些的网格。因此，应根据需要安排网格疏密。另外，曲线应尽量光滑，不能过分扭曲。在 CFD 的实际应用中，
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风机基础知识 一． 风机的分类： 1. 按工作原理：透平式----离心式 轴流式 混流式 贯流式 容积式----回转式----罗茨式 叶式 螺杆式 滑片式 往复式----活塞式 柱塞式 隔膜式 2. 按工作压力：通风机：P ≤0.015MPa(15000Pa) 鼓风机：0.015MPa(15000Pa ＜P ≤0.35MPa(350000Pa) 压缩机：P ＞0.35MPa(350000Pa) 3. 按用途：很多。 4-2X79 AF 烧结风机 AF 烧结风机 GY4-73 GY6-40引风机 SJ 烧结风机 Y5-48锅炉引风机 地铁风机 电站轴流风机 电站一次风机 对旋轴流风机 多级离心鼓风机 浮选洗煤风机
高炉风机 高温风机 高压离心风机 矿用风机 矿用局扇 煤气鼓风机 射流风机 手提轴流风机 水泥窑尾风机 隧道风机 污水处理风机 屋顶风机 屋顶风机 无蜗壳风机 箱体风机 箱体风机 消防风机 诱导风机 圆形管道风机 矩形管道风机 二． 风机的结构： 风机的主要零部件： 离心风机：叶轮，进风口，机壳，电机，底座，传动组， 轴流风机：叶轮，进口导叶，出口导叶，导流锥，风筒，集流器，电机，支架，传动组，
混流风机：离心式混流，轴流式混流 前向叶轮后向叶轮径向叶轮前向多翼叶轮 轴流风机叶轮混流风机叶轮 三．风机常用术语： 风机标准进口状态：一个大气压，20℃，湿度50%，空气的密度为1.2kg/m3 风机进口状态：大气压力，温度，湿度， 介质的种类，性质。风机常用的介质是空气。注意介质的附着性，磨损性，腐蚀性。 流量Q（风量）：指风机进口工况的流量，m3/s或m3/h. 全压P（总压）：指风机进口至出口的总压升。Pa。 静压Ps：指风机进口至出口的静压升。Pa.。 动压Pd：风机出口处的平均速度相对应的压力。Pa.。 风机转速n：指叶轮的转速。rpm或r/min。 风机消耗的功率：指风机克服一定的压力输送一定量的气体所需要的功率。kw。对应的是电机的输出功率×传动效率。 风机轴功率N轴（kw）=P(Pa)×Q(m3/h)/3600/（η风机×η传动）/1000×100%；η传动=0.95-0.98。 风机所需功率N（kw）=k×N轴（kw） k------ 四． 型式检验： 1.出厂检验：同下 2.通风机的空气动力性能试验：
离心通风机选型及设计 1.引言…………………………………………………………………… .(1) 2.离心式通风机的结构及原理 (3) 2.1离心式风机的基本组成 (3) 2.2离心式风机的原理 (3) 2.3离心式风机的主要结构参数 (4) 2.4离心式风机的传动方式 (5) 3离心风机的选型的一般步骤 (5) 4.离心式通风机的设计 (5) 4.1通风机设计的要求 (5) 4.2设计步骤 (6) 4.2.1叶轮尺寸的决定 (6) 4.2.2离心通风机的进气装置 (13) 4.2.3蜗壳设计 (14) 4.2.4参数计算 (20) 4.3离心风机设计时几个重要方案的选择 (24) 5.结论 (25) 附录 (25)
引言 通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 通风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心通风机，结构已比较完善了。 1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25％，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。 1935年，德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。 按气体流动的方向，通风机可分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。 离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。 离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。 叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同，叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜；径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片；后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。 前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高；径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。 为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。 轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100毫米左右，大型的可达20米以上。
离心通风机选型及设计 1.引言?????????????????????.(1?) ???? 2.离心式通风机的结构及原理????????????...?..(?3)?离心式风机的基本组成??????????????????(3) 离心式风机的原理 ????????????????????(3) 离心式风机的主要结构参数 ????????????????(4) 3 离心风机的选型的一般步骤?????????????????(5) 4.离心式通风机的设计????????????????????(5) 通风机设计的要求????????????????????(5) 设计步骤 ????????????????????????(6) 4.2.1叶轮尺寸的决定????????????????????(6) 4.2.2离心通风机的进气装置?????????????????(13) 4.2.3蜗壳设计???????????????????????(14) 4.2.4参数计算???????????????????????(20) 离心风机设计时几个重要方案的选择?????????(24) 5.结论???????????????????????????(25) 附录????????????????????????????(25)
引言 通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。 通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方 向的不同，叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜；径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片；后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。 前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高；径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。 为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。 轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100 毫米左右，大型的可达20 米以上。 小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁 或天花板上；大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上，数目一般为2～24。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为10°～45°，安装角越大，风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。 斜流通风机又称混流通风机，在这类通风机中，气体以与轴线成某一角度的方向进 入叶轮，在叶道中获得能量，并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点，流量范围和效率均介于两者之间。 横流通风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮，然后穿过叶轮内部从另一侧排出，气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下，它的尺寸小、转速低。 与其他类型低速通风机相比，横流通风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择，而不影响气体的流动状态，气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长，适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。 通风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指通风机的输入功率，即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90％。 通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低 电能消耗；用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机；降低通风机噪声；提高排烟、排
AN系列静叶可调轴流风机(成都电力机械厂) AN系列静叶可调轴流风机（以下简称AN风机），其工作原理是介质沿着叶轮子午面的流道方向急剧收敛、加速，从而获得动能，并通过下游的后导叶和扩压器，使大部分动能转换成为静压能的轴流式通风机。 AN风机具有结构简单，安全可靠性高、耐磨性好、抗高温能力强等特点。是电厂、冶金、矿山、水泥等行业风机中最理想的选择之一，目前已有超过两千台AN风机在世界各地运行，新技术的研发始终跟随用户需求的变化持续进行。 适用范围 AN风机安装形式分卧式和立式，特别适用于含有粉尘或腐蚀性的大流量气体，可在20-200oC度 的高温度下运行。 AN风机可用作于： 1.发电机组的锅炉引风机。这也同样适用于增设烟气脱硫和脱硝系统而增加压力后的合并引风机。 2.发电机组烟气脱硫（FGD）及一氧化氮净化装置（DENOX）的增压风机。 3.在钢铁冶炼行业用于脱硫增压风机。 4.在铁矿烧结和制粒装置中作冷却、排气、除尘通风机。 5.在钢厂和铸造车间可用于排尘转换装置。 6.在水泥工业中可用作排烟和除尘用通风机。 7.还可用于需要处理或控制大流量空气、工艺用气或废气的所有其他场所。 为了精确地满足顾客所需要的工况参数，按照R40的数列等级，我们可以提供叶轮外径从1300 至5000mm中若干
等级的风机供顾客选择。 在工程项目中，如果知道流体流量、密度和需要的全压，就可以推断出比压能。同时可以依据的比压能和流体流量的交叉点判断运行点是否落在AN风机范围内，即选择的风机是否合适。 性能特点和控制 AN系列风机的性能特性能够最大限度地满足用户的运行要求。当利用下面的图表确定叶轮直径和转速以后，将从我们的数据库中选择合理的变量组合（叶片数量、叶形、安装角，后导叶叶形及安装角等），从而保证AN风机的工作点在满负荷（100%）运行时，位于性能曲线图的最高效率区域内。 叶轮吸入流量的无级变化是通过旋转安装在叶轮上游的前导叶角度而精确实现的，这可以保证流体流量始终与不断变化的工况负荷相匹配。 大部分AN风机是在定转速下，采用前导叶进行调节的，前导叶角度调节范围非常广 (-75o ~30 o)，所以其性能足够覆盖用户所需的全部运行范围。 当然，如果特殊情况下要求风机在很宽的范围都能达到非常高的运行效率，比如负荷调节范围较宽的电厂，且长期在低负荷状态下运行，那么双速（双速电机或双速齿轮箱）和调速（变频电机、汽轮机驱动）风机将能够展示其优秀的节能经济性。 AN风机最独特的设计特点是装设性能稳定装置KSE，这很好地解决了常规轴流风机的使用范围受失速线限制的问题。当运行点进入常规轴流风机失速线上方而不能稳定运行时，AN风机主流道叶片顶部所产生的反向气流将流经KSE装置重新进入主流道拓宽了风机的工作范围，从而避免了因叶轮主流道内产生的气流往返流动而导致的喘振危害，将风机喘振区域变成了稳流区。 性能曲线图上的绿色区域表示了AN风机单台和并联运行时，稳定工作区由此扩大了的范围。在一定条件下，单台AN风机装上KSE后，从原理论失速线向上直到+30 °性能曲线之间的区域都能稳定运行。 运行效率
关于离心风机的设计方案有以下几种： 一、叶片型式。常见风机在必定转速下，后向叶轮的压力系数中Ψt较小，则叶轮直径较大，而其功率较高；对前向叶轮则相反。 二、风机传动方法。如传动方法为A、D、F三种，则风机转速与电动机转速一样；而B、 C、E三种均为变速，描绘时可灵敏挑选风机转速。通常对小型风机广泛选用与电动机直联的传动A，，对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方法 D、F传动。对高温、多尘条件下，传动方法还要思考电动机、轴承的防护和冷却疑问。 三、蜗壳外形尺度。蜗壳外形尺度应尽能够小。对高比转数风机，可选用缩短的蜗形，对低比转数风机通常选用规范蜗形。有时为了减小蜗壳尺度，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度计划，此刻选用出口扩压器以进步其静压值。 四、叶片出口角。叶片出口角是描绘时首先要选定的首要几许参数之一。为了便于使用，咱们把叶片分类为：强后弯叶片(水泵型)、后弯圆弧叶片、后弯直叶片、后弯机翼形叶片；径向出口叶片、径向直叶片；前弯叶片、强前弯叶片(多翼叶)。表1列出了离心风机中这些叶片型式的叶片的出口角的大致规模。 五、叶片数。在离心风机中，添加叶轮的叶片数则可进步叶轮的理论压力，由于它能够削减相对涡流的影响(即添加K值)。可是，叶片数目的添加，将添加叶轮通道的冲突丢失，这种丢失将下降风机的实践压力并且添加能耗。因而，对每一种叶轮，存在着一个最佳叶片数目。详细断定多少叶片数，有时需依据描绘者的经历而定。 六、全压系数Ψt。描绘离心风机时，实践压力总是预先给定的。这时需求挑选全压系数Ψt。 离心风机的用处不一样，其要求也不一样，如公共建筑所用的风机通常用来作通风换气用，要求必须要低噪声，多翼式离心风机具有这一特色；而需求大流量的离心风机通常为双吸气型式；对一些高压离心风机，比转速低，其对应的损失率通常较大。 离心风机的设计方案和容积流量、全压、作业介质及其密度有关，有时还要考虑布局上的需求和特殊需求等。离心风机的设计要满足所需流量和压力的工况点应在最高功率点邻近；最高功率值要尽量大一些，功率曲线平整；压力曲线的安稳工作区间要宽；风机布局简略，技术性好；材料及附件挑选便利；有满意的强度、刚度，作业安全可；作业安稳，噪声低；调理性能好，作业适应性强；风机尺度尽可能小，重量轻；操作和保护便利，拆装运送简略易行。 关于离心风机的以上要求要全部满足，通常是不可能的。在气动性能与布局(强度、技术)之间往往也有对立，因此优化设计者要具体问题具体分析，解决主要矛盾。转自https://www.doczj.com/doc/d916320944.html, 版权所有
离心通风机的设计 已知条件：风机全压P tf =2554 Pa,风机流量q v =5700 m 3/h, 风机进口压力P in =101324.72Pa 风机进口温度t m =25°C 空气气体常数R=287J/ ㎏×k 风机转速n=2900r/min 1.空气密度ρ ()()33in 1847.16.3027328732.133*760273m kg m kg t R P in =??????+=+=ρ 2.风机的比转速 432.154.5???? ??=iF in v s q n n ρρ 4325541847.12.13600 5700290054.5??? ?????=s n =55.73 3．选择叶片出口角A 2β A 2β=?35 由于比转速较小，选择后弯圆弧叶片。 4．估算全压系数t ψ []210439.1107966.23835.02523??-?+=--s A t n βψ []273.5510439.135107966.23835.0253???-??+=-- =0.873
5．估算叶轮外缘圆周速度2u s m s m p u t tF 772.70873.0187.1212554212=??==ρψ 6. 估算叶轮外缘出口直径2D m m n u D 462.029001416.3772.70606022=?? ? ????==π 选择2D =0.46m ，相应地s m 85.692=u 7. 计算风机的t ψ、?、s D 、σ 884.085.691847.1212554u 21p 2 22tF t =??==ρψ 136.085.6946.045700/3600u D 4q 22 22v =??==ππ ? 611.20.136884.0993.0993 .0412141t s =?==?ψD 405.0884.0136.04321 43t 21===ψ?σ 8.确定叶轮进口直径0D ????? ? ??+=2 004d c q D v π 选择悬臂式叶轮，d=0,参考表3-11a 选0c =30s m ；
https://www.doczj.com/doc/d916320944.html, 轴流风机机翼型叶片参数化建模方法 马静王振亚 同济大学汽车学院上海（201804） Email:basei@https://www.doczj.com/doc/d916320944.html, 摘要：本文通过创建翼型模板，结合Matlab与UG软件,探讨了风机翼型叶片参数化建模的方法，给出了翼型中线为圆弧时的翼型坐标算法、各截面安装角和站位的处理方法以及Matlab实现程序。并提出了叶片在UG建模时应注意的问题。文中提出的方法，减少了风机建模的工作量，缩短了风机CFD前处理周期，提高了风机流场CFD分析计算的效率和质量。关键词：叶片；参数化设计；UG；Matlab 1. 前言 随着CFD技术的迅速发展，对风机流场计算分析的要求越来越多。风机仿真计算的前期工作量相当大，主要表现在机翼型叶片的建模，其中包括风机叶轮的机翼型叶片，机翼型前导流叶片和叶轮后的止旋片建模。通常在UG软件中输入大量的翼型坐标点是相当麻烦的，而使用*.dat文件导入这些数据的方法要方便的多，但是对不同的叶片计算截面采用*.dat文件手工导入翼型坐标点的工作量仍然非常大，并且修改起来也不方便。通过分析可知，叶片不同计算截面的翼型曲线是相似的，同种翼型只因弧长以及中线形状不同而不同，因此完全可以考虑采用参数化建模的设计方法。采用这种方法可以缩短建模时间，节省大量的工作量，且所建的模型也易于修改。因为在对风机流场进行CFD分析计算时改变风机叶片翼型是对风机模型的重大修改需要花费大量的时间，有了这种方法可以较轻松的完成修改。本文就是基于这种思想，介绍了用Matlab与UG两个软件结合进行风机叶片参数化建模的方法，本方法利用Matlab强大的数据处理能力处理翼型离散点[1]，用UG强大的三维曲面建模能力构建叶片复杂曲面。 2. 翼型离散点的参数化处理 2.1 翼型模板的建立 翼型模板的建立是实现参数化设计的第一步，建立翼型模板库是一个积累的过程，需要将每次用到的翼型和收集到的有价值的翼型参数通过手工输入，建立起翼型模板库，在进行风机叶片建模时就可以非常方便的从翼型模板库里直接调出所需要的翼型。 在Matlab中可以通过一个两列矩阵建立起翼型模板，第一列输入原始翼型的/x l值，第
离心风机包括有蜗壳离心风机（Housed centrifugal fan）和无蜗壳离心风机（Unhoused centrifugal fan）。一般常用的是有蜗壳离心风机，所以名称中“有蜗壳”就被省略掉了。无蜗壳风机的全称是无蜗壳离心风机，在不同的场合也被称作插入风机（Plug fan）或静压箱风机（Plenum fan）。 图1. 有蜗壳离心风机和无蜗壳离心风机 离心风机罩个蜗壳，是为了增加其静压压头和高压段的风机效率。笼统地说，有蜗壳离心风机拿掉蜗壳后，大部分风量范围（高压区）的静压压头要低于有蜗壳的离心风机，高压区的风机效率也因此低于有蜗壳的离心风机。而一部分风量范围（低压区）的静压压头要高于有蜗壳的离心风机，低压区的风机效率也高于有蜗壳的离心风机。去掉蜗壳后，离心风机的最大风量也有所增大。 鉴于离心风机的这一特性，对离心风机的叶轮进行特殊设计，就获得了高效率的无蜗壳离心风机。 图2. 有蜗壳离心风机的出口风速分布 有蜗壳离心风机的出口风速是有方向且不均匀的。如果在其静压复得尚未完全完成阶段就遇到风道转向，会产生较大的能量损失。如果把无蜗壳离心风机放在这个风向转向处，就可以完全避免这个能量损失。这就是为什么无蜗壳离心风机作为机柜的地板抽风机被大量应用于数据中心的原因。 无蜗壳离心风机的另一个主要应用是组成风机群（Fan wall）。用多台无蜗壳离心风机来取代一台大口径离心风机或轴流风机。
大口径的离心风机和轴流风机的转速不可能很高，因此产生的噪声也往往是低频噪声。低频噪声的消声是十分困难的。影剧院，高级宾馆，高档写字楼都要花费大量的资金来消除这些难以消除的低频噪声。 无蜗壳离心风机群（Fan wall）的出现，使这个空调行业最棘手的问题迎刃而解了。 图3. 无蜗壳离心风机群 无蜗壳离心风机一般采用与电机直连的方式。因此不但避免了皮带传递能耗，也节省了皮带损耗的运行成本。 对于变风量系统，无蜗壳离心风机多采用EC电机（Electronically Commutated Motor）。其中，高效的IPM（Interior Permanent Magnetic）电机的平均效率高达90%以上。 从理论上说，应该是先有无蜗壳离心风机，后出现有蜗壳离心风机的。有蜗壳离心风机应该说是无蜗壳离心风机的升级版。但随着技术的进步，如今在好多应用中，又回到了无蜗壳离心风机，无蜗壳离心风机又成了有蜗壳离心风机额升级版。在好多节能改造工程中，有蜗壳离心风机被撤下，换上了无蜗壳离心风机。 但我们不能就因此而说有蜗壳离心风机过时了。日本最大的AHU（Air Handling Unit）生产商一边号称采用了无蜗壳离心风机，一边又给加上了一个不完整的蜗壳。由此可见，蜗壳的增压作用还是有效的。在一些场合还是不可缺少的。