多翼离心风机设计

三、蜗壳设计方法
• 蜗壳的任务是将离开叶轮的气体导向机壳出口，并将气 体的一部分动能转变为静压； • 为了制造方便，离心通风机的蜗壳采用矩形截面。
多翼离心风机设计
内部培训参考
主讲人：王军 教授
一、多翼式通风机特点
• 应用中有时把尺寸小、低噪声作为 设计时的主要指标。 • 多翼式离心风机的主要特点是：轮 径比大、叶片数目多，相对宽度大 ，而且都是前向叶片，压力系数较 高； • 气流在扩压部分中能量转换时损失 大；叶片短而宽，且弯曲度较大， 气流在叶道中分离严重，因此效率 比较低。 • 通风机最大圆周速度较低，因此运 行时的噪声也低。
a) 过宽叶片 b) 正常宽度叶片 过宽叶轮和正常宽度叶轮的比较

2 通常取叶片宽度 b D2 5
2.3 叶片及流道设计
• 为了制造方便，叶片一般为圆弧形； • 根据气流在叶道内速度变化的情况，叶道可分成：
a)
b)
c)
a)先减速后加速流道:δ>90°，损失大，效率低，目前少采用； b)气流速度基本不变的流道：δ≤90°，气流速度在叶道中基本不 变，相对速度保持不变。常用δ=90°； c)加速流道：流道截面积不断减小，气流不断加速，具有高效低 噪特点。
直径比
栅距
0.8
0.85 叶片数
0.9
0.95
t 0.7 Rk t 1.0 Rk
64 44
85 60
127 89
254 178
2.5 压力系数
• 便于分析，取叶片中心角 90 ， 1 2 90 其进、出口 速度三角形如图所示：
c1 c1r u1 tan 1
2 Rk ( D2 D1 ) 4
z
D2
• 选 t 0.7 Rk ，则 z D2 12.7 1 t [1 D] D 1 • 选 t 1.0 Rk ，则 z 2 8.9 t [1 D]
• 实际应用中为了工艺简化，叶片数不易过多，一般选 z 32 ~ 64 • 常用结果列于表中：
2.6 叶片型线的绘制
• 以叶片中心角 90 ，叶片栅距 t 0.7 Rk 为例进
行说明，如图所示：
a Rk (cos 1 cos 2 ) Rk (sin 1 sin 2 )
• 在叶轮上任意作半径OR与叶轮内、外圆的圆周交于A 及B，自B点作
2
1 1 D OBC 2 D • 与内圆交于O点，然后过B点作角 2 45 ，过
O点作角 1 45 ，再由O点及B点分别做C1和B2 的垂线，两者交于M点，则 MB MC Rk ，即叶片 的圆弧半径，以M点为圆心作圆弧，便得所求的叶片 形状。
• 对于中心角 90的叶片，在 叶轮的外圆圆周上取任意点B， 过B点作角PB 2 2 ，和PB的 垂线MB。以逐步近似法，在MB 上截取不同长度 BM i ，再分别 作角BM iCi ，而M iCi 与内 圆周交于Ci 。 • 若 M i B M iCi 则M i B Rk ，便是 M i 即叶片圆弧 叶片圆弧半径， 中心。
• 多翼离心风机的流量系数
4 DbC1m
式中： D ——叶片入口轮径比 D D1 / D2 b ——叶片相对宽度 b b / D1 • 为了得到较大的流量系数，应当增加 D 。所以叶轮的轮 径比比一般叶轮的大得多，通常取 D 0.8 ~ 0.95 。
2.2 叶轮宽度
• 增加叶片宽度 b 同样使风机的流量系数增加。所以多翼型 叶轮的叶片宽度 b 也比一般叶轮大。 • 但是，叶片宽度也不能过大，否则靠近前盘处将形成较大的 漩涡区或倒流，引起效率的降低。
通风机类型 前弯型离心通风机 后弯型离心通风机
ns
Q P
1 2 3 4
2.7-12
n
3.6-16.6
• 若设计为双吸式则风量按一半 16.6-17.6 单级双进气或并联离心通风 机 计算。 • 估算的比转速 ns 按下表 轴流式通风机 18-36
• 计算周速 u2 • 多翼式通风机的压力系数 P 1 ~ 1.5 范围内。 P u2 P • 确定叶轮外径： 60u2 D2 n
• 按照式 tan 1
D2 D2 c c u 带入，得： 1 1r 1 u2 D1 D1
• 由几何关系有：c2u 2u2
• 多翼式叶轮的压力系数为： u2c2u PT , 2 2 u2 • 实际上由于各种损失使压力系数小于2，一般 P 1.2 ，个别能达到1.4。 • 许多情况下 1 2 90，而且 2 的值变化范围也较大。 当 较小，叶片表现为强前向叶片，其特点是具有加 速叶道，噪声有所降低，效率略有提高。
多翼式叶轮示意图
二、设计
1 2 3
计算周速 叶轮设计 （内、外径、 叶片宽度）
设计要求 估算比转速 （流量、压力、 选用多翼式风机 转速）
4
5
6
叶片设计 （叶片数、 安装角）
蜗壳设计 集流器设计
设计验算
2.1 轮径比及相对宽度
• 估算比转速大小，确定通风机 类型。 比转速 ns Q • 设计要求有风量 和全压 P ，以及转速 n 。
• 多翼式叶轮的叶片大都由金属薄板冲 压而成。为了制造方便，其叶片一般 做成圆弧瓦状。 • 由于多翼式叶轮叶道短，叶片弯曲程 度大，为减小分离损失，一般取： 180 ( 1 2 ) 90 • 根据流体连续性方程有： D1b11 sin 1 D2b22 sin 2 • 如果叶轮进出口相对速度相等，宽度相等。则： D2 sin 1 sin 2 D1 • 为了简化作图和计算常取： 1 2 90 • 则有 D tan 1 2
D1
2.4 栅距和叶片数
• 如图所示，叶片栅距为 t ，叶片圆 弧半径为 Rk 。为了改善叶道内流 动分离，栅距宜小，此时叶片数又 会过多。根据经验一般选取 t (0.7 ~ 1.0) Rk • 由几何关系，有：
t • 若叶片中心角 90