离心风机设计全解
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离心风机设计全解
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一、概述
风机是各个工厂、企业普遍使用的设备之一， 特别是风机的应用更为广泛。锅炉鼓风、消烟 除尘、通风冷却都离不开风机，在电站、矿井、 化工以及环保工程，风机更是不可缺少的重要 设备，正确掌握风机的设计，对保证风机的正 常经济运行是很重要的。
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（7）离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定： 叶轮是风机传递给气体能量的唯一元件，故其 设计对风机影响甚大；能否正确确定叶轮的主 要结构，对风机的性能参数起着关键作用。它 包含了离心风机设计的关键技术－－叶片的设 计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定 叶片出口角β2A。关键技术的设计分析 在设 计离心风机时，关键就是掌握好叶轮叶片出口 角β2A的确定。
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径向出口叶片在我国已不常用，在某些要求耐磨和 耐腐蚀的风机中，常用径向出口直叶片。 离心风机叶轮设计时还必须考虑到比转速与叶片型 式存在一定的关系，故在确定叶片出口角的同时， 必须综合考虑三种叶片型式对压力、径向尺寸和效 率的影响。 正确确定了离心风机叶轮叶片出口角β2A将为叶轮 其它主要几何尺寸的确定奠定了坚实的基础，从而 对整台离心风机的性能起着关键的作用。
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二、设计条件
离心风机设计时通常给定的条件有：容积流量、全 压、工作介质及其密度（或工作介质温度），有时 还有结构上的要求和特殊要求等。 对离心风机设计的要求大都是：满足所需流量和压 力的工况点应在最高效率点附近；最高效率值要尽 量大一些，效率曲线平坦；压力曲线的稳定工作区 间要宽；风机结构简单，工艺性好；材料及附件选 择方便；有足够的强度、刚度，工作安全可靠；运 转稳定，噪声低；调节性能好，工作适应性强；风 机尺寸尽可能小，重量轻；操作和维护方便，拆装 运输简单易行。
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三、设计选择
（1）叶片型式的合理选择：常见风机在一定转速 下，后向叶轮的压力系数中Ψt较小，则叶轮直径 较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。 （2）风机传动方式的选择：如传动方式为A、D、 F三种，则风机转速与电动机转速相同；而B、C、 E三种均为变速，设计时可灵活选择风机转速。一 般对小型风机广泛采用与电动机直联的传动A，， 对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方式D、 F传动。对高温、多尘条件下，传动方式还要考虑 电动机、轴承的防护和冷却问题。
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（3）蜗壳外形尺寸的选择：蜗壳外形尺寸应尽可 能小。对高比转数风机，可采用缩短的蜗形，对低 比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳 尺寸，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案， 此时采用出口扩压器以提高其静压值。 （4）叶片出口角的选定：叶片出口角是设计时首 先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用，我 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 的出口角的大致范围。
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根据叶片出口角β2A的不同，可将叶片分成三种型 式即后弯叶片（β2A<90℃），径向出口叶片 （β2A=90℃）和前弯叶片（β2A＞90℃）。 三种叶片型式的叶轮，目前均在风机设计中应用。 前弯叶片叶轮的特点是尺寸重量小，价格便宜，而 后弯叶片叶轮可提高效率，节约能源，故在现代生 产的风机中，特别是功率大的大型风机多数用后弯 叶片。 现代前弯叶片风机效率，比老式产品已有显著提高， 故在小流量高压力的场合或低压大流量场合中仍广 为采用。
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然而，同时满足上述全部要求，一般是不可能的。 在气动性能与结构（强度、工艺）之间往往也有矛 盾，通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计 者选择合理的设计方案，以解决主要矛盾。 例如：随着风机的用途不同，要求也不一样，如公 共建筑所用的风机一般用来作通风换气用，一般最 重要的要求就是低噪声，多翼式离心风机具有这一 特点；而要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，其泄漏损失的相 对比例一般较大。
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（5）叶片数的选择：在离心风机中，增加叶轮的 叶片数则可提高叶轮的理论压力，因为它可以减少 相对涡流的影响（即增加K值）。但是，叶片数目 的增加，将增加叶轮通道的摩擦损失，这种损失将 降低风机的实际压力而且增加能耗。因此，对每一 种叶轮，存在着一个最佳叶片数目。具体确定多少 叶片数，有时需根据设计者的经验而定。根据我国 目前应用情况，在表2推荐了叶片数的选择范围。 （6）全压系数Ψt的选定：设计离心风机时，实际 压力总是预先给定的。
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一、概述
风机是各个工厂、企业普遍使用的设备之一， 特别是风机的应用更为广泛。锅炉鼓风、消烟 除尘、通风冷却都离不开风机，在电站、矿井、 化工以及环保工程，风机更是不可缺少的重要 设备，正确掌握风机的设计，对保证风机的正 常经济运行是很重要的。
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（7）离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定： 叶轮是风机传递给气体能量的唯一元件，故其 设计对风机影响甚大；能否正确确定叶轮的主 要结构，对风机的性能参数起着关键作用。它 包含了离心风机设计的关键技术－－叶片的设 计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定 叶片出口角β2A。关键技术的设计分析 在设 计离心风机时，关键就是掌握好叶轮叶片出口 角β2A的确定。
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径向出口叶片在我国已不常用，在某些要求耐磨和 耐腐蚀的风机中，常用径向出口直叶片。 离心风机叶轮设计时还必须考虑到比转速与叶片型 式存在一定的关系，故在确定叶片出口角的同时， 必须综合考虑三种叶片型式对压力、径向尺寸和效 率的影响。 正确确定了离心风机叶轮叶片出口角β2A将为叶轮 其它主要几何尺寸的确定奠定了坚实的基础，从而 对整台离心风机的性能起着关键的作用。
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二、设计条件
离心风机设计时通常给定的条件有：容积流量、全 压、工作介质及其密度（或工作介质温度），有时 还有结构上的要求和特殊要求等。 对离心风机设计的要求大都是：满足所需流量和压 力的工况点应在最高效率点附近；最高效率值要尽 量大一些，效率曲线平坦；压力曲线的稳定工作区 间要宽；风机结构简单，工艺性好；材料及附件选 择方便；有足够的强度、刚度，工作安全可靠；运 转稳定，噪声低；调节性能好，工作适应性强；风 机尺寸尽可能小，重量轻；操作和维护方便，拆装 运输简单易行。
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三、设计选择
（1）叶片型式的合理选择：常见风机在一定转速 下，后向叶轮的压力系数中Ψt较小，则叶轮直径 较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。 （2）风机传动方式的选择：如传动方式为A、D、 F三种，则风机转速与电动机转速相同；而B、C、 E三种均为变速，设计时可灵活选择风机转速。一 般对小型风机广泛采用与电动机直联的传动A，， 对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方式D、 F传动。对高温、多尘条件下，传动方式还要考虑 电动机、轴承的防护和冷却问题。
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（3）蜗壳外形尺寸的选择：蜗壳外形尺寸应尽可 能小。对高比转数风机，可采用缩短的蜗形，对低 比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳 尺寸，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案， 此时采用出口扩压器以提高其静压值。 （4）叶片出口角的选定：叶片出口角是设计时首 先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用，我 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 的出口角的大致范围。
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根据叶片出口角β2A的不同，可将叶片分成三种型 式即后弯叶片（β2A<90℃），径向出口叶片 （β2A=90℃）和前弯叶片（β2A＞90℃）。 三种叶片型式的叶轮，目前均在风机设计中应用。 前弯叶片叶轮的特点是尺寸重量小，价格便宜，而 后弯叶片叶轮可提高效率，节约能源，故在现代生 产的风机中，特别是功率大的大型风机多数用后弯 叶片。 现代前弯叶片风机效率，比老式产品已有显著提高， 故在小流量高压力的场合或低压大流量场合中仍广 为采用。
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然而，同时满足上述全部要求，一般是不可能的。 在气动性能与结构（强度、工艺）之间往往也有矛 盾，通常要抓住主要矛盾协调解决。这就需要设计 者选择合理的设计方案，以解决主要矛盾。 例如：随着风机的用途不同，要求也不一样，如公 共建筑所用的风机一般用来作通风换气用，一般最 重要的要求就是低噪声，多翼式离心风机具有这一 特点；而要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，其泄漏损失的相 对比例一般较大。
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