轴流以及离心风叶的一些基础知识
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(a)轴流风机(b)离心风机
离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较：①风压曲线：离心的较平缓,风压随风量的变化不大；轴流的较陡,有“马鞍形”驼峰区,风压随风量的变化较大；②功率曲线：在工作区内,离心的功率随风量的增加而增加,因此应闭闸启动；轴流的功率随风量的增加而减少，应开闸启动。
2.风机类型特性曲线Βιβλιοθήκη Baidu
4、通过增加叶尖高、增加叶片数或增加风叶直径来增加轴流风量各有什么特点：a）增加叶尖高能够有效地增加风量，从而降低转速，但是风叶的抗压力变化特性变差；b)增加叶片数能够改善风轮的抗压力特性，但是同风量下转速和功耗要高于通过增加叶尖高方式获得的风量；c）通过增加风叶直径能够明显增加风量和降低转速，抗压力特性曲线没有什么变化，但是往往受到结构高度的限制。
14、平衡出风口的风速能够降低噪音。
15、轴流风叶导风圈采用两边扩口形式能够提高风量。如图所示：
此种形状的导风圈在钣金件上容易实现，在塑料件上则比较困难。
16、导风圈最好位于风叶出风口处，窗机由于结构原因导风圈只能位于风叶的后半部分，故导风圈的长度过长时可能会导致风量降低。
5、前弯后掠形式的轴流风叶能够降低噪音，但是对风量影响不大；对叶片表面打高尔夫球痕能够降低噪音0.5dB（A）左右，对风量影响很小；对叶片外弦边缘进行翻边，能够降低噪音1—2dB（A），对风量影响很小；
6、轴流风机轮毂直径大小以及形状影响到风机效率和风量，轮毂直径变小，风量能够增加，但是风机效率（单位风凉的功耗）变差。
一、风机的性能参数
1、风机工作性能参数
风机的工作性能参数(或称为有因次性能参数)包括风压、风量、功率、效率与转速等。
（1）风压:风机风压系指全压H,单位为Pa,它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压Hs与动压Hv之和。一般通风机在较高效率范围内工作时,其动压约占全压的10～20%左右。
H/H' = (ρ/ρ')( D/D')2(n/n')2
N/N' = (ρ/ρ')( D /D ')5(n/n')3
式中Q、Q'——分别为所要换算的两台风机的风量，m3/s；
H、H'——分别为所要换算的两台风机的风压，Pa；
N、N'——分别为所要换算的两台风机的功率，kw；
D、D'——分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m；
即使同一类型(即相似)风机,各台的工作性能参数也是不相同的,这样,每台风机都有一组个体特性曲线,使用起来不方便,且不能比较不同类型(即不相似)风机的性能。为了减少个体特性曲线的图表数量,根据相似理论得出的无因次系数α、β、γ，对于同一类型的风机都相等。因此,α～Q、β～Q、η～Q曲线代表同一类型风机在各种转速下的性能。这样一组曲线就称为风机的类型特性曲线。同一类型的风机就只有一组类型特性曲线。类型特性曲线也是通过试验方法确定。
9、后向型离心风轮比较适合相对高转速的场合，即转速相对较高时后向型离心风轮的风机效率较高；前向型离心风轮比较适合相对比较低的转速的场合，即转速相对较低时前向型离心风轮的风机效率较高。
10、离心风轮各特征对风机性能的影响：
进风口的直径a应与风轮直径相匹配，可通过公式估算；风轮高度b变大时风量会随之变大，但当b增加到一定数值后，b的增加会带来噪音的急剧变大而风量不再变大；C处形状对风量有较大影响；轮毂（D）的形状和尺寸对风量和噪音都有影响。叶片形状如调整为叶型截面沿轴向进气角不一样，同时对叶片底板补平，则同转速下，风量能上涨10％，噪音下降2—3dB(A)，同时功率会略有降低。但是由于风轮模具结构将由上下分模变为抽芯，模具成本以及制造成本上涨约一倍。
（4）效率:表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率(也称为空气效率或总效率)和静压效率。
（5）转速:系指风机叶轮每分钟的转数,单位为转/分。风机转速改变时,风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。
2、同类型风机性能的关系
风机性能也可用无因次的流量系数,压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似(包括几何相似,运动相似和动力相似),因此,同一类型风机的无因次性能参数相等。即
2、分体室外机由于风阻（风压）较小，故选用三叶或两叶的轴流风叶，以降低风叶的功耗和材料成本。而窗机的室外侧风阻比较大，故多使用五叶或者六叶的轴流风叶，从而增加风压，使风量随风压变化的曲线变的平缓一些。
3、增大轴流风叶的风量通常从三个方面对风轮进行优化：a）叶片的曲率半径。曲率半径对风叶的风量影响存在一个最佳值，即起始阶段风量随曲率半径的增大而增大，但到最大值后风量会随着曲率半径的增大而较少；同时曲率半径对噪音有影响；b)叶片的弦长，对风量有影响，但对噪音影响很小；c）叶片的倾角。
n、n'——分别为所要换算的两台风机的转速，转/分；
ρ、ρ'——分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，kg/m3。
上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速,不同空气密度条件下的性能变化的分析。
二、风机特性曲线
1.风机个体特性曲线
通风机在一定的转速下,其风压、功率、效率与流量之间是个函数关系,由于风机工作过程的复杂性,很难从理论上得出这个函数关系的精确数学表示式。因此,实际应用中通常通过实测并用曲线来描述风压、功率、效率与流量之间的关系，这种曲线就称为风机的个体特性曲线。它由全压H～流量Q、静压Hs～流量Q、功率N～流量Q、全压效率η～流量Q和静压效率ηs～流量Q五条曲线组成（如图4-5所示）。每一台通风机都有一组个体特性曲线。
11、对前向型离心风轮叶片采用机翼型则可能会降低噪音；采用不等间距也能构降低噪音，但风道匹配时可能会产生风量不稳（喘振）现象。
12、前向型离心风轮风机特性依赖于风道形状，设计时尽量采用螺旋线性风道，风轮与涡舌之间间隙一般为0.07-0.11的风轮半径。后向型离心风轮风机特性对风道形状的依赖性较低。
13、对离心风轮蜗壳进风口设计时可采用偏心理论，即风道蜗壳上的进风口中心同比风轮中心往低压侧偏移2—3mm，此时风量约提高1％－2％，噪音同时有所降低。原理为尽量保持高压腔的密封性。
（2）风量:指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压,一般均指标准气态下(即大气压力为760mmHg,温度为20℃,湿度为50%,密度为1.2kg/m3 )的数值。风量单位常用有m3 /s , m3 / min , m3 / h。
（3）功率:单位时间内所做的功,单位kw（千瓦）。风机的功率可分为:
7、对部分轴流风叶，风叶前缘曲面对风量和噪音相对很小，如图所示：
对前缘曲面可以切调部分材料以降低成本，对风量和噪音几乎无影响。圆角2处越尖越好，对噪音有改善，但对风量几乎无影响；圆角1处圆角半径大小对风量和噪音影响很小；外缘边缘倒圆角主要出于模具强度和寿命考虑，对风量和噪音影响很小。
8、打水圈的位置对风叶本身风量和噪音几乎无影响，故打水圈设计应该以适合打水为主要目标。
全压有效功率──指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量,它是风机的输出功率,也称为空气功率。
静压有效功率──指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。它是全压有效功率的一部分。
轴功率──电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。
电机功率──考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后,电动机的功率。
三、对轴流风叶以及离心风叶（含前向离心风叶和后向离心风叶）的一些认识
1、各种风轮的风量与风压的关系：a)轴流风叶：风量随风压变化明显，当风压或压力损失增大时风量损失明显，同时功耗增长明显；b）贯流风叶：与轴流风叶类似，风量随风压变化明显，当风压或压力损失增大时风量损失明显，功耗增长明显；同时当风压上升到一定值后，风量接近于零；c）斜流风轮：风量随风压变化比轴流风轮平缓，但比离心风轮差；d）前向型离心风叶：风量随风压变化相对平缓，当风压或压力损失增大时风量损失相对较小；e）后向型离心风叶：风量随风压变化比前向型离心风叶更平缓。
式中α、β、γ——分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；
ρ——空气密度，kg/m3；
D——风机的叶轮外径，m；
U——叶轮周边切线速度，m/s；
H——风机的风压，Pa；
Q——风机的风量，m3/s。
根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为:
Q/Q' = ( D/D')3(n/n')
离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较：①风压曲线：离心的较平缓,风压随风量的变化不大；轴流的较陡,有“马鞍形”驼峰区,风压随风量的变化较大；②功率曲线：在工作区内,离心的功率随风量的增加而增加,因此应闭闸启动；轴流的功率随风量的增加而减少，应开闸启动。
2.风机类型特性曲线Βιβλιοθήκη Baidu
4、通过增加叶尖高、增加叶片数或增加风叶直径来增加轴流风量各有什么特点：a）增加叶尖高能够有效地增加风量，从而降低转速，但是风叶的抗压力变化特性变差；b)增加叶片数能够改善风轮的抗压力特性，但是同风量下转速和功耗要高于通过增加叶尖高方式获得的风量；c）通过增加风叶直径能够明显增加风量和降低转速，抗压力特性曲线没有什么变化，但是往往受到结构高度的限制。
14、平衡出风口的风速能够降低噪音。
15、轴流风叶导风圈采用两边扩口形式能够提高风量。如图所示：
此种形状的导风圈在钣金件上容易实现，在塑料件上则比较困难。
16、导风圈最好位于风叶出风口处，窗机由于结构原因导风圈只能位于风叶的后半部分，故导风圈的长度过长时可能会导致风量降低。
5、前弯后掠形式的轴流风叶能够降低噪音，但是对风量影响不大；对叶片表面打高尔夫球痕能够降低噪音0.5dB（A）左右，对风量影响很小；对叶片外弦边缘进行翻边，能够降低噪音1—2dB（A），对风量影响很小；
6、轴流风机轮毂直径大小以及形状影响到风机效率和风量，轮毂直径变小，风量能够增加，但是风机效率（单位风凉的功耗）变差。
一、风机的性能参数
1、风机工作性能参数
风机的工作性能参数(或称为有因次性能参数)包括风压、风量、功率、效率与转速等。
（1）风压:风机风压系指全压H,单位为Pa,它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压Hs与动压Hv之和。一般通风机在较高效率范围内工作时,其动压约占全压的10～20%左右。
H/H' = (ρ/ρ')( D/D')2(n/n')2
N/N' = (ρ/ρ')( D /D ')5(n/n')3
式中Q、Q'——分别为所要换算的两台风机的风量，m3/s；
H、H'——分别为所要换算的两台风机的风压，Pa；
N、N'——分别为所要换算的两台风机的功率，kw；
D、D'——分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m；
即使同一类型(即相似)风机,各台的工作性能参数也是不相同的,这样,每台风机都有一组个体特性曲线,使用起来不方便,且不能比较不同类型(即不相似)风机的性能。为了减少个体特性曲线的图表数量,根据相似理论得出的无因次系数α、β、γ，对于同一类型的风机都相等。因此,α～Q、β～Q、η～Q曲线代表同一类型风机在各种转速下的性能。这样一组曲线就称为风机的类型特性曲线。同一类型的风机就只有一组类型特性曲线。类型特性曲线也是通过试验方法确定。
9、后向型离心风轮比较适合相对高转速的场合，即转速相对较高时后向型离心风轮的风机效率较高；前向型离心风轮比较适合相对比较低的转速的场合，即转速相对较低时前向型离心风轮的风机效率较高。
10、离心风轮各特征对风机性能的影响：
进风口的直径a应与风轮直径相匹配，可通过公式估算；风轮高度b变大时风量会随之变大，但当b增加到一定数值后，b的增加会带来噪音的急剧变大而风量不再变大；C处形状对风量有较大影响；轮毂（D）的形状和尺寸对风量和噪音都有影响。叶片形状如调整为叶型截面沿轴向进气角不一样，同时对叶片底板补平，则同转速下，风量能上涨10％，噪音下降2—3dB(A)，同时功率会略有降低。但是由于风轮模具结构将由上下分模变为抽芯，模具成本以及制造成本上涨约一倍。
（4）效率:表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率(也称为空气效率或总效率)和静压效率。
（5）转速:系指风机叶轮每分钟的转数,单位为转/分。风机转速改变时,风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。
2、同类型风机性能的关系
风机性能也可用无因次的流量系数,压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似(包括几何相似,运动相似和动力相似),因此,同一类型风机的无因次性能参数相等。即
2、分体室外机由于风阻（风压）较小，故选用三叶或两叶的轴流风叶，以降低风叶的功耗和材料成本。而窗机的室外侧风阻比较大，故多使用五叶或者六叶的轴流风叶，从而增加风压，使风量随风压变化的曲线变的平缓一些。
3、增大轴流风叶的风量通常从三个方面对风轮进行优化：a）叶片的曲率半径。曲率半径对风叶的风量影响存在一个最佳值，即起始阶段风量随曲率半径的增大而增大，但到最大值后风量会随着曲率半径的增大而较少；同时曲率半径对噪音有影响；b)叶片的弦长，对风量有影响，但对噪音影响很小；c）叶片的倾角。
n、n'——分别为所要换算的两台风机的转速，转/分；
ρ、ρ'——分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，kg/m3。
上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速,不同空气密度条件下的性能变化的分析。
二、风机特性曲线
1.风机个体特性曲线
通风机在一定的转速下,其风压、功率、效率与流量之间是个函数关系,由于风机工作过程的复杂性,很难从理论上得出这个函数关系的精确数学表示式。因此,实际应用中通常通过实测并用曲线来描述风压、功率、效率与流量之间的关系，这种曲线就称为风机的个体特性曲线。它由全压H～流量Q、静压Hs～流量Q、功率N～流量Q、全压效率η～流量Q和静压效率ηs～流量Q五条曲线组成（如图4-5所示）。每一台通风机都有一组个体特性曲线。
11、对前向型离心风轮叶片采用机翼型则可能会降低噪音；采用不等间距也能构降低噪音，但风道匹配时可能会产生风量不稳（喘振）现象。
12、前向型离心风轮风机特性依赖于风道形状，设计时尽量采用螺旋线性风道，风轮与涡舌之间间隙一般为0.07-0.11的风轮半径。后向型离心风轮风机特性对风道形状的依赖性较低。
13、对离心风轮蜗壳进风口设计时可采用偏心理论，即风道蜗壳上的进风口中心同比风轮中心往低压侧偏移2—3mm，此时风量约提高1％－2％，噪音同时有所降低。原理为尽量保持高压腔的密封性。
（2）风量:指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压,一般均指标准气态下(即大气压力为760mmHg,温度为20℃,湿度为50%,密度为1.2kg/m3 )的数值。风量单位常用有m3 /s , m3 / min , m3 / h。
（3）功率:单位时间内所做的功,单位kw（千瓦）。风机的功率可分为:
7、对部分轴流风叶，风叶前缘曲面对风量和噪音相对很小，如图所示：
对前缘曲面可以切调部分材料以降低成本，对风量和噪音几乎无影响。圆角2处越尖越好，对噪音有改善，但对风量几乎无影响；圆角1处圆角半径大小对风量和噪音影响很小；外缘边缘倒圆角主要出于模具强度和寿命考虑，对风量和噪音影响很小。
8、打水圈的位置对风叶本身风量和噪音几乎无影响，故打水圈设计应该以适合打水为主要目标。
全压有效功率──指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量,它是风机的输出功率,也称为空气功率。
静压有效功率──指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。它是全压有效功率的一部分。
轴功率──电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。
电机功率──考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后,电动机的功率。
三、对轴流风叶以及离心风叶（含前向离心风叶和后向离心风叶）的一些认识
1、各种风轮的风量与风压的关系：a)轴流风叶：风量随风压变化明显，当风压或压力损失增大时风量损失明显，同时功耗增长明显；b）贯流风叶：与轴流风叶类似，风量随风压变化明显，当风压或压力损失增大时风量损失明显，功耗增长明显；同时当风压上升到一定值后，风量接近于零；c）斜流风轮：风量随风压变化比轴流风轮平缓，但比离心风轮差；d）前向型离心风叶：风量随风压变化相对平缓，当风压或压力损失增大时风量损失相对较小；e）后向型离心风叶：风量随风压变化比前向型离心风叶更平缓。
式中α、β、γ——分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；
ρ——空气密度，kg/m3；
D——风机的叶轮外径，m；
U——叶轮周边切线速度，m/s；
H——风机的风压，Pa；
Q——风机的风量，m3/s。
根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为:
Q/Q' = ( D/D')3(n/n')