离心风机的工作原理概述

原创 2020-05-17 11:24  阅读

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  离心风机的工作原理 离心风机的工作原理 (离心式风机的分类 1 、 风机按风压(相对压力)H的大小,可分为: 2 、 高压离心风机P=2940—14700N/m2 (H=300—1500 毫米水柱) 3 、中压离心风机 P=980—2940N/m2 (H=100—300毫 米水柱) 4 、 低压离心风机P 980N/m2 (H100毫米汞柱); 5、 高压轴流风机P=490—4900N/m2 (H=50—500毫米水 柱) 6 、 低压轴流风机P490N/m2 离心风机的工作过程 离心风机主要由叶轮、进风 口及蜗壳等组成(图14- 2)。叶轮转动时,叶道 (叶片构成的流道)内的空 气,受离心力作用而向外运 动,在叶轮中央产生真空度, 因而从进风口轴向吸入空气 (速度为c0)。吸入的空气 在叶轮入口处折转90°后, 进入叶道(速度为c1),在 叶片作用下获得动能和压能。 从叶道甩出的气流进入蜗壳, 经集中、导流后,从出风口 排出 图14-2 离心通风机内气体流动方向 1.出风口 2.蜗壳 3.叶轮 4.扩压管 5.进风口 6.进气室 叶轮的工作原理 ? (一)速度三角形 空气在叶道上任一点 处,有绝对速度c,它是气流与叶轮的相 对速度ω与牵连速度μ的向量和(图14- 3a )。绝对速度 c 与牵连速度 μ 的夹角以 α 表示。相对速度 ω 与牵连速度 μ 的反方 向的夹角以β表示。通常只画出叶片入口 及出口的速度三角形,并以1点表示叶轮 入口; 2 点表示叶轮出口(图 14 - 3b 、 c)。 图3 速度分析及速度三角形 .气流在叶道内的速度分析 b.进口气流速度三角形 c. 出口气流速度三角形 ? 便于计算,作假设如下: (二)基本方程——欧拉方程 ? 1、气体为理想气体,流动没有能量损失,风机功全部转 化为气流能量。 ? 2、叶轮叶片数无限多、无限薄。所以气体在叶道内的流 线与叶片形状一致,气流相对速度ω2的出口角β2与叶片出口 安装角β2A一致。 ? 3、气流是稳定流,其流动不随时间而变化。 ? 当 风 机 流 量 为 Q ( m3/s ) 、 压 力 为 PT∞ N/m2 时 ( PT∞ ——叶片数无限多理论压力),气流则得到的能量 为 N=Q PT∞ (N·m/s) ? 如 风 机 轴 上 阻 力 矩 为 M ( N·m ) 、 角 速 度 为 ω (1/s),)则驱动风机的功为 N? ? P N / m2 ? ? N=Mω (N·m/s) T ? Q ? 根据假设1,驱动风机的功全部转换为气流的能量,则 ? 根据动量矩定律,单位时间内,叶轮中气流对风机的动量 矩的变化,等于外力对此轴线可知,叶道内气体abcd经时间Δt后,移动到efgh。根 据假设3,气流为稳定流,截面abgh内气体动量矩不变。因 而在 Δt 时间内,气体动量矩的变化为面积 abfe 与 dcgh 动量 矩之差,而面积 abfe 与 dcgh 内体质量相等,并等于每秒钟 流过叶轮气体质量乘以时间Δt,即 ? m=QρΔt ? 叶轮入口及出口处的动量矩M1及M2分别为 ? . M1 ? Q??tc1R1 cos?1 M 2 ? Q??tc2 R2 cos? 2 M? M 2 ? M1 ? Q? ?c2 R2 cos ? 2 ? c1R1 cos ?1 ??N ? m ? ?t 单位时间内动量矩的变化为力矩M 或 ? M ? Q ?c2 R2 cos? 2 ? c1R1 cos?1 ??N ? m? g 所以 M? PT? ? ? ? ?c2 R2? cos? 2 ? c1 R1? cos?1 ? Q . 上式为离心通过风机的基本方程,又叫欧拉方程。因略去了 全部损失,所以PT∞称为无穷多叶片时的理论全压。 在上式中, C1u 是叶轮进口处气流绝对速度 C1 在圆周方向的速 度分量。由于叶轮入口处具有切线 ,按速度场作用 规律,气流在进入叶轮时应该存在切向分速。但是空气的粘 性很小,在没有导流器时,可以认为气流是径向进入叶轮的, 即在叶轮入口处, α1=90°, C1=C1r , C1u=0 。代入欧拉方 程,可得: PT∞=ρu2C2u 图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响 (三)轴向涡流 实际上风机的叶片数是有限的,相邻两叶片所形成的叶道占有一定 的空间。当叶轮旋转时,叶道空间随叶片一起转动;而叶道内的气体, 由于自身粘性小,又有惯性,它就有保持其本身方向不变的趋势。由图 14 -4 可见,当叶轮旋转时,叶道内的气体与叶道空间具有相对回转, 转向与叶轮放置方向相反,这就是轴向涡流。轴向涡流使气流出口角β2 与叶片安装角β2A不等且β2β2A ,所以,在叶片数有限时,有: C2u=u2-C2rctgβ2C2u∞ 即 PTPT∞ 或 PT=μPT∞ 式中 ?? C P T ? 2u ? 1 P C2u? T? ? μ称为环流系数或压力减少系数。可见,当叶片数有限时,因 C2uC2u∞,故理论压力相应减少。 三、离心风机的功耗及效率 1、有效功率Ne 有效功是指气流通过风机时从叶轮取得的能量。单位 容积流量通过风机后增加的能量为全压P(N/m2),若流量为Q,则风 机的有效功率即输出功率为 Ny ? PQ ?kW 1000 ? 2、轴功率N 轴功率就是风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η 则: N ? Ny ? 3、电机功率Nm Nm ? K N Nm ? K ?m PQ ?kW ? 1000 ??m K——电机容量储备系数,其值可按表14-2选取。 式中 ηm——风机传动效率 电动机容量储备系数 风机轴功率N(kW) 电机容量储备系数 K 风机轴功率N(kW) 电机容量储备系数 0.5 1.5 2-5 1.2 0.5―1 1.4 1-2 1.3 5 1.15 K 四、离心

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