葡京赌场真人平台离心风机的工作原理演示幻灯

原创 2020-06-09 23:22  阅读

  离心风机的工作原理演示幻灯片_实习总结_总结/汇报_实用文档。离心风机的工作原理 1 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

  离心风机的工作原理 1 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 2 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 3 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)。 4 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 5 ? 便于计算(,二作)假设基如本下方:程——欧拉方程 ? 1、葡京赌场真人平台气体为理想气体,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 ? NP=TMωNQ(NN/·m2m /s) ? 根据假设1,驱动风机的功全部转换为气流的能量,则 6 . ? 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 Qtc1R1 cos1 M 2 Qtc2R2 cos2 M M2 M1 t Qc2R2 cos2 c1R1 c os1 N m 7 . 单位时间内动量矩的变化为力矩M 或 M Q g c2 R2 cos 2 c1R1 cos1N m 所以 PT M Q c2R2 cos2 c1R1 cos1 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 8 图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响 9 10 (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 PT C2u 1 P C T 2u ? 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。 11 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 N K m Nm K PQ 1000 m k W 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 12 电动机容量储备系数 风机轴功率N(kW) 0.5 0.5―1 1-2 电机容量储备系数 K 1.5 1.4 1.3 风机轴功率N(kW) 2-5 5 电机容量储备系数 K 1.2 1.15 13 四、离心风机的性能曲线 ? 风机的基本性能参数为流量Q、风压P、轴功率N及效率η。这些 性能参数均受风机转速的影响。当风机转速一定时,风压、功率 及效率与流量之关系曲线,称为离心通风机的性能曲线。 ? (一) 理论性能曲线 在绘制理论性能曲线时,不考虑能量损失。 ? 当叶片无限多时,风机的理论压力为PT∞。由图14-3c可知: ? C2u=u2-C2rctgβ2 代入 PT∞=ρu2C2u式得: 因为 ? PT u2 2 1 C2r u2 ctg2 ? ? 所以 Q=πD2b2C2r PT u22 1 Q D2b2u2 ctg2 14 式中 D2——叶轮外径 b2——叶轮外径处叶片宽度 在叶片无限多时,气流出口角β2 等于叶片安装角β2A 。一台风机 若转速不变,则u2、D2、b2、β2A均为常数,则有: PT∞=A-BQ 图14-5 风机的理论性能 曲线 风机的理论性能 曲线(N-Q) 因A、B为常数,所以PT∞与Q 成线性关系。对前向叶片,β2A90°, ctgB20,B为负 图14-5 风机的理论性能 曲线 风机的理论性能 曲线 值,故PT∞因Q的增加而增加(图);径向叶片β2A=90°,ctgB2=0, B=0;后向叶片,β2A90°,ctgB20,B为正值,故PT∞因Q的增加 而减少。 图14-7 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响 n=常数;β<90° 因假定无能量损失,所以风机轴功率N与压力和流量之乘积成正比因 而可得三种叶片的功率消耗与流量的关系曲线 (图)。由图可见, 前向叶片在流量增大时,功耗剧增,而后向叶片在流量增加时,功 耗增长较缓。 在叶片数有限时,风机理论压力将减少。对一定的叶轮,可近似 地认为环流系数μ为常数,则风机的理论性能曲线 (PT∞-Q)将 变为另一条直线是后向叶片的理论性能曲线 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响 n=常数;β<90° 16 (一) 图 实际性能曲线(P-Q)后向叶片,n=常数 实际性能曲线 实际上风机有能量损失,如果只考虑流动损失,则在给 定转速下的实际性能曲线所示。由于未考虑泄漏 损失及轮阻损失,它与实际情况有一定出入。 图离心通风机的性能曲线 a.前向叶片风机 b.后向叶片风机 目前还不能用计算的方法绘制实际性能曲线。所以离心风机的性能 曲线者是根据试验数据绘制的。由风机试验可测出各工况点的流量Q、 全压P及轴功率N并算得效率 。以流量Q为横坐标所得 P-Q、N-Q、 η-Q等关系曲线即为风机的实际性能曲线 实际性能曲线(P-Q)后向叶片,n=常数 图14-9 离心通风机的性能曲线 a.前向叶片风机 b.后向叶片风机 17 五、叶片形状 ? 风机叶片形状可分为直叶片和曲叶片;按叶片出口安装角可分为前 向(β2A90°),径向(β2A=90°)及后向(β2A90°)叶片三类,对 应的风机叶轮称为前向、径向和后向叶轮。常用的叶轮形式如图14-10 所示。 图14-10 常用叶轮形式 a.前向叶片 b.多叶式前向叶片 c.径向曲叶片 d.径向直叶片 e.后向曲叶片 f.后向直叶片 18 (一)叶片形状对风机性能的影响 叶片形状影响出口安装角β2A的大小, 因而也影响在叶轮出口处气流绝对速度C2 的大小(图14-11)。C2不同, 则风机性能也有较大差异。 ? 图11 叶片出口角β2A对叶轮 出口速度C2的影响 ? (D2、 n、u2相等) ? a.前向叶片(β2A>90°) b. 径向叶片(β2A=90°) c.后 向叶片(β2A<90°) ? 1 、 由 式 PT∞=ρu2C2u 可知,C2u愈大,则风机的 压 力 愈 高 。 由 图 14 - 11 可 见,在叶轮直径相同、转速 相同、流量相等时,前向叶 轮风机压力最高,径向次之, 而后向最低。 图14-11 叶片出口角β2A对叶轮出口速度C2的影响 (D2、 n、u2相等) a.前向叶片(β2A>90°) b.径向叶片(β2A=90°) c.后向叶片(β2A<90°) 19 2、随流量的增加,前向叶轮风机功耗剧增,有超载的可能, 称为过载风 机,后向叶轮则有功率不易过载的优点。 3、因C2大,前向叶轮出口处气流动压大,但风机出风口处气流 动压较小,所以叶轮出口动压中的一部分将在蜗壳中通过扩压转 化为静压,扩压损失大,而后向叶轮扩压损失小。另外前向叶轮 叶道短、断面变化大,其叶道内的流动损失也大于后向叶轮,故 后向叶轮效率高,前向叶轮效率低,径向叶轮则在两者之间。 4、 前向叶轮噪声较大。 5、从工艺观点看,直叶片制作简单,但径向直叶片冲击损 失大、效率低。 (一) 各种叶轮的应用 1、后向叶片风机效率高、噪声小、流量增大时动力机不易超 载,因而在各种大、中型风机中得到广泛应用。它的缺点是在相 同的风量、风压时,需要较大的叶轮直径或转速,另外叶片容易 积尘,不适于作排尘风机。 20 2、前向叶片风机效率较低、噪声大,但在相同风压、风量 时,风机尺寸小,转速低。因而它用于高压通风机 (P=7850-9810Pa)以及要求风机尺寸小的场合。在移动 式农业机械中由于要求风机的尺寸较小,因此常采用前向叶 片的中、高压风机。 3、多叶式离心通风机都用前向叶片,它的特点是轮径比 (D1/D2)大、叶片数多,叶片相对宽度较大,因而用较小 的尺寸可得较大的压力和流量,且噪声较低,但效率也低。 农业机械中的一些小型风机如小型植保机械上,常采用多叶 式风机。 4、径向直叶片风机的压头损失大,效率低,但形状简单、 制作方便。当风机效率不作为主要考核指标时,它常被用作 低压风机。另外,后向直叶片风机效率较径向直叶片风机高, 制造也比较简单,适用于动压低、静压与动压比值较高的场 合,一般用于中、低压风机,应用较多。 21 ? 离心叶轮的进口角直接影响风机的风量,出口角 会影响风机的压力,从现有的风机资料看出口角 在40度左右效率较高,如风机转速和直径没定的 线度附近。设计时有两个 参数选取比较重要,一个是叶叶片的进口、出口 处直径比d1/d2,另一个是c2r/u2,都会影响风机 的性能好坏,设计时可以参照一下现有性能优秀 的叶轮。 ? 是的,c1r/u1也重要的,定了d1/d2和c2r/u2,进 出口气流角度是可以计算了,进口角当然是尽量 减少气流的冲击损失为佳 ? 一般进口角设计β1等于βA1即冲角为0是最佳的 ? 但有时为了保证风机的风量,把进口安装角增加 2--3度 22 ? 风机叶轮的设计通常很复杂,一般老说他们在设 计中的时候根据主要参数,通过模板来进行设计。 ? 先做可调安装角的叶轮进行试验,试验合格后, 再把叶片的各项参数定下来。 ? 空气动力学的大多教程和材料里面没有讲风机设 计. 翼形的设计是有的,但是飞机用的翼形和风机的翼 形区别很大. 用计算流体力学来处理这个问题近年比较流行,但 是坐的也不多.毕竟在高度湍流的流动状态下,和弯 曲复杂的流动区域里,算出来的结果也是很难保证 可靠.再者就是内部空间复杂要划分网只能用非结 构网格,对机器的要求又提高了.gambit里面带的 Turbo的工具用起来 方便具体那样划分网格 对模 型的近似度如何,尚难确定。 23 ? 二、基本参数的测定方法 ? 绘制风机的空气特性曲线的基本参数为流量、压力、功耗及效率等。其测定 及计算方法如下。葡京赌场真人平台! ? (一)流量 ? 1、用集流器测流量 集流器有圆弧形和锥形两种型式(图14-28)。器壁上 有孔,可用来测定静压,如果没有损失,则在j-j截面上(图14-27a)动压与 静压相等;如 ? 考虑损失,则可引入一流量系数φ ,因而可算得风筒内气流速度V ? 流量Q V 2 Pdj 2 Psj Q VF 1.414D2 Psj 1.11D2 Psj 4 24 ? 式中 F——风筒在j-j截面处的面积 ? Psj——在j-j截面处测得的静压(N/m2),通常在j-j截面的风筒上,按 四等分开四孔,分别测出静压,然后取平均值即Psj ? φ——流量系数,对圆弧形集流器,φ=0.99;锥形集流器φ=0.98 ? 2、用皮托管测定流量 皮托管结构如图14-29所示。用皮托管可测定管内 某一点的动压力Pd (图14-30),因而可算出该点的气流速度。 ? 为了测出平均流速,可将管道断面分为面积相等的若干个小块,分别测 出每一小面积的中心的动压力Pdi,算出其速度Vi 及平均速度Vp,再求得 流量Q。 ? vi 2 Pdi (m/s) n vi vp i 1 n Q FV p D 2 4 Vp 25 图14-29 皮托管 图14-30 用皮托管测定动压 图14-31 动压测定点 1.矩形管道 2.圆形管道 ? 式 中 F—— 管 道 面 积 (m2 ) ? D——圆形管道直 径(m) ? 矩形管道一般可分为16个 或更多的小矩形面积(图 14-31a),圆形管道一般 可分为五个等面积圆环, 依管道直径的大小在每一 圆环测定2点或4点(图1431b)。各测定点直径分别 为D1=0.316D, D2=0.548D,D3=0.707D, D4=0.837D,D5=0.949D 26 (二)压力 在风筒壁上开孔接上压力计,可测定此断面的静压(图 14-27),也可用皮托管接入压力计测定某一断面的动压或静压,常用V 形管压力计或微压计。测定结果须经换算才能得到风机全压P、静压Ps 及 动压Pd 。换算方式在各种试验装置上不同。 1、动压Pd 则 风机动压Pd为风机出口断面C—C的动压,如已知流量为Q, 2 Pd 2 Vc 2 2 Q Fc ( 1)进气试验装置 因为进风管内的动压是由静压的降低转换而来的, 所以风机静压为出口断面C—C的静压PSC和风机进口断面B—B的全压Pb 之差,而Pb为I—I 断面的全压减去由I—I 断面到B—B断面的压力损失 △P1-b 。因为没有出风管道,所以Psc =0,则: PS =PSC -Pb =-(Ps1 +Pd1 -△P1-b ) 27 ? 式中,Ps1 为线 =|Psl|;又△P1-b 包括进气整 流栅损失及管道摩擦损失,可取△P1-b =0.15Pd1,因为 △Pd1 =φ2 |Psj| ,所以风机静压力为 ? Ps=|Ps1|-0.85φ2|Psj| ? 将测得的Ps1 及Psj代入,即可算出风机静压Ps。 ? (2)排气试验装置 风机静压等于Ⅱ-Ⅱ断面的全压(Ps2 +Pd2)加上断面C-C断面到Ⅱ-Ⅱ断面的压力损失,再减 去C-C断面的动压Pd ,即: ? PS = PS2+Pd2 +△Pc-2-Pd ? 在图14—27 b的试验装置中,△Pc-2 =0.15Pd2,所以: ? PS=PS2+1.15Pd2-Pd 28 将测得的结果代入,可算得风机静压力。如风机出口断面与风 筒断面积相等,则: PS=PS2+0.15Pd2 3、风机全压P P=PS+Pd 4、压力系数 (三)功率 用扭矩测功法或电力测功法可测出风机的轴功 率N。将此轴功率减去风机轴承摩擦功耗,则是风机的水力功 率Nn。水力功率是指风机叶轮对气体作用所消耗的功率。 29

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