离心风机的应用领域、设计方案与技术分析

文章发布日期   2024-12-20 13:57:37   发布于   行业资讯   发布人 小编

离心风机的设计通常需要综合考虑多个关键条件,包括体积流量、全压、工作介质及其密度(或者工作介质的温度)、结构方面的具体要求以及一些特殊要求等。


在离心风机的设计要求中,大多涵盖以下几个重要方面:首先,要确保满足所需流量和压力的工作点尽量处于高效点的附近区域,这样才能保证风机在运行时具有较高的效率;其次,风机的效率值应尽可能地大,并且效率曲线要相对平整,以保证在不同工况下都能较为稳定地保持较高效率;再者,压力曲线需具备稳定且较宽的工作范围,以适应不同的工作条件;从结构上看,风机应具有简单的结构设计,同时具备良好的工艺性,便于生产制造;在材料及附件的选择上,要保证选择的便利性,并且材料应具有足够的强度和较高的刚度,从而使风机在工作时安全可靠;运行过程中要保持稳定,产生的噪音需控制在较低水平;调节性能要好,能够适应不同的工作需求,具有较强的工作适应性;此外,风机的尺寸应尽可能小,重量要轻,以减少安装空间和运输成本;操作和维护要方便,同时在拆卸和运输时也应较为便捷。


然而,在实际设计中,气动性能与结构(包括强度和工艺等方面)之间常常会出现矛盾。这就要求设计师能够对这些矛盾进行协调处理,重点解决其中的主要矛盾。而解决主要矛盾的关键在于设计师要选择合理的设计方案。因为风机的用途各不相同,所以其具体要求也存在差异。例如,在公共建筑中使用的风机,通常主要用于通风换气,在这种情况下,一般较为重要的要求是低噪音,而多翼离心风机恰好具备这一特点,能够较好地满足需求;对于那些需要较大流量的离心风机,一般会采用双吸式风机的设计;而对于一些高压离心风机而言,其泄漏损失在总损失中所占的相对比例通常较大。


在离心风机的设计过程中,以下几个重要方案的选择至关重要:


  1. 叶片类型的合理选择:对于常见的风机,在一定的转速条件下,后倾叶轮的压力系数 Ψt 相对较小,相应地,叶轮直径会较大,但效率较高;而前倾叶轮的情况则与之相反。
  2. 风机传动方式的选择:传动方式主要有 A、D、F 三种类型,这三种传动方式下风机的转速与电机转速相同;另外还有 B、C、E 三种传动方式,它们都属于变速传动方式,在设计时可以根据实际需求灵活选择合适的风机转速。一般来说,小型风机广泛采用与电机直接连接的 A 传动方式;而对于大型风机,有时皮带传动并不适用,更多会采用 D、F 传动方式。在高温、多尘等特殊工作条件下,选择传动方式时还需要充分考虑对电机和轴承的保护以及冷却措施,以确保风机的正常运行。
  3. 蜗壳形状尺寸的选择:蜗壳的形状尺寸应尽可能地小,以减少风机的体积和成本。对于高比转数风机,可以采用缩短蜗形的设计;而低比转数风机一般采用标准蜗形。有时,为了进一步缩小蜗壳的尺寸,还可以选择蜗壳出口速度大于风机进口速度的方案,此时需要配备出口扩压器,以提高其静压值,保证风机的性能。
  4. 叶片出口角的选择:叶片出口角是离心风机设计中首先要确定的主要几何参数之一。为了便于实际应用,我们将叶片大致分为以下几类:强后弯叶片(水泵型)、后弯弧叶片、后弯直叶片、后弯翼叶片;径向出口叶片、径向直叶片;前弯叶片、强前弯叶片(多翼叶片)。表 1 中详细列出了离心风机中这些不同叶片类型的叶片出口角的大致范围,可供设计时参考。
  5. 叶片数量的选择:在离心风机中,增加叶轮的叶片数量理论上可以提高叶轮的理论压力,这是因为增加叶片数量可以减少相对涡流的影响(也就是增加 K 值)。但是,叶片数量的增加会导致叶轮通道的摩擦损失增大,从而降低风机的实际压力,并且会增加能耗。因此,对于每个叶轮来说,都存在一个较为合适的叶片数量。在实际设计中,有时需要根据设计师的经验来最终确定叶片的数量。根据我国目前的实际应用情况,表 2 中推荐了叶片数量的合理选择范围,为设计师提供了一定的参考依据。
  6. 全压系数 Ψt 的选择:在设计离心风机时,实际所需的压力通常是预先给定的。在这种情况下,就需要选择合适的全压系数 Ψt。全压系数的大致选择范围可以参考表 3,设计师可以根据具体的设计要求和工况条件,在这个范围内进行合理选择。
  7. 确定离心叶轮进出口的主要几何尺寸:叶轮是离心风机中唯一将能量传递给气体的部件,因此叶轮的设计对风机的性能有着至关重要的影响。能否正确确定叶轮的主要结构参数,对风机的各项性能参数起着关键作用。这其中包括离心风机设计的关键技术 —— 叶片设计。而叶片设计的关键环节在于如何准确确定叶片的出口角 β2A,这一参数的合理选择直接关系到风机的性能优劣。