不同葉片數組合風機的性能分析

 
    根據風機效率的計算公式（3-6）可知，在風機有效功率一致的情況下，風機的效率與風機軸功率成反比關系，而風機的軸功率與風機葉輪葉片所需克服的力矩關系密切，葉片數的多少又將直接影響到葉輪所克服力矩的大小。因此，本文根據各種葉片數組合下的風機內部流場計算結果，提取出了風機各級葉輪所需克服的力矩值，計算了各組合下風機的效率，如圖 5-17 及圖 5-18 所示。
    據圖分析，當風機各級葉片數目變化時，風機各級葉輪要克服的力矩及風機效率都將發生一定的變化。如圖 5-17 所示，在這 11 種葉片數組合下，風機第一級葉輪所受力矩比其他兩級大，相當于后兩級葉輪所受力矩的兩到三倍。第一級葉輪克服了風機轉動過程中所受力矩的大部分，在同等制造條件下，該級葉輪的使用壽命將大大低于其他兩級。且在11種組合中，組合為（24,18,12）時第一級葉輪所受力矩最大，而組合為（18,18,18）時最小。
     當三級葉輪的葉片數相等時，即葉片數組合為（12,12,12）、（18,18,18）、（24,24,24），12 片和 24 片第一級葉輪所需克服的力矩及需克服的總力矩都比 18 片大，效率比 18 片時低 4%左右，而 12 片和 24 片時的效率差距不大。
     如在原風機三級葉輪中任選一級的葉片數變為 18 ，即葉片數組合分別變為（18,24,24）、（24,1,24）、（24,24,18），在這三種組合中，把 18 片葉片的葉輪安裝在第一級上，可減少第一級葉輪所受力矩及三級葉輪所受的總力矩，效率比后兩種高 5%左右，但與風機原組合（24,24,24）效率相當。而組合為（24,18,24）時風機效率最低。
  在有兩級葉輪的葉片數為 18 時，把 24 片葉片的葉輪放在第一級會導致葉輪所受總力矩較大，效率嚴重降低，但如果把它安裝在第二級或第三級，所需克服的總力矩降低，效率增加，組合為（18,18,24）及（18,24,18）時風機的效率接近相等，且比組合為（24,18,18）的效率高 4%左右。
     當三級葉輪葉片數各不相同時，（12,18,24）組合使葉輪所受總力矩減小，效率比原風機組合高 3%左右，而當組合為（24,18,12）時，葉輪所受總力矩在 11 種組合中最大，效率最低。
綜合以上對 11 種組合下風機性能的分析可知，通過改變風機各級葉輪葉片數組合來提高風機的效率是可行的，分析發現原風機的葉片數組合不是最佳組合，將組合變為（18,18,18）后，不但風機的效率可以提高 4%左右，而且風機葉輪的制造難度也大大降低。同樣如果把組合變為（12,18,24）后，風機的效率也能提高 3%左右。
5.3 本章小結
本章計算了三級離心風機在三級葉輪采用不同葉片數組合時的內部流場，分析了風機三級葉輪采用相同葉片數即分別為 12 片、18 片和 24 片時內部流動的異同點，之后分析了當三級葉輪采用不同葉片數，即葉片數遞增和葉片數遞減情況下風機內部流動的特點，最后根據計算結果，得出了各組合下各級葉輪所受力矩曲線圖和效率曲線圖，分析了各葉輪的葉片數對風機內部流動、所受力矩及風機整體效率的影響。