改變設計壓力、設計流量和風機轉速

3.2.2改變設計壓力、設計流量和風機轉速
上一部分中比較了改變設計壓力和設計流量情況時所設計風機的無因次性能曲線,總結了風機效率和壓力之間的關系。為了論證設計方法的普適性及效率和壓力關系的正確性,本部分選取不同的設計壓力、設計流量和風機轉速進行風機設計,并對比其無因次性能曲線。
選定設計流量為36000 m3/h,設計靜壓為800Pa,設計動壓為240Pa,風機轉速為1750「pm,因為風機壓力較高,取較大靜壓所乘系數。其余結構參數與上一部分中的軸流風機相同:葉輪直徑和輪穀比分別選取800mm和0.525,風機動葉為9片,風機靜葉為8片。所設計風機無因次性能與之前風機對比如下:通過對比可知,轉速為1750rpm的風機其“效率-壓力系數”散點圖與之前風機同處在一個帶內波動,并且效率與壓力仍成反相關關系。但1750rpm所設計的風機的無因次性能曲線向低效率方向平移,其靜壓系數更高一些,其效率較風機轉速為1640rpm設計的風機較低一些。
由于設計壓力取值較大,使相同半徑截面處,1750rpm設計風機的扭速AC,,變大,根據壓力公式可知,風機壓力會相應增大,所以設計轉速為1750rpm的風機靜壓系數會較高。
在設計風機時,設計流量和風機轉速的增大會使風機的各種損失變大。在葉輪旋轉時,輪穀表面和氣流之間會存在的摩擦損失稱為輪阻損失。輪阻損失功率表達式如下:
f L \P,^ =0.736 fiopco'd' 1 + 5^ (3.11 )I d)式中,為輪阻損失功率,凡是計算系數,P為密度,《為葉輪旋轉角速度,d為葉輪直徑,?為葉輪輪穀寬度。
通過上式可知,當其它結構參數不變的情況下,風機轉速的提高會使葉輪角速度增大,進而增加風機的輪阻損失。風機壓力的增大,也會使風機葉片13面和凸面之間的壓差變大,使葉片的徑向間隙損失變大。另外,設計流量的增大,會使風機的環形壁面損失增加。環形壁面損失是指氣流在流經葉片時,與輪轂和機殼壁面之間的磨擦損失。其損失系數表達式如下:(3.12)Z l-d式中,C?為翼型阻力系數,Z為葉片數目,5為輪轂比,為平均半徑處的葉片安裝角。
在風機結構參數不變的情況下,設計流量增加會使風機的軸向速度增加,根據葉片進口氣流角公式可知,葉輪葉片各截面的進口氣流角會增大,在改進的變環量設計方法中,葉片翼型截面的安裝角就取其進口氣流角,因此氣流流經葉片時的環形壁面損失也會增加。因為各種損失的增加,風機效率降低,所以風機的無因次性能曲線向低效率方向移動。通過以上對各種設計參數所設計的風機氣動性能的對比,可以看出,無論風機設計參數如何改變,其無因次的性能曲線都在一個帶內波動,這可以說明改進的變環量設計方法在不同設計參數下的穩定性和可靠性;軸流風機的壓力和效率成反相關關系;增加風機的設計壓力和轉速,會使風機的損失增加,進而使風機的效率下降。