不同風機設計壓力的比較

不同風機設計壓力的比較
在軸流風機的氣動設計中,已知的主要設計參數有通風機全壓/V和流量仏在本文設定的模塊化風機的壓力目標為300~ 1000Pa,在其它設計參數不變的情況下,選取不同設計壓力時,所設計的葉片不同,風機的氣動性能也不同。因為軸流風機壓力中,靜壓占主要成分,所以在此所提到的設計壓力都為設計靜壓。根據壓力目標,在設計800mm風機時,可以選擇低壓、中壓和高壓為設計靜壓,但當800mm風機設計壓力選取過高時,900mm和1000mm的風機壓力也會過高,超出所設定壓力范圍。為了研究不同設計壓力對風機設計的影響,本文分別選取400Pa (低壓)和600Pa (中壓)作為設計靜壓進行風機設計。
選取設計參數為:設計流量21000 m3/h,轉速1460rpm,輪穀比0.45,設計靜壓為400Pa和60C)Pa,按改進的變環(huán)量設計方法進行800mm風機設計,所設風機葉片翼型參數如下表4.2。由翼型參數表可知,兩種葉片五截面的入口角相等,這是因為兩者設計流量相同;設計靜壓為600Pa的葉片,其翼型出口角更大,翼型轉角更大,說明相同半徑處的翼型截面,設計壓力大時,葉片彎曲的更厲害;設計靜壓400Pa的葉片,其葉根和葉頂截面轉角的差值為5.2度,設計靜壓600Pa的葉片為7.3度,這說明設計壓力大時,葉片的空間扭曲也更大。兩種葉片葉根處截面翼型對比如下圖4.8所示。由氣動性能對比圖可知,設計靜壓400Pa的風機,更適合小流量工況,其壓力和效率也低一些。以下是兩種800rnm風機在24000 m3/h流量時的流場對比圖,為了便于觀察風機葉片頂部區(qū)域的流場,以半徑r=380mm截得流場:從流場圖中可以看出,設計靜壓400Pa葉片的吸力面葉頂處存在較大低壓區(qū),該處容易發(fā)生附面層分離,進而影響軸流風機的壓力。
由第三章中改變風機葉片安裝角對軸流風機氣動性能影響的相關結論可知,通過調整葉片安裝角可以使風機性能曲線向大流量和小流量偏移,進而組成新的風機,使葉片覆蓋更大的性能范圍。以下是將兩種設計壓力下的葉片在不同安裝角風機中所得到的性能曲線圖,(其中,0度指風機葉片安裝角不偏轉,-8度指葉片安裝角減小8度):
下圖為400Pa設計壓力安裝角增加5度之后在24000m3/h流量時的流場圖:風機流場圖中可以看出,設計壓力400Pa的風機葉片安裝角增大后,其在同等流量下,葉頂區(qū)域的靜壓峰值區(qū)域減小,相對應的附面層分離減弱,風機壓力升高。
從上述兩葉片性能對比圖可以看出,安裝角越大,風機的“流量-壓力”曲線越平緩。變安裝角后兩種葉片所覆蓋的性能范圍有重疊。設計靜壓400Pa葉片的0度風機與設計靜壓600Pa葉片的-8度風機相比較,在20000 m3/h?24000 m3/h流量范圍內,兩者效率相近,但設計靜壓400Pa葉片風機壓力較高;設計靜壓400Pa葉片+ 10度風機與設計靜壓600Pa葉片+3度風機相比較,兩者效率相但設計靜壓600Pa葉片風機的壓力較高。可見,兩種葉片所組成的風機在性能圖譜中性能各有優(yōu)劣。