橢圓形進口集流器對多翼離心風機性能影響的實驗研究

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針對中央空調中廣泛使用的多翼離心風機，設計了一種新結構的橢圓形進口集流器，實驗研究了這種集流器對風機性能的影響．研究結果表明：適當增加集流器出口面積有利于改進風機的氣動性能，但同時噪聲有所提高；相比傳統集流器，具有合理參數及安裝位置的橢圓形集流器能夠更好地提高風機的綜合性能．當橢圓形集流器的偏心角目為o。、偏距比el和e2均為O．067時，風機在變轉速工況范圍內的風量增加了8．8％～12．8％，總效率提高了1．7％～4．6％，噪聲降低了O．4～O．6 dB；當日為30。、e1和￡2均為O．067時，風機風量增加了2．5％～6．O％，總效率提高了0．6％～1．4％，噪聲降低1．2～1．5 dB．實驗結果為改進前向多翼離心風機的性能提供了一條可以繼續探索的途徑，也可為完善該類風機的設計方法提供參考．前向多翼離心風機(下面簡稱多翼風機)廣泛應用于家用電器、空氣調節及各種通風換熱等場合，對其進行節能降噪具有現實意義．文獻[1]表明，多翼風機的內部氣流流動是一種復雜的三維非對稱流動，而集流器起著引導氣流均勻進入葉輪的作用，所以集流器結構參數將影響著風機的性能[2-s3；文獻[4—5]通過改進集流器結構使風機內部氣流流動得以改善，從而達到提高風機性能、降低噪聲的目的；文獻[6—7]研究表明，集流器偏心安裝有助于提高風機的氣動性能．多翼風機廣泛采用進、出口截面均為圓形的進口集流器，這種在圓周方向上的對稱結構未必適用于葉輪進口的非對稱流場，而研究中也多采用結構完全對稱的圓形集流器，很少涉及非完全對稱集流器．為此，本文以中央空調中廣泛使用的多翼風機為對象，設計了一種橢圓形進口集流器，同時實驗研究了這種集流器對風機性能的影響．
1橢圓形進口集流器設計
1．1雙吸前向多翼離心風機的基本結構圖1是雙吸前向多翼離心風機的結構．風機由進口集流器、葉輪和蝸殼組成，集流器中心與葉輪轉軸中心重合，葉片之間通過外徑處的邊框來固定．風機主要結構參數如表1所示．．2橢圓形進口集流器設計傳統的集流器進、出口截面一般為圓形，本文設計的橢圓形集流器的出口截面如圖2b所示，圖中集流器子午面型線不變，集流器出口的圓形截面對稱分為兩半，兩圓心分別為Ol、Q，兩半圓之間通過直線連接，形成類橢圓結構．定義01到葉輪中心0的距離為偏距L，，02到0的距離為偏距L：，橢圓形集流器長軸與y軸的夾角為偏心角口，葉輪旋轉方向為正方向．實驗中不改變橢圓形集流器的短軸長度，偏心角口、偏距比￡-=L-／Dz和￡2一L2／D：作為設計參數．
2實驗裝置及實驗方案
2．1實驗裝置中央空調廣泛采用變轉速風機來控制送風量[8]．本文實驗中風機運行的最高轉速為988 r／min，變轉速時取700 r／min、800 r／min、900 r／min、988 r／min、1 100 r／min，同時保持蝸殼與電機之間的相對位置不變，保持葉輪與集流器軸向間隙不變，最后測量風機在進、出口全開狀態下的性能．包括電機功耗在內的風機總效率叩定義為^^n訂一筍×100％‘Wtotal式中：△A為風機進、出口全壓差；Q為風機的容積流量；Wtotal為電機功耗和風機功率之和．(1)風機氣動性能與噪聲實驗裝置．按照《GB／T 1236—2000通風機空氣動力性能實驗方法》對風機氣動性能進行了測試，其中流量測量范圍為300～4 000 m3／h，主要硬件包括：HMD70Y型溫濕度傳感器，K3TR．NBllA-L2型轉速傳感器，EJAllo型差壓變送器，數據采集系統，HLPAooD4237型變頻器．風機噪聲測量按照《GB／T 2888—91風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》在專業半消聲室中進行，半消聲室的有效體積為4 m×4 m×3 m，背景噪聲為(18±2)dB，測量儀器采用了Brnel＆Kj籠r公司的聲學測量儀器及噪聲分析系統．B&K 4145 1in聲壓傳感器置于風機出風口軸線45。方向、距離出風口中心長度1 m處．測試信號經過B&K 2669前置放大器放大后用B&K 3560B聲學測量儀來采集，采集信號通過B&K 7700軟件系統進行處理．線性聲壓級采用1／24倍頻程來測量，采集和分析的頻率范圍為19．7～10 144．9 Hz．實驗前用B&K 4231聲壓校準器對聲壓傳感器進行了標定，校準器在頻率為1 kHz提供了聲壓級為94 dB的校準信號．實驗中，用AFC_11003型單相輸入、輸出穩壓電源來調節電機轉速并記錄電機輸入功率，用LutronD，r-2234B手持式轉速儀測量風機轉速．圖3是原風機(圓形集流器風機)進、出口全開狀態下Q、刁以及A計權聲壓級“隨轉速的變化曲線．變轉速工況下Q的變化范圍為520～836 m3／h，叩的變化范圍為7．3％～15％，厶的變化范圍為44．1～56．6 dB．(2)實驗儀器誤差．Lutron DIT-2234B儀器精度為O．05％；差壓變送器量程為一200～800 Pa，測量精度為O．2％，差壓變送器信號經過精度為o．1％的數字調節器和精度為o．3％的混合記錄儀傳輸到計算機；風機性能實驗臺的重復性精度為±1％；功率表測量精度為0．3％；B&K 4145 1in聲壓傳感器測量精度為±O．2皿