不同叶片数组合风机的性能分析

 
    根据风机效率的计算公式（3-6）可知，在风机有效功率一致的情况下，风机的效率与风机轴功率成反比关系，而风机的轴功率与风机叶轮叶片所需克服的力矩关系密切，叶片数的多少又将直接影响到叶轮所克服力矩的大小。因此，本文根据各种叶片数组合下的风机内部流场计算结果，提取出了风机各级叶轮所需克服的力矩值，计算了各组合下风机的效率，如图 5-17 及图 5-18 所示。
    据图分析，当风机各级叶片数目变化时，风机各级叶轮要克服的力矩及风机效率都将发生一定的变化。如图 5-17 所示，在这 11 种叶片数组合下，风机第一级叶轮所受力矩比其他两级大，相当于后两级叶轮所受力矩的两到三倍。第一级叶轮克服了风机转动过程中所受力矩的大部分，在同等制造条件下，该级叶轮的使用寿命将大大低于其他两级。且在11种组合中，组合为（24,18,12）时第一级叶轮所受力矩最大，而组合为（18,18,18）时最小。
     当三级叶轮的叶片数相等时，即叶片数组合为（12,12,12）、（18,18,18）、（24,24,24），12 片和 24 片第一级叶轮所需克服的力矩及需克服的总力矩都比 18 片大，效率比 18 片时低 4%左右，而 12 片和 24 片时的效率差距不大。
     如在原风机三级叶轮中任选一级的叶片数变为 18 ，即叶片数组合分别变为（18,24,24）、（24,1,24）、（24,24,18），在这三种组合中，把 18 片叶片的叶轮安装在第一级上，可减少第一级叶轮所受力矩及三级叶轮所受的总力矩，效率比后两种高 5%左右，但与风机原组合（24,24,24）效率相当。而组合为（24,18,24）时风机效率最低。
  在有两级叶轮的叶片数为 18 时，把 24 片叶片的叶轮放在第一级会导致叶轮所受总力矩较大，效率严重降低，但如果把它安装在第二级或第三级，所需克服的总力矩降低，效率增加，组合为（18,18,24）及（18,24,18）时风机的效率接近相等，且比组合为（24,18,18）的效率高 4%左右。
     当三级叶轮叶片数各不相同时，（12,18,24）组合使叶轮所受总力矩减小，效率比原风机组合高 3%左右，而当组合为（24,18,12）时，叶轮所受总力矩在 11 种组合中最大，效率最低。
综合以上对 11 种组合下风机性能的分析可知，通过改变风机各级叶轮叶片数组合来提高风机的效率是可行的，分析发现原风机的叶片数组合不是最佳组合，将组合变为（18,18,18）后，不但风机的效率可以提高 4%左右，而且风机叶轮的制造难度也大大降低。同样如果把组合变为（12,18,24）后，风机的效率也能提高 3%左右。
5.3 本章小结
本章计算了三级离心风机在三级叶轮采用不同叶片数组合时的内部流场，分析了风机三级叶轮采用相同叶片数即分别为 12 片、18 片和 24 片时内部流动的异同点，之后分析了当三级叶轮采用不同叶片数，即叶片数递增和叶片数递减情况下风机内部流动的特点，最后根据计算结果，得出了各组合下各级叶轮所受力矩曲线图和效率曲线图，分析了各叶轮的叶片数对风机内部流动、所受力矩及风机整体效率的影响。