改变设计压力、设计流量和风机转速

3.2.2改变设计压力、设计流量和风机转速
上一部分中比较了改变设计压力和设计流量情况时所设计风机的无因次性能曲线,总结了风机效率和压力之间的关系。为了论证设计方法的普适性及效率和压力关系的正确性,本部分选取不同的设计压力、设计流量和风机转速进行风机设计,并对比其无因次性能曲线。
选定设计流量为36000 m3/h,设计静压为800Pa,设计动压为240Pa,风机转速为1750「pm,因为风机压力较高,取较大静压所乘系数。其余结构参数与上一部分中的轴流风机相同:叶轮直径和轮穀比分别选取800mm和0.525,风机动叶为9片,风机静叶为8片。所设计风机无因次性能与之前风机对比如下:通过对比可知,转速为1750rpm的风机其“效率-压力系数”散点图与之前风机同处在一个带内波动,并且效率与压力仍成反相关关系。但1750rpm所设计的风机的无因次性能曲线向低效率方向平移,其静压系数更高一些,其效率较风机转速为1640rpm设计的风机较低一些。
由于设计压力取值较大,使相同半径截面处,1750rpm设计风机的扭速AC,,变大,根据压力公式可知,风机压力会相应增大,所以设计转速为1750rpm的风机静压系数会较高。
在设计风机时,设计流量和风机转速的增大会使风机的各种损失变大。在叶轮旋转时,轮穀表面和气流之间会存在的摩擦损失称为轮阻损失。轮阻损失功率表达式如下:
f L \P,^ =0.736 fiopco'd' 1 + 5^ (3.11 )I d)式中,为轮阻损失功率,凡是计算系数,P为密度,《为叶轮旋转角速度,d为叶轮直径,?为叶轮轮穀宽度。
通过上式可知,当其它结构参数不变的情况下,风机转速的提高会使叶轮角速度增大,进而增加风机的轮阻损失。风机压力的增大,也会使风机叶片13面和凸面之间的压差变大,使叶片的径向间隙损失变大。另外,设计流量的增大,会使风机的环形壁面损失增加。环形壁面损失是指气流在流经叶片时,与轮毂和机壳壁面之间的磨擦损失。其损失系数表达式如下:(3.12)Z l-d式中,C?为翼型阻力系数,Z为叶片数目,5为轮毂比,为平均半径处的叶片安装角。
在风机结构参数不变的情况下,设计流量增加会使风机的轴向速度增加,根据叶片进口气流角公式可知,叶轮叶片各截面的进口气流角会增大,在改进的变环量设计方法中,叶片翼型截面的安装角就取其进口气流角,因此气流流经叶片时的环形壁面损失也会增加。因为各种损失的增加,风机效率降低,所以风机的无因次性能曲线向低效率方向移动。通过以上对各种设计参数所设计的风机气动性能的对比,可以看出,无论风机设计参数如何改变,其无因次的性能曲线都在一个带内波动,这可以说明改进的变环量设计方法在不同设计参数下的稳定性和可靠性;轴流风机的压力和效率成反相关关系;增加风机的设计压力和转速,会使风机的损失增加,进而使风机的效率下降。