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隧道射流风机设计参数

[2018/10/22]

   普通轴流风机的性能由压力-流量表示,而隧道射流风机的性能是由推力-流量关系表示。虽然轴流风机设计理论对隧道射流风机依然适用,但是,轴流风机的设计是依靠全压、流量来决定设计工作点的。

  隧道风机厂家对由射流风机的推力等参数确定风机全压、流量的步骤作了正确的陈述,而对风机动压计算的提法不对,对静压的计算方法也不明确。因此,本文以我们设计的射流风机作为实例,再次列出详细的计算步骤和依据,作为补充。

  设计实例:已知标态下,隧道射流风机的推力 F=590N,设计转速 n=1470rpm,叶轮直径 D=0.9m。设计隧道射流风机的步骤如下。

  (1)由叶轮直径D计算出面积 A=0.63585m²;假设式(1)中 K=0.88,由推力可以计算出流量 Q=18.8m³/s。

  (2)由流量Q和叶轮直径D得到出口速度 V=29.6m/s,由此计算出风机动压 Pd=12 ρV2 =525.7Pa;注意,风机动压是由出口平均速度V得到,而不是如文中所说的叶轮出口速度Cz。

  (3)风机的静压Pst是用来克服消声器的阻力、风机进出口阻力,以及风机叶轮前后,由于轮毂的存在,气流收敛和扩压的损失,这些损失可以由消声器产品规格和轮毂比的大小确定。对于没有整流罩和整流体的隧道射流风机,轮毂比要尽量小,以减小高速气流速度突然变化的损失。

  本算例中,轮毂比取0.45,则风机叶轮出口速度 Cz=37.1m/s,设整流体和整流罩的效率为0.75,则压力损失为 75Pa;消声器的阻力取为50Pa;所以,管网总阻力损失为125Pa。

  (4)由步骤(2)、步骤(3)计算的动压和静压,计算出风机全压 P=Pd+ Pst=650 Pa。

  (5)由流量Q、全压P和叶轮直径D、转速n,按普通轴流风机设计方法设计隧道射流风机。本文设计的风机全压效率为76%,所以,风机所需功率 N=16.1kW,推力-功率比为36.7。

  (6)如果要作模型机试验,可以按照下节内容设计模型机的参数。

  轴流风机设计中,在较大的范围内,轴向速度的变化对风机效率的影响不大。由推力-功率的关系中,我们知道,隧道射流风机的出口平均速度越小,隧道射流风机的推力-功率比λ越大,射流风机的性能越好。但是,由于受到隧道换风量的要求和隧道面积的限制,以及隧道内通风时气体具有一定的流速,所以其出口速度不能太小,目前常见的射流风机的出口速度在30~40m/s,从我们对某厂的射流风机产品的推力-功率比λ的计算,也证实了我们的讨论。其产品直径从6.3号增大到12.5号,λ从大约28增加到38。

  在做隧道射流风机模化设计时,应尽量采用增大叶轮直径D减小转速n的办法,增加流量和推力,尽力避免推力-效率比λ的减小。因此,在条件许可的情况下,隧道射流风机应采用大机号低转速的设计方法。

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