3.2.2改變設(shè)計壓力、設(shè)計流量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
上一部分中比較了改變設(shè)計壓力和設(shè)計流量情況時所設(shè)計風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線,總結(jié)了風(fēng)機(jī)效率和壓力之間的關(guān)系。為了論證設(shè)計方法的普適性及效率和壓力關(guān)系的正確性,本部分選取不同的設(shè)計壓力、設(shè)計流量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計,并對比其無因次性能曲線。
選定設(shè)計流量為36000 m3/h,設(shè)計靜壓為800Pa,設(shè)計動壓為240Pa,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1750「pm,因為風(fēng)機(jī)壓力較高,取較大靜壓所乘系數(shù)。其余結(jié)構(gòu)參數(shù)與上一部分中的軸流風(fēng)機(jī)相同:葉輪直徑和輪穀比分別選取800mm和0.525,風(fēng)機(jī)動葉為9片,風(fēng)機(jī)靜葉為8片。所設(shè)計風(fēng)機(jī)無因次性能與之前風(fēng)機(jī)對比如下:通過對比可知,轉(zhuǎn)速為1750rpm的風(fēng)機(jī)其“效率-壓力系數(shù)”散點圖與之前風(fēng)機(jī)同處在一個帶內(nèi)波動,并且效率與壓力仍成反相關(guān)關(guān)系。但1750rpm所設(shè)計的風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線向低效率方向平移,其靜壓系數(shù)更高一些,其效率較風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1640rpm設(shè)計的風(fēng)機(jī)較低一些。
由于設(shè)計壓力取值較大,使相同半徑截面處,1750rpm設(shè)計風(fēng)機(jī)的扭速AC,,變大,根據(jù)壓力公式可知,風(fēng)機(jī)壓力會相應(yīng)增大,所以設(shè)計轉(zhuǎn)速為1750rpm的風(fēng)機(jī)靜壓系數(shù)會較高。
在設(shè)計風(fēng)機(jī)時,設(shè)計流量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大會使風(fēng)機(jī)的各種損失變大。在葉輪旋轉(zhuǎn)時,輪穀表面和氣流之間會存在的摩擦損失稱為輪阻損失。輪阻損失功率表達(dá)式如下:
f L \P,^ =0.736 fiopco'd' 1 + 5^ (3.11 )I d)式中,為輪阻損失功率,凡是計算系數(shù),P為密度,《為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度,d為葉輪直徑,?為葉輪輪穀寬度。
通過上式可知,當(dāng)其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高會使葉輪角速度增大,進(jìn)而增加風(fēng)機(jī)的輪阻損失。風(fēng)機(jī)壓力的增大,也會使風(fēng)機(jī)葉片13面和凸面之間的壓差變大,使葉片的徑向間隙損失變大。另外,設(shè)計流量的增大,會使風(fēng)機(jī)的環(huán)形壁面損失增加。環(huán)形壁面損失是指氣流在流經(jīng)葉片時,與輪轂和機(jī)殼壁面之間的磨擦損失。其損失系數(shù)表達(dá)式如下:(3.12)Z l-d式中,C?為翼型阻力系數(shù),Z為葉片數(shù)目,5為輪轂比,為平均半徑處的葉片安裝角。
在風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下,設(shè)計流量增加會使風(fēng)機(jī)的軸向速度增加,根據(jù)葉片進(jìn)口氣流角公式可知,葉輪葉片各截面的進(jìn)口氣流角會增大,在改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計方法中,葉片翼型截面的安裝角就取其進(jìn)口氣流角,因此氣流流經(jīng)葉片時的環(huán)形壁面損失也會增加。因為各種損失的增加,風(fēng)機(jī)效率降低,所以風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線向低效率方向移動。通過以上對各種設(shè)計參數(shù)所設(shè)計的風(fēng)機(jī)氣動性能的對比,可以看出,無論風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)如何改變,其無因次的性能曲線都在一個帶內(nèi)波動,這可以說明改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計方法在不同設(shè)計參數(shù)下的穩(wěn)定性和可靠性;軸流風(fēng)機(jī)的壓力和效率成反相關(guān)關(guān)系;增加風(fēng)機(jī)的設(shè)計壓力和轉(zhuǎn)速,會使風(fēng)機(jī)的損失增加,進(jìn)而使風(fēng)機(jī)的效率下降。