3.3結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸流風(fēng)機性能影響
在軸流風(fēng)機中,葉片是主要的做功部件,是影響軸流風(fēng)機氣動性能的主要因素。在軸流風(fēng)機設(shè)計中,除了設(shè)計流量、設(shè)計壓力和轉(zhuǎn)速等設(shè)計參數(shù)影響風(fēng)機的氣動性能外,葉輪直後、輪毅比、安裝角和葉片數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)機氣動性能的影響也很大。本小節(jié)主要討論不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下,改進(jìn)的變化量設(shè)計方法的可靠性,及改變結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)機的性能影響的變化規(guī)律.
3.3.1改變?nèi)~輪直後
風(fēng)機葉輪直徑D是軸流風(fēng)機的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù),能夠直接影響軸流風(fēng)機的整體結(jié)構(gòu)和氣動性能。軸流鳳機的葉輪直徑,即葉輪公稱外徑,是指風(fēng)機筒體內(nèi)表面的直徑,其與葉輪實際外徑不同,后者是指風(fēng)機葉片頂端的直徑。在傳統(tǒng)風(fēng)機設(shè)計方法中,葉輪直徑可以根據(jù)以下表達(dá)式求得:式中,D為葉輪直徑;A:?為系數(shù),與比轉(zhuǎn)數(shù)/7、.有關(guān);/V為通風(fēng)機全壓;P為氣體密度;《為轉(zhuǎn)速。通過上式可以看出,軸流風(fēng)機的葉輪直徑與風(fēng)機全壓;V、比轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速《有關(guān)。傳統(tǒng)風(fēng)機的設(shè)計思路是根據(jù)所需性能要求去設(shè)計風(fēng)機的結(jié)構(gòu),其過程是利用設(shè)計參數(shù),根據(jù)上式求得葉輪直徑,之后根據(jù)軸流風(fēng)機標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的要求將計算結(jié)果圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑。而在風(fēng)機模塊化設(shè)計中,是將風(fēng)機葉片作為不變模塊,應(yīng)用到不同直徑的軸流風(fēng)機中,此時的葉輪直徑是已知量,不需要根據(jù)上述公式推算。但是為了驗證改進(jìn)的變環(huán)量方法在設(shè)計不同直徑葉輪時是否仍具有較好的效果,所以在此討論不同風(fēng)機葉輪直徑情況下,利用改進(jìn)的變環(huán)量方法設(shè)計出的軸流風(fēng)機氣動性的變化。
將設(shè)計風(fēng)機的直徑取為900mm,其輪轂比選擇同本節(jié)前一部分中的風(fēng)機輪轂比相同,取0.525,則輪轂直徑為236mm。風(fēng)機轉(zhuǎn)速取1460rpm,風(fēng)機設(shè)計流量取29900 m3/h,設(shè)計壓力取1040Pa。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計參數(shù)設(shè)計風(fēng)機,并對其氣動性能和流場進(jìn)行模擬,無因次性能曲線如圖3.11圖3.11中可以看出,直徑為900mm的軸流風(fēng)機的無因次性能曲線與直徑為800mm風(fēng)機的無因次性能散點圖在相同帶內(nèi)波動,說明改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計方法在不同風(fēng)機直徑下具有相同的設(shè)計效果,該設(shè)計方法在設(shè)計不同直徑的風(fēng)機時是穩(wěn)定的、可靠的。
3.3.2改變輪穀比
輪穀比3是軸流風(fēng)機重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一,表示葉輪輪穀直徑的相對值,其表達(dá)式為J = 即輪穀直徑與葉輪直徑的比值。輪穀比對于軸流風(fēng)機的壓力、流量和效率等都有重要影響。傳統(tǒng)設(shè)計方法中,常用的選擇輪教比的方法主要有兩種:一是根據(jù)全壓系數(shù)確定輪穀比范圍,二是通過輪教比與比轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系曲線選擇[54】[55】[561。但在風(fēng)機模塊化設(shè)計中,風(fēng)機葉片和葉輪直徑已知,葉輪直徑減去葉片高度和葉頂間隙就可以確定輪穀直徑,進(jìn)而可以確定輪穀比?？梢哉f,風(fēng)機模塊化設(shè)計時,葉輪直徑選定,則輪毅比就確定。在風(fēng)機模塊化設(shè)計時不需要考慮輪穀比的確定。但是,模塊化風(fēng)機設(shè)計中,原準(zhǔn)葉片是在一定輪穀比下設(shè)計的,當(dāng)將原準(zhǔn)葉片與其它輪穀匹配組成模塊化風(fēng)機時,原準(zhǔn)葉片工作在不同的輪穀比的風(fēng)機中,在確定原準(zhǔn)葉片在模塊化風(fēng)機中的運行工況時,也是采用的變環(huán)量設(shè)計方法,所以在此有必要研究改進(jìn)的變環(huán)量方法在不同輪穀比下所設(shè)計風(fēng)機的無因次性能變化,從而確定設(shè)計方法是否可靠。