不同風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壓力的比較
在軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)中,已知的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有通風(fēng)機(jī)全壓/V和流量仏在本文設(shè)定的模塊化風(fēng)機(jī)的壓力目標(biāo)為300~ 1000Pa,在其它設(shè)計(jì)參數(shù)不變的情況下,選取不同設(shè)計(jì)壓力時(shí),所設(shè)計(jì)的葉片不同,風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能也不同。因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)壓力中,靜壓占主要成分,所以在此所提到的設(shè)計(jì)壓力都為設(shè)計(jì)靜壓。根據(jù)壓力目標(biāo),在設(shè)計(jì)800mm風(fēng)機(jī)時(shí),可以選擇低壓、中壓和高壓為設(shè)計(jì)靜壓,但當(dāng)800mm風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壓力選取過(guò)高時(shí),900mm和1000mm的風(fēng)機(jī)壓力也會(huì)過(guò)高,超出所設(shè)定壓力范圍。為了研究不同設(shè)計(jì)壓力對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的影響,本文分別選取400Pa (低壓)和600Pa (中壓)作為設(shè)計(jì)靜壓進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。
選取設(shè)計(jì)參數(shù)為:設(shè)計(jì)流量21000 m3/h,轉(zhuǎn)速1460rpm,輪穀比0.45,設(shè)計(jì)靜壓為400Pa和60C)Pa,按改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法進(jìn)行800mm風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì),所設(shè)風(fēng)機(jī)葉片翼型參數(shù)如下表4.2。由翼型參數(shù)表可知,兩種葉片五截面的入口角相等,這是因?yàn)閮烧咴O(shè)計(jì)流量相同;設(shè)計(jì)靜壓為600Pa的葉片,其翼型出口角更大,翼型轉(zhuǎn)角更大,說(shuō)明相同半徑處的翼型截面,設(shè)計(jì)壓力大時(shí),葉片彎曲的更厲害;設(shè)計(jì)靜壓400Pa的葉片,其葉根和葉頂截面轉(zhuǎn)角的差值為5.2度,設(shè)計(jì)靜壓600Pa的葉片為7.3度,這說(shuō)明設(shè)計(jì)壓力大時(shí),葉片的空間扭曲也更大。兩種葉片葉根處截面翼型對(duì)比如下圖4.8所示。由氣動(dòng)性能對(duì)比圖可知,設(shè)計(jì)靜壓400Pa的風(fēng)機(jī),更適合小流量工況,其壓力和效率也低一些。以下是兩種800rnm風(fēng)機(jī)在24000 m3/h流量時(shí)的流場(chǎng)對(duì)比圖,為了便于觀察風(fēng)機(jī)葉片頂部區(qū)域的流場(chǎng),以半徑r=380mm截得流場(chǎng):從流場(chǎng)圖中可以看出,設(shè)計(jì)靜壓400Pa葉片的吸力面葉頂處存在較大低壓區(qū),該處容易發(fā)生附面層分離,進(jìn)而影響軸流風(fēng)機(jī)的壓力。
由第三章中改變風(fēng)機(jī)葉片安裝角對(duì)軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能影響的相關(guān)結(jié)論可知,通過(guò)調(diào)整葉片安裝角可以使風(fēng)機(jī)性能曲線向大流量和小流量偏移,進(jìn)而組成新的風(fēng)機(jī),使葉片覆蓋更大的性能范圍。以下是將兩種設(shè)計(jì)壓力下的葉片在不同安裝角風(fēng)機(jī)中所得到的性能曲線圖,(其中,0度指風(fēng)機(jī)葉片安裝角不偏轉(zhuǎn),-8度指葉片安裝角減小8度):
下圖為400Pa設(shè)計(jì)壓力安裝角增加5度之后在24000m3/h流量時(shí)的流場(chǎng)圖:風(fēng)機(jī)流場(chǎng)圖中可以看出,設(shè)計(jì)壓力400Pa的風(fēng)機(jī)葉片安裝角增大后,其在同等流量下,葉頂區(qū)域的靜壓峰值區(qū)域減小,相對(duì)應(yīng)的附面層分離減弱,風(fēng)機(jī)壓力升高。
從上述兩葉片性能對(duì)比圖可以看出,安裝角越大,風(fēng)機(jī)的“流量-壓力”曲線越平緩。變安裝角后兩種葉片所覆蓋的性能范圍有重疊。設(shè)計(jì)靜壓400Pa葉片的0度風(fēng)機(jī)與設(shè)計(jì)靜壓600Pa葉片的-8度風(fēng)機(jī)相比較,在20000 m3/h?24000 m3/h流量范圍內(nèi),兩者效率相近,但設(shè)計(jì)靜壓400Pa葉片風(fēng)機(jī)壓力較高;設(shè)計(jì)靜壓400Pa葉片+ 10度風(fēng)機(jī)與設(shè)計(jì)靜壓600Pa葉片+3度風(fēng)機(jī)相比較,兩者效率相但設(shè)計(jì)靜壓600Pa葉片風(fēng)機(jī)的壓力較高。可見(jiàn),兩種葉片所組成的風(fēng)機(jī)在性能圖譜中性能各有優(yōu)劣。