【正文】 ...................................................................................... 20 4 強(qiáng)度校核 ............................................................................................ 21 輪盤的強(qiáng)度校核 .................................................................................. 21 輪盤分段 ..................................................................................... 21 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 IV 附加厚度計(jì)算 ............................................................................... 23 輪盤應(yīng)力的計(jì)算過程 ...................................................................... 24 葉片強(qiáng)度校核 ..................................................................................... 26 5 離心式鼓風(fēng)機(jī)喘振和噪聲分析 ......................................................... 28 機(jī)喘振現(xiàn)象分析 .................................................................... 28 ................................................................................... 28 ............................................................................. 29 ............................................................................. 29 ............................................................................. 29 .......................................................................... 30 ................................................................. 30 .................................................................... 31 6 結(jié)論 ................................................................................................... 35 致謝 ....................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ................................................................................................ 39 附錄 ......................................................................................................... 40 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 1 1 緒論 離心式鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展史 勤勞的 中國人民在很早以前就懂得了離心式風(fēng)機(jī)的原理。 在東漢初年 , 南陽 太守杜詩就設(shè)計(jì)并制造了一種水力鼓風(fēng)機(jī)用于 冶金 鑄造業(yè)。它是用水轉(zhuǎn)動(dòng) 水輪 ， 通過一系列的曲軸 、 連桿、往復(fù)桿裝置 ， 把圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為拉風(fēng)箱的直線運(yùn) 動(dòng) 。 它包括動(dòng)力系統(tǒng)、 傳動(dòng)系統(tǒng) 和工作系統(tǒng) ， 具有真正 機(jī)器 的主要特征。不僅如此 ， 把這種操作程序反過來 ， 就是蒸汽機(jī) 活塞 的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)向圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。我國冶金最初用的是冶金皮囊 ， 戰(zhàn)國時(shí)已有四囊。漢代用 “ 馬排 ”、“ 牛排 ” 以至杜詩的 水排 。宋代已有類似于手風(fēng)琴的木 風(fēng)扇 。這是一種有自動(dòng) 閥門 的風(fēng)箱。特別 是到了明末 , 已出現(xiàn)了活塞式鼓風(fēng)機(jī)。 但是由于近期封建地主的長期統(tǒng)治和一百多年來帝國主義和官僚資本主義的殘酷壓榨，使我國人民的才能和智慧得不到發(fā)展，造成了我國的貧窮落后。解放前，離心式鼓風(fēng)機(jī)的制造工業(yè)和和其他工業(yè)一樣非常落后，除了沿海大城市還能生產(chǎn)少量外，根本談不上離心式鼓風(fēng)機(jī)的生產(chǎn) ]1[ 。 新中國成立以來，隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，離心式鼓風(fēng)機(jī)制造業(yè)也從無到有得到了迅速的發(fā)展，除了各大汽輪機(jī)廠外，還有許多鼓風(fēng)機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠，如 沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)，陜西鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)、重慶通用集團(tuán)等可以生產(chǎn)各種規(guī)格的工業(yè)壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的理論研究和設(shè)計(jì)工作都取得了很大進(jìn)展。除了自行設(shè)計(jì)外，還從國外引進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)了我國工業(yè)壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)事業(yè)的發(fā)展。目前我國從通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)到高壓離心式壓縮機(jī)、各種規(guī)格的軸流式壓縮機(jī)都能生產(chǎn)，并為進(jìn)一步的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，我們有理由相信在以后的日子，隨著國力的增強(qiáng)，自主創(chuàng)新能力的提高，國產(chǎn)鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展會(huì)越來越好。 離心式鼓風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀 離心式鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展得益于許多學(xué)科發(fā)展和科技進(jìn)步的成果 ，隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，離心式壓縮機(jī)無論是在性能上還是在安全可靠性上都獲得了很大的提高。隨著氣動(dòng)力學(xué)三元流動(dòng)理論的發(fā)展，離心式鼓風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法、計(jì)算分析軟件日臻成熟并推廣應(yīng)用，鼓風(fēng)機(jī)理論得到深入研究，使當(dāng)代的離心式壓縮機(jī)具有先進(jìn)的熱力和氣動(dòng)性能；轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步提高了壓縮機(jī)的可靠性，機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化，保證了壓縮機(jī)的先進(jìn)設(shè)計(jì)性能和可靠性；軸端密封技術(shù)的不斷進(jìn)步，如干氣密封的發(fā)展，有可能摒棄密封油系統(tǒng)；新型軸承的出現(xiàn)，特別是當(dāng)前氣體軸承、電磁軸承的發(fā)展，在不久的將來，很可能在支撐系統(tǒng)中摒棄滑油系統(tǒng)； 故障診斷學(xué)的新成果為故障的診斷與排除提供了重要的手段；控制理論重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 2 和計(jì)算機(jī)技術(shù)的新發(fā)展，先進(jìn)的壓縮機(jī)性能控制、防喘控制和運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的采用，更大程度上提高了壓縮機(jī)的運(yùn)行安全可靠性等 ]2[ 。 在國外，隨著“ 三元流動(dòng)理論”在離心式壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)制造了曝氣用的單級(jí)高速離心式鼓風(fēng)機(jī)，由于它具有體積小、重量輕、效率高、節(jié)約能源、性能調(diào)節(jié)范圍廣泛，自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，已取代了多級(jí)、低速離心式鼓風(fēng)機(jī)，并得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前 ，國外一些著名的風(fēng)機(jī)制造廠家，如美國的英格索蘭、德國的德馬克、瑞士的蘇爾壽、日本的川崎重工等公司，在設(shè)計(jì)理論上，采用國際先進(jìn)的三元流動(dòng)設(shè)計(jì)理論，隨著科技進(jìn)步的飛速發(fā)展，并將在航天領(lǐng)域的磁力軸承技術(shù)，應(yīng)用在離心式壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)品上，采用電子控制系統(tǒng)對(duì)磁力裝置進(jìn)行監(jiān)控，提高了機(jī)組運(yùn)行可靠性。比較有名的有瑞士蘇爾壽公司制造的V112 型雙級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)，美國英格索蘭公司的 X— FL0 混流式鼓風(fēng)機(jī)，德國德馬克公司的 SEZ、 KG 兩個(gè)系列的單級(jí)高速離心式鼓風(fēng)機(jī) ]3[ 。 在國內(nèi)， 2021 年，鼓風(fēng)機(jī)得到了發(fā)展， 浙江 杭州德爾風(fēng)機(jī)，制造了不用電的風(fēng)機(jī)，采用不銹鋼材質(zhì)，利用 空氣對(duì)流 的原理達(dá)到通排風(fēng)的效果，取名長 林東 無動(dòng)力屋頂通風(fēng)器（又名無動(dòng)力鼓風(fēng)機(jī) ），屬于新型環(huán)保節(jié)能風(fēng)機(jī) ]4[ 。 近期，重慶通用公司生產(chǎn)的單級(jí)高速離心式鼓風(fēng)機(jī)，其主要性能指標(biāo)達(dá)到了國際同期先進(jìn)水平，是國內(nèi)目前更安全，更環(huán)保的新型設(shè)備。該產(chǎn)品的成功研發(fā)，打破了曝氣風(fēng)機(jī)長期為進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷的格局，為盡快實(shí)現(xiàn)污水處理主要設(shè)備的國產(chǎn)化替代進(jìn)口，降低用戶的投資和運(yùn)行成本提供了有力的支撐，為我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 課題研究的環(huán)境背景 本次設(shè)計(jì)的離心式鼓風(fēng)機(jī)為單級(jí)離心式曝氣鼓風(fēng)機(jī)，主要運(yùn)用于污水處理廠曝氣 。目前污水處理廠常用的鼓風(fēng)機(jī)有羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的能耗在污水處理中占很大的比例，是污水處理廠中的重要設(shè)備。合理的選型設(shè)計(jì)及配置、使用，對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)行，節(jié)約成本有重要的意義。 下表為羅茨風(fēng)機(jī)和離心式鼓風(fēng)機(jī)的綜 合性能比較： 羅茨風(fēng)機(jī)與離心式鼓風(fēng)機(jī)比較 表 比較內(nèi)容 羅茨風(fēng)機(jī) 離心式鼓風(fēng)機(jī) 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 效率 效率低 、 能耗高 效率高，能耗低 噪聲 本機(jī)噪音在 90 dB 以上 本機(jī)噪音在 85 dB 以下 風(fēng)量調(diào)節(jié) 通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速法和旁路放風(fēng)閥法來調(diào)節(jié)風(fēng)量風(fēng)壓，調(diào)節(jié)范圍小 通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉片角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量風(fēng)壓，調(diào)節(jié)范圍 45%100% 設(shè)備占地 設(shè)備占地大，所需鼓風(fēng)機(jī)房面積大 設(shè)備占地、所需鼓風(fēng)機(jī)房面積比前者小 安裝 設(shè)備重量大，需配備大型起吊設(shè)備，安裝工程復(fù)雜，費(fèi)用高 設(shè)備重量較大，需配備起吊設(shè)備，安裝工程比前者簡單 維護(hù) 維護(hù)工作量較大 維護(hù)工作量較小 從表中可知， 羅茨鼓風(fēng)機(jī)因?yàn)樵胍糨^大，效率比離心風(fēng)機(jī)要低，但是在小流量時(shí)相對(duì)離 心鼓風(fēng)機(jī)有價(jià)格上的優(yōu)勢。所以在污水處理廠中羅茨風(fēng)機(jī)一般適用于池深較淺，需要的風(fēng)量和風(fēng)壓較小的情況。目前多用于曝氣沉砂池和濾池反沖洗的供氣上使用。而離心鼓風(fēng)機(jī)在大氣量時(shí)相比羅茨鼓風(fēng)機(jī)不僅效率高，而且噪音小，性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，節(jié)約能源，維護(hù)方便等 ]4[ 。所以在生化池曝氣供氧中目前多采離心風(fēng)機(jī)。 課題研究的基本內(nèi)容 查詢最新研究資料，了解離心式鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理及其在各方面的運(yùn)用； 根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)： 進(jìn)氣壓 力 1 ㎏ f/㎡ (A)， 溫度 20℃ ， 相對(duì)濕度 80%， 進(jìn)氣流量 100m3/min， 排氣壓力 ㎏ f/㎡ (G)進(jìn)行熱力計(jì)算，計(jì)算出電機(jī)功率； 設(shè)計(jì)出鼓風(fēng)機(jī)氣流通道結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括進(jìn)氣通道、二元流葉輪、擴(kuò)壓器、蝸殼； 熟悉使用 YaoCCAD，繪出氣流通道結(jié)構(gòu)圖及鼓風(fēng)機(jī)總圖； 對(duì)離心式鼓風(fēng)機(jī)噪聲和喘振問題的一些分析。 設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容：根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用效率法進(jìn)行多種方案的熱力計(jì)算，選擇出最佳方案。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 離心式鼓風(fēng)機(jī)基本理論 4 2 離心式鼓風(fēng)機(jī)基本理論 離心式鼓風(fēng)機(jī)原理及工作過程 在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng) 域，特別是在采礦、石油、化工、制冷、動(dòng)力和冶金等部門中廣泛使用鼓風(fēng)機(jī)來輸送氣體和提高氣體的壓力。圖 為單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)示意圖 ]5[ ，離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理跟離心式壓縮機(jī)的相似，它主要 依靠旋轉(zhuǎn)葉輪與氣流間的相互作用力來提高氣體壓力，同時(shí)使氣流產(chǎn)生加速度而獲得動(dòng)能，然后氣流在擴(kuò)壓器中減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，進(jìn)一步提高壓力。在壓縮過程中氣體流動(dòng)是連續(xù)的。它廣泛用于各種工藝過程中輸送空氣和各種氣體，并提高其壓力。 離心式鼓風(fēng)機(jī)是一種葉 片式旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它利用葉片和氣體的相互作用，提高氣體的壓力和動(dòng)能，并利用相機(jī)的通流元件使氣體減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Φ奶岣摺? 它的工作過程是當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪中葉片之間的氣體也跟著旋轉(zhuǎn)，并在離心力的作用下甩出這些氣體，氣體流速增大，使氣體在流動(dòng)中把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，然后隨著流體的增壓，使靜壓能又轉(zhuǎn)換為速度能，通過排氣口排出氣體，而在葉輪中間形成了一定的負(fù)壓，由于入口呈負(fù)壓，使外界氣體在大氣壓的作用下立即補(bǔ)入，在葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)作用下不斷排出和補(bǔ)入氣體，從而達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。 同等功率下，風(fēng)壓和風(fēng)量 一般呈反比。 同等功率下，風(fēng)壓高，風(fēng)量就會(huì)相對(duì)低，而風(fēng)量大，風(fēng)壓就會(huì)低些，這樣才能充分利用電機(jī)的功效率。