【正文】 5 離心式鼓風(fēng)機(jī)喘振和噪聲分析流體機(jī)械及其管道中介質(zhì)的周期性振蕩，是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的激勵(lì)作用而發(fā)生的機(jī)械振動(dòng)。已知旋轉(zhuǎn)輪盤的應(yīng)力主要由質(zhì)量所引起，為此可將葉片質(zhì)量均勻分布在輪盤所在段得圓周上，作為附加厚度的形式加以考慮，稱其為帶有側(cè)面質(zhì)量的輪盤。故取機(jī)械損失則要所急的軸耗功率 （）對(duì)于氣體在鼓風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)可以近似為多變過(guò)程。180176。在這次設(shè)計(jì)中，運(yùn)用的是自由運(yùn)動(dòng)速度法即方法一，這次設(shè)計(jì)選用的橫截面為圓形截面。當(dāng)時(shí)，通常取。前面已經(jīng)選取吸氣室進(jìn)口氣流速度進(jìn)氣室的壓力損失（其主要是連接管道、閥門等產(chǎn)生的壓力損失） 進(jìn)氣室的進(jìn)口壓力 （）進(jìn)氣室進(jìn)口氣流密度 （）進(jìn)氣室進(jìn)口直徑 （） （）進(jìn)氣室進(jìn)口面積 （）進(jìn)氣室進(jìn)口氣流速度 （校核） （） 擴(kuò)壓器是葉輪兩側(cè)隔板形成的環(huán)形通道，其主要作用是增壓減速，擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)形式主要有無(wú)葉擴(kuò)壓器和葉片擴(kuò)壓器。整圓后的圓周速度 （）葉輪出口的徑向分速 （） 葉輪出口氣流角 （）葉輪出口的絕對(duì)速度 （）吸氣室進(jìn)口到葉輪出口的溫度變化 （）葉輪出口比容比 （）因?yàn)閺较蛑比~片式葉輪比后彎型葉輪的反作用度小，葉輪出口馬赫數(shù)高，葉道內(nèi)擴(kuò)壓度以及速度不均勻性大。顯然，按照這種方法設(shè)計(jì)出來(lái)的新機(jī)器性能是可靠的，而按照前兩種方法，性能方面會(huì)有偏差。 離心式鼓風(fēng)機(jī)的熱力計(jì)算無(wú)論是對(duì)離心式鼓風(fēng)機(jī)的熱力設(shè)計(jì)，還是使用部門選配鼓風(fēng)機(jī)以及對(duì)特定鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱力氣動(dòng)性能分析都是十分重要和基本的計(jì)算。壓力比轉(zhuǎn)速 指鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的快慢將直接影響鼓風(fēng)機(jī)的流量、壓力、效率。密封的作用原理就是利用氣流經(jīng)過(guò)密封時(shí)的阻力來(lái)減少泄漏量。密封的作用是防止氣體在級(jí)間倒流及向外泄露。吸氣室是機(jī)殼的一部分，它的作用是把氣體均勻的引入葉輪。 （1）機(jī)殼機(jī)殼也稱為氣缸。工業(yè)壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)普遍采用后彎式，它又分為一般彎曲和強(qiáng)后彎式兩種。它是鼓風(fēng)機(jī)中最重要的一個(gè)部件。 同等功率下，風(fēng)壓和風(fēng)量一般呈反比。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，㎏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(wèn)題的一些分析。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。 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(wú)論是在性能上還是在安全可靠性上都獲得了很大的提高。特別是到了明末, 已出現(xiàn)了活塞式鼓風(fēng)機(jī)。在東漢初年, 南陽(yáng)太守杜詩(shī)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)。當(dāng)壓力比3時(shí)，其段數(shù)為1。鼓風(fēng)機(jī)的用途非常廣泛，根據(jù)其不同功效，鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中多個(gè)環(huán)境中。再次，運(yùn)用效率疊加法，主要根據(jù)徐忠編寫的離心壓縮機(jī)原理一書，對(duì)吸氣室、葉輪、擴(kuò)壓器和蝸殼進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。不僅如此，把這種操作程序反過(guò)來(lái)，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。 新中國(guó)成立以來(lái)，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(wú)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(yáng)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)。當(dāng)前，國(guó)外一些著名的風(fēng)機(jī)制造廠家，如美國(guó)的英格索蘭、德國(guó)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(guó)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。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 比較內(nèi)容羅茨風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)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(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速法和旁路放風(fēng)閥法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量風(fēng)壓，調(diào)節(jié)范圍小通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉片角度來(lái)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(jiǎn)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(shì)。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(lái)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。我們把離心式鼓風(fēng)機(jī)中可以轉(zhuǎn)動(dòng)的零件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子。此外，氣體的速度能也同樣是在葉輪里得到了提高。主軸的軸線也就是確定各旋轉(zhuǎn)零件的幾何軸線。對(duì)于高壓離心式壓縮機(jī)，都采用圓筒行鍛鋼機(jī)殼，以承受高壓。為了充分利用這部分速度能，常常在葉輪后面設(shè)置了流通面積逐漸擴(kuò)大的擴(kuò)壓器，用以把速度能轉(zhuǎn)化為壓力能，以提高氣體的壓力。這兩種密封統(tǒng)稱為內(nèi)密封。容積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間流經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的氣體容積。 級(jí)效率鼓風(fēng)機(jī)是用來(lái)提高壓力的機(jī)械。顯然，這種方法缺點(diǎn)是沒(méi)有按各元件性能特點(diǎn)的級(jí)熱計(jì)算方法。離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)熱力計(jì)算大致可以分為三步：?整理設(shè)計(jì)要求和有關(guān)氣體性質(zhì)參數(shù)的計(jì)算；?方案計(jì)算；?各個(gè)元件的詳細(xì)計(jì)算。因?yàn)槭呛髲澥饺~片，故選取相對(duì)寬度 則葉輪轉(zhuǎn)速 （）我們選取等厚兩邊打薄葉片，取葉片厚度，出口厚度則出口阻塞系數(shù) （校核） （）相對(duì)出口寬度 （校核） （）內(nèi)功率 （）考慮到，如果采用閉式葉輪，則強(qiáng)度校核不能滿足要求，故采用半開(kāi)式葉輪。無(wú)葉擴(kuò)壓器是由隔板兩個(gè)平壁構(gòu)成的環(huán)形通道，通道截面為一系列的同心圓柱面。 蝸殼可以由不同的形式，在離心式壓縮機(jī)中最典型的是一種形似蝸牛殼的排氣蝸殼。30176。270176。葉片進(jìn)口壓力 （）葉片進(jìn)口比容 （）葉輪出口壓力 （）葉輪出口比容 （）多變指數(shù) （）蝸殼的出口壓力即排氣壓力 蝸殼的出口比容比 （）蝸殼出口氣流密度 （）蝸殼的出口溫度 （）因?yàn)檫M(jìn)口出口速度相差很少故多變效率 （校核） （）等熵效率 （）由公式 （）其中葉片數(shù)為考慮到在不影響效率的情況下，適當(dāng)?shù)娜∩舷?，可以減弱噪聲。這樣處理結(jié)果，保持了輪盤的幾何尺寸未變，故帶側(cè)面質(zhì)量的輪盤應(yīng)力計(jì)算仍可采用不帶附加質(zhì)量的計(jì)算公式，僅對(duì)公式中反映質(zhì)量離心力的第三項(xiàng)系數(shù)（或）進(jìn)行相應(yīng)的修正，以反映葉片質(zhì)量的影響。流體機(jī)械產(chǎn)品一般都附有壓力流量特性曲線，據(jù)此可確定喘振點(diǎn)、喘振邊界線或喘振區(qū)。從圖中可以看出，在某轉(zhuǎn)數(shù)下離心式鼓風(fēng)機(jī)的效率最高，則該轉(zhuǎn)數(shù)的特性曲線則是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)特性曲線。當(dāng)旋轉(zhuǎn)脫離擴(kuò)散到整個(gè)通道，會(huì)使鼓風(fēng)機(jī)出口壓力突然大幅下降，而管網(wǎng)中壓力并未馬上減低，于是管網(wǎng)中的氣體壓力就大于鼓風(fēng)機(jī)出口處的壓力，管網(wǎng)中的氣體倒流向鼓風(fēng)機(jī)，直到管網(wǎng)中的壓力下降至低于鼓風(fēng)機(jī)出口壓力才停止。通過(guò)對(duì)進(jìn)口導(dǎo)葉和擴(kuò)壓器出口寬度的調(diào)節(jié)來(lái)消除喘振現(xiàn)象的發(fā)生。離心式鼓風(fēng)機(jī)是污水處理廠的重要機(jī)械設(shè)備之一，喘振是離心鼓風(fēng)機(jī)固有的特性，具有較大的危害?？諝庠谌~片間隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而逐漸向外，在葉片出口處由于各點(diǎn)與蝸殼距離不相等，沿周向氣流的速度和壓力都不均勻，對(duì)蝸殼的壓力有詠動(dòng)現(xiàn)象，這時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生噪聲。這種旋渦的剝落和耗散、以及紊亂來(lái)流引起繞流沖角的脈動(dòng)，使葉片表面及蝸殼內(nèi)壁上的作用力產(chǎn)生脈動(dòng)。有的電動(dòng)機(jī)質(zhì)量不高，空載時(shí)噪聲便超過(guò)，所以降低電機(jī)噪聲也是一項(xiàng)重要措施。從理論上講，增大風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)，使蝸殼內(nèi)周向脈動(dòng)減弱。葉片的厚度與形狀對(duì)葉片尾跡渦流的發(fā)生很有關(guān)系。因此，徑向直葉片及單圓弧彎曲葉片都是不理想的。 2）隔振 鼓風(fēng)機(jī)因運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，引起的振動(dòng)通過(guò)地基傳給地板及墻壁等處，把聲音輻射出來(lái)，因而需在鼓風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)、墻壁處，裝置隔振設(shè)施。 5）消聲在鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)、排氣管遭上，安裝既可讓氣流正常流通又能消除噪聲的裝置來(lái)消除噪聲。阻性消聲器對(duì)中高頻消聲效果好、對(duì)低頻消聲效果較差。 共振式消聲器是利用共振結(jié)構(gòu)的阻抗引起聲波的反射而進(jìn)行消聲的，在一段氣流通道的管壁上開(kāi)一些小孔，與管外密封的空腔相通，小孔與空腔組成了共振器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消聲效果好，阻力小等優(yōu)點(diǎn)。主要的工作內(nèi)容和結(jié)果為：1） 根據(jù)給定的參數(shù)，進(jìn)行離心式鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。5） 、。60176。300176。在這次外出實(shí)習(xí)中，張老師豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、博學(xué)的知識(shí)、對(duì)我的嚴(yán)格的要求和不厭其煩的講解，不僅使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，而且極大地拓寬了我的了解的范圍。118:597–605.[18] [J].,13(1)B1012.[19] [J].,(8)114116.[20] [J].（11）,7275.[21] [J].，7273.[22] [J].，2122.附錄 附圖1 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖2 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖3 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖4 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖5 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖6 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖7 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線 附圖8 錐形輪盤應(yīng)力計(jì)算系數(shù)曲線