【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ucc (29) 風(fēng)機(jī)的理論全壓系數(shù)為 : 14 ??? ??? tft (210) 式中 : ? ——— 風(fēng)機(jī)的理論全壓系數(shù) 。 ?t ——— 風(fēng)機(jī)的全壓系數(shù) ,已計(jì)算得 ??t 。 ?tf ——— 全壓效率 ,經(jīng)查表得 ??tf . 在軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)計(jì)算中最佳設(shè)計(jì)參數(shù) ~ ?n opt . ?n 則風(fēng)機(jī)第 Ι 級(jí)葉輪的計(jì)算函數(shù) ?r為 : )( 12 2??????? )n(ψct_arφ (211) 則葉輪的最小輪轂比由式 (212)得 : 11_m in???rd ? (212) 由于所決定的輪轂比 ?d =,所以在葉輪的葉片根部不會(huì)產(chǎn)生氣流分離 . 所選輪轂比可用 . 15 第一級(jí)葉輪 葉片 環(huán) 的氣流參數(shù)和空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)計(jì)算 第一級(jí)葉輪葉片環(huán)的氣流參數(shù)計(jì)算 1 確定葉片 截面及截面半徑 通常把整個(gè)葉片沿徑向方向按等圓環(huán)面積原則分成 5～ 7 個(gè)計(jì)算截面 ,以便分別計(jì)算各截面的有關(guān)參數(shù) ,從而得到各計(jì)算截面的葉片寬度及葉片安裝角 .本次設(shè)計(jì)將整個(gè)葉片按等圓環(huán)面積原則分成 5 個(gè)計(jì)算截面 .[4] 各計(jì)算截面的半徑可按式 (213)計(jì)算得 : 1)__)(_1)(1(2222?????N ddNdiDri (213) 則各計(jì)算截面的半徑為 : mr ? 。 mr ? 。 mr ? 。 mr ? 。 mr ? 式中 : ri — — 第 i 個(gè)計(jì)算半徑 。 i —— 從輪轂截面算起的計(jì)算截面符號(hào) , ?i 。 N —— 計(jì)算截面數(shù) ,取 5?N 。 D —— 葉輪直徑 ,已求得 mD ? 。 d_ —— 葉 輪輪轂比 ,取為 ?d . 在所取的截面中 ,需要包括平均半徑所在截面 ,因?yàn)橥ǔＫf的葉片安裝角指的就是平均半徑所在截面的數(shù)值 . 2 各 截面的相對(duì)半徑 各計(jì)算截面的相對(duì)半徑可按式 (214)計(jì)算 : 16 rrr t?_ (214) ??r 。 ??r 。 ??r 。 ??r 。 ??r 式中 : r —— 各計(jì)算截面半徑已求得 。 rt —— 葉輪半徑 ,由式 (22)可知 : mDrt ??. 3 各 截面上氣流的圓周速度 602 rnu ?? (215) smu ??????smu ??????smu ??????smu ??????smu ?????? 式中 : r —— 各計(jì)算截面半徑已求得 。 n —— 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,選取為 min2940r 。 4 各 截面 上氣流的扭速 氣流的扭速即為葉輪人口前后的氣流旋繞速度之差 .氣流在進(jìn)入第 Ⅰ 級(jí)葉輪時(shí)入口旋繞速度 cu1 = 文獻(xiàn) [4]中式 (216)計(jì)算得 : 17 ?? tftfu upc ?? (216) smc u 27501 ????? 。 smc u 27502 ????? 。 smc u 27503 ????? 。 smc u 27504 ????? 。 smc u 27505 ????? 式中 : ptf —— 通風(fēng)機(jī)的單級(jí)全壓 ,單位 pa ,由給定設(shè)計(jì)參數(shù)可知 為 ap2750 。 ? —— 氣體密度 ,單位 mkg 3 ,對(duì)于通風(fēng)機(jī)進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體密度 mkg?? 。 u —— 各截面上氣流的的圓周速度 ,由式 (215)求得 。 ?tf —— 風(fēng)機(jī)全壓效率 ,在按等環(huán)量設(shè)計(jì)時(shí)為常數(shù) ， 取為. 第一級(jí)葉輪葉片環(huán)的空氣動(dòng)力計(jì)算 1 軸向絕對(duì)速度 在按等環(huán)設(shè)計(jì)時(shí) ,沿葉高軸向的絕對(duì)速度為常數(shù) 可由式 (217)計(jì)算得 : smdDqc va )(48 .3 34)1(222_2??? ????? (217) 18 2 各 截面的平均相對(duì)速度 212 )](2[ uuam ccucw ?????? (218) 由上式可分別求得各計(jì)算截面的平均相對(duì)速度為 : smw m ]2 [ 221 ???? 。 smw m ]2 [ 222 ???? smw m ]2 [ 223 ???? smw m ]2 [ 224 ???? smw m ]2 [ 225 ???? 式中 : ac —— 軸向絕對(duì)速度 ,已求得 . u —— 各 截面上氣流圓周速度 ,已求得 . uc? —— 各截面上氣流的扭速 . uc1 —— 各截面上氣流的預(yù)旋速度 ,按等環(huán)量設(shè)計(jì)第 Ⅰ 葉輪時(shí) 01 ?uc . 3 各 截面的平均相對(duì)速度氣流角 19 mam wcarcsin?? (219) 代入數(shù)值可分別求得各計(jì)算截面的平均相對(duì)速度氣流角 : ? rc s in1 ??m? 。 ? rc s in2 ??m? 。? rc s in3 ??m? 。 ? rc s in4 ??m? 。? rc s in5 ??m? 4 空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù) muy wcc ?? 2? (220) 各計(jì)算截面的空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)可由上式分別計(jì)算得 : 1 11 ????? m uw cc? 。 2 22 ???? m uw cc? 。 3 33 ????? m uw cc? 。 4 44 ????? m uw cc? 。 5 55 ????? m uw cc? 由以上計(jì)算所得各計(jì)算截面的空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)均未超過 ,所以按孤立翼型法設(shè)計(jì)是合適的 . 葉片幾何尺寸的 確定 葉片幾何尺寸計(jì)算的目的在于確定各計(jì)算截面所采用翼型的葉片寬度及葉片安裝角 .整個(gè)葉片的幾何尺寸 ,可以通 過計(jì)算得到的各計(jì)算截面的葉片寬度及葉片安裝角光滑過渡得到 . 20 翼型的 確定 為了使本設(shè)計(jì)能更好地 達(dá)到設(shè) 計(jì)要求 ,考慮到本設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)所消耗的功率較大 ,為了保證通風(fēng)機(jī)的效率和制造方便等條件 ,故本設(shè)計(jì)選用了軸流風(fēng)機(jī)中常用的 平底機(jī)翼型葉片 .綜合以上 考慮 我選擇了LS翼型 .該翼型的原始翼型為英國 LS螺旋槳翼型 ,修改后多用于軸流通風(fēng)機(jī)中 。 [15] 該翼型的斷面坐標(biāo)值列于下表 (22): 表 22 LS 翼型斷面坐標(biāo) 距前緣點(diǎn)距離bx 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 上表面 坐標(biāo)Cy 對(duì)于同一翼型 ,在一定范圍內(nèi)增加其翼型相對(duì)厚度會(huì)使翼型擴(kuò)壓區(qū)域的壓力坡度邊大 ,當(dāng)翼型很厚時(shí) ,壓力坡度可以大到使葉片擴(kuò)壓區(qū)域中的跗面層發(fā)生分離 ,這不僅影響到通風(fēng)機(jī)的壓力增加 ,而且會(huì)使通風(fēng)機(jī)的效率降低 .在顧及壓力 ,又照顧效率的情況下 ,目前國內(nèi)外軸流通風(fēng)機(jī)中一般采用翼型相對(duì)厚度為 ～ 中等厚度的翼型 .翼型相對(duì)厚度可選為沿葉片高度為常數(shù)或按某種規(guī)律變化的 .當(dāng)按等環(huán)量方法設(shè)計(jì)葉片時(shí) ,葉片根部的空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)最大 ,可選用較大的相對(duì)翼型厚度 ,而葉片頂端則采用較小的相對(duì)翼型厚度 ,使其沿著葉片高度變化 ,這樣可以減少葉片根部的葉片寬度和葉片安裝角 ,制造也比較方便 .另一方面 ,為了增加葉片根部的強(qiáng)度 ,翼型相對(duì)厚度也要選的大一些 .綜合以上考慮 ,本設(shè)計(jì)相對(duì)翼型厚度在根部和頂端分別選取為 和 ,中間各截面的相對(duì)翼型厚度可通過插值計(jì)算得到 .[8] 各計(jì)算截面的相對(duì)翼型厚度分別為 : 21 ?C 。 ?C 。 ?C 。 ?C 。 ?C 在軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)計(jì)算 中 ,為使通風(fēng)機(jī)獲得高的全壓效率 ,就必須在最小升阻比的鄰近區(qū)域范圍內(nèi)選擇翼型的升力系數(shù) .在按等環(huán)量方法設(shè)計(jì)葉片時(shí) ,從葉片頂端到葉片根部 ,空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)是逐漸增加的 .根據(jù)升阻比最小的原則選取根部和頂端的升力系數(shù)分別為 和 。 [8] 3 葉片頂端和根部的葉 柵稠度 可由 文獻(xiàn) [8]中下 式求得 : yyCC??? (221) ??? CC?? 。 ??? CC?? 4 葉片的 總寬度 葉片根部的頂端的葉片總寬度可由式 (222)計(jì)算得到 ,而中間各計(jì)算截面的葉片總寬度可按直線規(guī)律變化通過插值計(jì)算得到 . ??rbZ 2? (222) 111 ?????? ?? rbZ m。 555 ?????? ?? rbZ m。 mbZ ??? 。 mbZ ??? 。mbZ ??? 5 各截面的葉柵稠度 由各計(jì)算截面 葉片總寬度可按下式計(jì)算各截面的葉柵稠度 : rbZ?? 2? (223) 22 111 ????? rbZ?? 。 222 ????? rbZ?? 。 333 ????? rbZ?? 。 444 ????? rbZ?? 。 555 ????? rbZ?? 6 各截面的升力系數(shù) 可 由式 (221)計(jì)算求得 : 11 ??? ??CC 。 22 ??? ??CC 。 . 33 ??? ??CC 。 44 ??? ??CC 。 55 ??? ??CC 。 葉片數(shù)目的選擇計(jì)算 葉輪葉片數(shù)目可用下式計(jì)算 : mm ddZ ???__11??? (224) in ???????Z 。 a x ???????Z 式中 : m? —— 平均半徑處的葉柵稠度 ,已求得 23 _d —— 輪轂比 ,由 計(jì)算 已經(jīng) 確定為 m? —— 平均半徑處的展弦比 , m? 的數(shù)值可在下述范圍內(nèi)選取 :當(dāng) ~ ?d 時(shí) , ?? m? 根據(jù)國內(nèi)軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ,對(duì)于采用孤立翼型法設(shè)計(jì)的軸流通風(fēng)機(jī)的最佳葉輪葉片數(shù)目可采用 [10]表 23 推薦的數(shù)值 。 表 23 葉片數(shù)目與輪轂比之間的關(guān)系 _d Z 2～ 6 4～ 8 6～ 12 8～ 16 10～ 20 根據(jù)表 23當(dāng)輪轂比為 時(shí) 20~10?Z .考慮到在葉柵稠度不變的情況下 ,葉片數(shù)目的增加將會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)的壓力和效率降低 ,故選取第Ⅰ 級(jí)葉輪葉片數(shù)目 : 12?Z . 各 計(jì)算 截面的葉片 尺寸參數(shù) 1 各 截面的葉片寬度 各計(jì)算截面的葉片寬度由下式計(jì)算得 : ZrZbZb ??2?? (225) mmb ?? 。 mmb ?? 。 mmb ?? 。 mmb ?? 。 mmb 915 ?? 。 2 各 截面的葉片厚度 各計(jì)算截面的葉片厚度可由 [10]查手冊(cè)中 下式計(jì)算得到 : bCC _? (226) 24 mmbCC ???? 。 mmbCC ???? 。 mmbCC ???? 。 mmbCC ???? 。 mmbCC ???? 。 各截面上的葉片安裝角 各截面的葉片安裝角由下式計(jì)算 : ??? ?? m (227) ??? ????? ??? m 。 ??? ????? ??? m 。 ??? ????? ??? m 。 ??? ????? ??? m。 ??? ????? ??? m 。 式中 : ? —— 各截面上的葉片沖角 ,可由 LS 翼型的性能曲線上查得 : ? ?? ,