【文章內(nèi)容簡介】 單級離心式鼓風(fēng) 機(jī)示意圖 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 5 離心式鼓風(fēng)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 離心式鼓風(fēng)機(jī)零件很多，這些零件又根據(jù)他們的作用組成各種部件。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。不能轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件稱為靜子。 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是離心式鼓風(fēng)機(jī)的主要部件。它是由主軸，葉輪和平衡盤等組成。 （ 1）葉輪 葉輪也稱為工作輪。它是鼓風(fēng)機(jī)中最重要的一個(gè)部件。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)。而氣體由于受到旋轉(zhuǎn)離心力的作用，以及在葉輪里的擴(kuò)壓流動(dòng)，使氣體通過葉輪后的壓力得到了提高。此外，氣體的速度能也同樣是在葉輪里得到了提高。 因此，可以認(rèn)為葉輪是使氣體提高能量的唯一途徑。 葉輪按照結(jié)構(gòu)形式可以分為開式、半開式和閉式三種，在大多數(shù)情況下，后兩種葉輪在鼓風(fēng)機(jī)中得到了廣泛的運(yùn)用。 葉輪根據(jù)彎曲形式不同，分為前彎式、后彎式和徑向式三種。前彎式葉輪由于效率低，在鼓風(fēng)機(jī)中不采用，僅在通風(fēng)機(jī)中采用。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。 葉輪根據(jù)加工方法不同可以分為鉚接型、焊接型和整體型，鉚接型葉輪分為一般鉚接和整體鉚接。 （ 2）主軸 主軸上安裝所有的旋轉(zhuǎn)零件，其作用就是支持旋轉(zhuǎn)零件及傳遞轉(zhuǎn)矩。主軸的軸線也就 是確定各旋轉(zhuǎn)零件的幾何軸線。 主軸是階梯軸，以便于零件的安裝。各階段突肩起軸向定位作用，也可以用光軸，因?yàn)樗中螤詈唵?、加工方便的特點(diǎn)。 靜子 靜子中所有零件均不能轉(zhuǎn)動(dòng)。它是由機(jī)殼、擴(kuò)壓器、蝸室和密封等組成。 （ 1）機(jī)殼 機(jī)殼也稱為氣缸。機(jī)殼是靜子中最大的零件。它通常是用鑄鐵或者鑄鋼澆鑄出來的。對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。 機(jī)殼一般有水平中分面，以便于裝配。上下機(jī)殼用定位銷定位，用螺栓連接。下機(jī)殼裝有導(dǎo)柱，便于裝拆。軸承箱與下機(jī)殼分開澆鑄。 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。吸氣室內(nèi)常澆鑄有分流肋，使氣流更加均勻，也起增加機(jī)殼剛性的作用。 （ 2）擴(kuò)壓器 氣體從葉輪流出時(shí)，它具有較高的流動(dòng)速度。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，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 6 以提高氣體的壓力。擴(kuò)壓器一般有無葉擴(kuò)壓器、葉片擴(kuò)壓器、直壁擴(kuò)壓器等多種型式。 （ 3）蝸殼 蝸殼的主要目的是把擴(kuò)壓器后面或者葉輪后面的氣體匯集起來，把氣體引到壓縮機(jī)外面去，使它流向氣體輸送管道或流到冷卻器去進(jìn)行冷卻。此外，在匯集氣體的過程中，在 大多數(shù)情況下，由于蝸殼外徑的逐漸增大和通流截面的漸漸擴(kuò)大，也對氣流起到一定的降速擴(kuò)壓作用。 （ 4）密封 密封有隔板密封、輪蓋密封和軸端密封。密封的作用是防止氣體在級間倒流及向外泄露。為了防止通流部分中的氣體的級間倒流，在輪蓋處設(shè)有輪蓋密封。在隔板和轉(zhuǎn)子之間設(shè)有隔板密封。這兩種密封統(tǒng)稱為內(nèi)密封。為了減少和杜絕機(jī)器內(nèi)部的氣體向外泄露，或者外界氣體竄入機(jī)器內(nèi)部，在機(jī)器端安裝了端密封。這種密封統(tǒng)稱為外密封，最常見的是迷宮式密封。密封片為軟金屬制成，可以用車削制成，將它嵌入密封體內(nèi)。由于密封片較軟，當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生振 動(dòng)與密封片相碰時(shí)，密封片易磨損，而不致于轉(zhuǎn)子損壞。密封的作用原理就是利用氣流經(jīng)過密封時(shí)的阻力來減少泄漏量。 離心式鼓風(fēng)機(jī)關(guān)鍵參數(shù) 流量、壓力比、軸功率、轉(zhuǎn)速及效率是表示鼓風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)，稱為鼓風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)。 流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體容積或質(zhì)量數(shù)，稱為流量。 容積流量：單位時(shí)間流經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的氣體容積。常用單位為 3m /s、 3m /min、 3m /h，分別用 hs Q , min 表示。 質(zhì)量流量：單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的氣體質(zhì)量。單位為 kg/s、 kg/min、 kg/h，分別用 hmis MMM , 表示。 壓力比 鼓風(fēng)機(jī)的壓力比是指進(jìn)口絕對壓力與排氣絕對壓力的比值。 壓力比adpp進(jìn)氣絕壓排氣絕壓?? 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。單位為 r/min,常用 n 表示。 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 7 軸功率 驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)所需 要的功率 N 稱軸功率，或者說單位時(shí)間內(nèi)傳遞給鼓風(fēng)機(jī)軸的能量，單位為 KW。 級效率 鼓風(fēng)機(jī)是用來提高壓力的機(jī)械。離心式鼓風(fēng)機(jī)或級的效率，主要是用來說明傳遞給氣體的機(jī)械能的利用程度。在離心式鼓風(fēng)機(jī)中，經(jīng)常采用的是多變效率 pol?和定熵效率 s? 。 多變效率是指由進(jìn)氣壓力 1p 增加到排氣壓力 2p 所需的多變壓縮功與實(shí)際所消耗的功（即總耗功 totW ）之比。 定熵效率是指由進(jìn)氣壓力 1p 增加到排氣壓力 2p 時(shí)，定熵壓縮功與實(shí)際所消耗的功之比。 離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方法 離心式鼓風(fēng)機(jī)的熱力計(jì)算無論是對離心式鼓風(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。目前，離心式鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法大致可以分為以下三種 ]4[ ： 其一，是根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取各元件的形式，有關(guān)的主要幾何參數(shù)相對值和有關(guān)損失系數(shù)、效率值，進(jìn)行熱力計(jì)算，計(jì)算出各特征截面的氣動(dòng)熱力參數(shù)和流道的幾何參數(shù)。在計(jì)算各元件時(shí)，早期一般按元件效率等于級效率，不考慮各元件效率 的不同，這種方法稱為平均效率法。顯然，這種方法缺點(diǎn)是沒有按各元件性能特點(diǎn)的級熱計(jì)算方法。 其二，以各元件的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)計(jì)算通流部分各元件，確定有關(guān)幾何尺寸。這種方法常稱為按元件設(shè)計(jì)法，又稱為流道法。比較以上兩種方法可以看出，第二種方法比第一種方法合理些，但是需要有各典型元件的完善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而且對各元件間相互影響也很難在計(jì)算中考慮，因此，難具有普遍意義。 其三，以相似原理為基礎(chǔ)的模化設(shè)計(jì)法，以性能好的機(jī)器作為樣機(jī)，用相似換算方法設(shè)計(jì)出新的機(jī)器稱為整機(jī)模擬，根據(jù)性能好的級用相似法來設(shè)計(jì)新的級，稱為級模擬。顯 然，按照這種方法設(shè)計(jì)出來的新機(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。當(dāng)然，在沒有性能呢好的級或者機(jī)器做樣本時(shí)，或者需要設(shè)計(jì)出比現(xiàn)在有的機(jī)器更好的性能時(shí)還得用前面 2 種方法。 根據(jù)前面三種方法的講述，我們選擇使用最為廣泛的方法一效率法為本次設(shè)計(jì)的主要方法。 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。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)具體設(shè)計(jì)計(jì)算 8 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 熱力計(jì)算及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 氣體的物 理參數(shù) 確定含水蒸氣的濕空氣的氣體參數(shù) R，定熵指數(shù) ? 。 已知相對濕度為 ? =，則 1kg 干燥混合氣體所含有的水蒸氣 x 為 （ ） 其中， 干燥氣體R 為干燥氣體常數(shù)為 )/( KkgJ ? ， 水蒸氣R 為水蒸氣的氣體常數(shù)為 )/( KkgJ ? ， 水蒸氣p 是水蒸氣在溫度 int 下的飽和壓力，當(dāng) Ctin ??20 時(shí)， M P ap ?水蒸氣 。 濕空氣的氣體常數(shù) （ ） 濕空氣的定熵指數(shù) ? 為 （ ） 所以 ?? 其中， )/()/( KkgJCpKkgJCp ???? 水蒸氣干空氣 ， 流量計(jì)算 考慮到鼓風(fēng)機(jī)存在外漏氣，鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流量應(yīng)取得比設(shè)計(jì)任務(wù)中所提出的流量大一些，現(xiàn)取 m in/1 0 3mqq inv in ?? （ ） 壓力比的確定 由給定的進(jìn)出口壓力，計(jì)算壓力比 （ ） 為了提高鼓風(fēng)機(jī)的性能，要求把升壓 P? 提高 4% ]6[ ，確定出設(shè)計(jì)計(jì)算的壓力比 ? . M P aPPP ino u t 0 7 4 )( ???? 則計(jì)算的壓力比 （ ） )( ???水蒸氣水蒸氣水蒸氣干燥氣體 pPR pRxin ??)/( KkgJxxRRR ????? 水蒸氣干 ?????水蒸氣干空氣水蒸氣干空氣 xRR x CpCp? ?skgqq inV inm in / 6 ?? ???? ??? inoutPP????? inin P PP?重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)具體設(shè)計(jì)計(jì)算 9 因?yàn)閴毫Ρ??? ，所以選用單段的壓縮機(jī)。 葉輪設(shè)計(jì) 葉輪主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步選取出口安裝角 ??452A? ]7[ ，流量系數(shù) r2? =，葉片數(shù) Z 為 22 片，輪阻及漏氣損失系數(shù) ?? ldf ?? ，多變效率 ?pol? 根據(jù)前面選取的參數(shù) 流動(dòng)效率 )1( ???? ldfpolh ???? （ ） 周速系數(shù) ots i n12222 ???? ArAu z ????? （ ） 能量頭系數(shù) ??? rh ??? （ ） 段的指數(shù)系數(shù) ???? ????pol （ ） 多變壓縮功 kgkJRTW inpol / 0)1( 1 ??? ??? （ ） 無論從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、主機(jī)重量、調(diào)節(jié)范圍和效率方面，單級式都要優(yōu)于多級式，故本次設(shè)計(jì)采用單級式 ]8[ ，則級數(shù) 1?i ，設(shè)計(jì)的鼓風(fēng)機(jī)為單級高速鼓風(fēng)機(jī)。 整圓后的圓周速度 smiWu pol / ?? ? （ ） 葉輪出口的徑向分速 smuC rr / ?? ? （ ） 葉輪出口氣流角 ??? ? n2212ur??? （ ） 葉輪出口的絕對速度 smCC r /s i n 222 ?? ? （ ） 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)具體設(shè)計(jì)計(jì)算 10 吸氣室進(jìn)口到葉輪出口的溫度變化 CCWRt po lpo l ?????? )2(1222 ??? （ ） 葉輪出口比容比 )1( 122 ???? ??inV TtK （ ） 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。因而徑向直葉片式葉輪的效率一般比后彎式葉輪低，于是只要強(qiáng)度允許，采 用后彎式更為有利。故選用后彎式葉片。 因?yàn)槭呛髲澥饺~片，故選取相對寬度 ,222 ?? ?Db 則葉輪轉(zhuǎn)速 m i n/17 27 1/ 3222222 rq uDbKn V inrV ?? ?? （ ） 我們選取等厚兩邊打薄葉片，取葉片厚度 mm6?? ，出口厚度 mm4 則出口阻塞系數(shù) s i n1 22 22 ??? AD z ?? ??（校核 2VK ） （ ） 相對出口寬度 04 )( 22322222 ?? nuK qDb rV V in ??（校