【正文】 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（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)因為噪音較大，效率比離心風(fēng)機(jī)要低，但是在小流量時相對離心鼓風(fēng)機(jī)有價格上的優(yōu)勢。目前多用于曝氣沉砂池和濾池反沖洗的供氣上使用。所以在生化池曝氣供氧中目前多采離心風(fēng)機(jī)。 設(shè)計中的重點內(nèi)容：根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計參數(shù)，運用效率法進(jìn)行多種方案的熱力計算，選擇出最佳方案。圖 為單級離心式鼓風(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，同時使氣流產(chǎn)生加速度而獲得動能，然后氣流在擴(kuò)壓器中減速，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，進(jìn)一步提高壓力。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。 它的工作過程是當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時，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，使氣體在流動中把動能轉(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)壓高，風(fēng)量就會相對低，而風(fēng)量大，風(fēng)壓就會低些，這樣才能充分利用電機(jī)的功效率。我們把離心式鼓風(fēng)機(jī)中可以轉(zhuǎn)動的零件統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是離心式鼓風(fēng)機(jī)的主要部件。 （ 1）葉輪 葉輪也稱為工作輪。氣體在葉輪葉片的作用下，跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn)。此外，氣體的速度能也同樣是在葉輪里得到了提高。 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)中得到了廣泛的運用。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。 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。主軸的軸線也就 是確定各旋轉(zhuǎn)零件的幾何軸線。各階段突肩起軸向定位作用，也可以用光軸，因為它又形狀簡單、加工方便的特點。它是由機(jī)殼、擴(kuò)壓器、蝸室和密封等組成。機(jī)殼是靜子中最大的零件。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。上下機(jī)殼用定位銷定位，用螺栓連接。軸承箱與下機(jī)殼分開澆鑄。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。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（論文） 2 離心式鼓風(fēng)機(jī)基本理論 6 以提高氣體的壓力。 （ 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。 （ 4）密封 密封有隔板密封、輪蓋密封和軸端密封。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。這兩種密封統(tǒng)稱為內(nèi)密封。這種密封統(tǒng)稱為外密封，最常見的是迷宮式密封。由于密封片較軟，當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生振 動與密封片相碰時，密封片易磨損，而不致于轉(zhuǎn)子損壞。 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)。 容積流量：單位時間流經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的氣體容積。 質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)的氣體質(zhì)量。 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。單位為 r/min,常用 n 表示。 級效率 鼓風(fēng)機(jī)是用來提高壓力的機(jī)械。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? 。 定熵效率是指由進(jìn)氣壓力 1p 增加到排氣壓力 2p 時，定熵壓縮功與實際所消耗的功之比。目前，離心式鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計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)驗和科學(xué)實驗結(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)行熱力計算，計算出各特征截面的氣動熱力參數(shù)和流道的幾何參數(shù)。顯然，這種方法缺點是沒有按各元件性能特點的級熱計算方法。這種方法常稱為按元件設(shè)計法，又稱為流道法。 其三，以相似原理為基礎(chǔ)的模化設(shè)計法，以性能好的機(jī)器作為樣機(jī)，用相似換算方法設(shè)計出新的機(jī)器稱為整機(jī)模擬，根據(jù)性能好的級用相似法來設(shè)計新的級，稱為級模擬。當(dāng)然，在沒有性能呢好的級或者機(jī)器做樣本時，或者需要設(shè)計出比現(xiàn)在有的機(jī)器更好的性能時還得用前面 2 種方法。 離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計時熱力計算大致可以分為三步： ?整理設(shè)計要求和有關(guān)氣體性質(zhì)參數(shù)的計算； ?方案計算； ?各個元件的詳細(xì)計算。 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， M P ap ?水蒸氣 。 葉輪設(shè)計 葉輪主要參數(shù)的設(shè)計計算 根據(jù)經(jīng)驗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)計采用單級式 ]8[ ，則級數(shù) 1?i ，設(shè)計的鼓風(fēng)機(jī)為單級高速鼓風(fēng)機(jī)。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。 因為是后彎式葉片，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 ??（校核22Db ） （ ） 內(nèi)功率 WWqP polmi 0 5 8 1 2?? （ ） 考慮到 smu / ? ，如果采用閉式葉輪，則強(qiáng)度校核不能滿足要求，故采用半開式葉輪。 故選取 md ? 選取速度系數(shù) ?cK ~?Dd重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)具體設(shè)計計算 11 由式 ，取直徑比 （ ） 選取進(jìn)口阻塞系數(shù) ?? 葉輪進(jìn)口比容比 ?? inVK ?? （ ） 葉輪出口比容比 ?? inVK ?? （ ） 葉輪進(jìn)口直徑由公式 mDKKDbucKcKdDVDrV4221223201222222320 ???????????????????????????????? （ ） 葉輪進(jìn)口面積 22200 020 )(4 mdDA ??? ? （ ） 葉輪進(jìn)口氣流速度 smAKqc Vin / in0 ?? ? （ ） 吸氣室進(jìn)口到葉輪進(jìn)口的溫升 CR cct in ???????? )1(22200 ?? （ ） 葉輪進(jìn)口比容比 98 )1(1 00 ????? inV T tK ?（校核 0VK ） （ ） 葉片進(jìn)口直徑 mDKD D ?? （ ） 葉片進(jìn)口圓周速度 smDnu /9 1 7 060/11 ?? ? （ ） 氣流進(jìn)入葉片前的速度 smcKc / ??? （ ） optopt DDDD ))(~() 2021 ?（ ?? DDKD重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 離心式鼓風(fēng)機(jī)具體設(shè)計計算 12 氣流進(jìn)入葉片后的速度 smcc /9 2 ??? ? （ ） 葉片進(jìn)口氣流角 ??? ? n1111 uc? （ ） 在設(shè)計流量較小而出現(xiàn)氣流角偏小時，安裝角可以比氣流角略大一點 故取安裝角 ??301A? ，則沖角 ???? ?? Ai 對于進(jìn)口阻塞系數(shù)的校核時，要達(dá)到一個較為合理的效率值時，就要適當(dāng)提高 1? ，由于ADz11111 sin1 ?? ?? ?? （ ） 故進(jìn)口葉片厚度要適當(dāng)減小，取進(jìn)口葉片厚度 ?? 采用長短葉片，進(jìn)口葉片數(shù) 111?z 片 則進(jìn)口阻塞系數(shù) 88 8843 s i n1 11 111 ??? AD z ?? ??（校核 1? ） （ ） 進(jìn)氣室到葉片出口的溫升 CR cct in ???????? )1(2211 ?? （ ） 葉片進(jìn)口比容比 )1(1 11 ????? inV T tK ? （ ） 葉片進(jìn)口寬度 mDcK qb V V i n ?? ?? （ ） 葉輪進(jìn)口相對速度 smucw /5 94)( 2122211 ???