【正文】 （）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?shù)娜∩舷?，可以減弱噪聲。4 強度校核 離心式鼓風(fēng)機的葉輪處在高速旋轉(zhuǎn)和過盈配合之中，其應(yīng)力或變形對機組連續(xù)可靠的運行產(chǎn)生嚴重的影響，故必須對其強度進行校核，特別對于半開式葉輪的輪盤的強度校核。 葉輪初選材料Cr17Ni2鋼，則密度，泊松比，彈性模量葉輪的基本結(jié)構(gòu)如下圖： 葉輪結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用遞推—帶入法將輪盤分為三段：1）段1：，則則錐頂直徑 （）則由，查附圖1得，附圖2得附圖3得，附圖4得附圖5得附圖6得附圖7得附圖8得 （）2）段2：，則則錐頂直徑根據(jù)公式（） 則由，查附圖1得，附圖2得附圖3得，附圖4得附圖5得附圖6得附圖7得附圖8得3）段3：，則則錐頂直徑根據(jù)公式（） 則由，查附圖1得，附圖2得附圖3得，附圖4得附圖5得附圖6得附圖7得附圖8得葉片質(zhì)量對輪盤應(yīng)力有一定的影響，故在葉輪輪盤應(yīng)力計算時，必須考慮葉片質(zhì)量的影響。也就是說，葉片質(zhì)量使輪盤產(chǎn)生離心力的厚度增加，而承受離心力的厚度并不增加，仍為原來輪盤的厚度。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)力計算仍可采用不帶附加質(zhì)量的計算公式，僅對公式中反映質(zhì)量離心力的第三項系數(shù)（或）進行相應(yīng)的修正，以反映葉片質(zhì)量的影響。本次離心式鼓風(fēng)機的設(shè)計，葉輪的加工為整體銑制，故選用的材料為Cr17Ni2鋼。所謂圓弧窄葉片就是葉片的徑向尺寸大于軸向尺寸。例如，泵或壓縮機運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的喘振過程是：流量減小到最小值時出口壓力會突然下降，管道內(nèi)壓力反而高于出口壓力，于是被輸送介質(zhì)倒流回機內(nèi)，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止；當管道中的壓力恢復(fù)到原來的壓力時，流量再次減少，管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流，如此周而復(fù)始。流體機械產(chǎn)品一般都附有壓力流量特性曲線，據(jù)此可確定喘振點、喘振邊界線或喘振區(qū)。一旦喘振引起管道、機器及其基礎(chǔ)共振時，還會造成嚴重后果。在壓縮機和鼓風(fēng)機中，通常采用最小流量式、流量—轉(zhuǎn)速控制式或流量—壓力差控制式防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)。喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，風(fēng)機出現(xiàn)周期性的出風(fēng)與倒流，相對來講軸流式風(fēng)機更容易發(fā)生喘振，嚴重的喘振會導(dǎo)致風(fēng)機葉片疲勞損壞。從圖中可以看出，在某轉(zhuǎn)數(shù)下離心式鼓風(fēng)機的效率最高，則該轉(zhuǎn)數(shù)的特性曲線則是設(shè)計轉(zhuǎn)數(shù)特性曲線。圖42給出了設(shè)計轉(zhuǎn)數(shù)下離心式鼓風(fēng)機特性曲線，橫坐標為排氣量，縱坐標為能量頭。圖中S點為喘振邊界點。離心式鼓風(fēng)機運行時這種氣體來回撞擊現(xiàn)象稱為喘振。當旋轉(zhuǎn)脫離擴散到整個通道，會使鼓風(fēng)機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)機出口處的壓力，管網(wǎng)中的氣體倒流向鼓風(fēng)機，直到管網(wǎng)中的壓力下降至低于鼓風(fēng)機出口壓力才停止。鼓風(fēng)機抽出的風(fēng)量時大時小，產(chǎn)生的風(fēng)壓時高時低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也會發(fā)生很大的波動。鼓風(fēng)機發(fā)出劇烈聲音，使噪聲劇增。 在生產(chǎn)過程中，當觀察到發(fā)生喘振現(xiàn)象時，就不要再增加管網(wǎng)阻力，以免加劇喘振，應(yīng)立即查找原因，采取相應(yīng)的措施，及時消除隱患。通過對進口導(dǎo)葉和擴壓器出口寬度的調(diào)節(jié)來消除喘振現(xiàn)象的發(fā)生。在出風(fēng)管上設(shè)一旁通管，一旦風(fēng)量降低至Qmin，旁通管上的閥門自動打開放氣，此時進口的流量增加，工作點可由喘振區(qū)移至穩(wěn)定工作區(qū)，從而消除了進氣流量小、沖角過大引起失速和發(fā)生喘振的可能性。鼓風(fēng)機的負荷越大，發(fā)生喘振的幾率就越大。 4）定期維護保養(yǎng)。離心式鼓風(fēng)機是污水處理廠的重要機械設(shè)備之一，喘振是離心鼓風(fēng)機固有的特性，具有較大的危害。鼓風(fēng)機在機械制造部門運用很高，其種類繁多。鼓風(fēng)機是依靠電動機帶動，使葉輪或轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)而進行運行的。 1）空氣動力性噪聲 因氣體振動而輻射的噪聲稱為空氣動力性噪聲，這種噪聲分為渦流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲?？諝庠谌~片間隨葉輪轉(zhuǎn)動而逐漸向外，在葉片出口處由于各點與蝸殼距離不相等，沿周向氣流的速度和壓力都不均勻，對蝸殼的壓力有詠動現(xiàn)象，這時開始產(chǎn)生噪聲。這個脈動力作用在葉片上，使葉片振動便又成為一種噪聲源。 旋轉(zhuǎn)噪聲，每當葉片通過蝸舌產(chǎn)生一個脈動，所以它的頻率為 （）其中：—頻率 Hz —葉輪轉(zhuǎn)速 —葉片數(shù)這是旋轉(zhuǎn)噪聲的基頻，又稱葉片通過頻率，還有它的諧頻。邊界層中紊流的壓力脈動作用到葉片，引起葉片面上壓力脈動造成渦流噪聲。這種旋渦的剝落和耗散、以及紊亂來流引起繞流沖角的脈動，使葉片表面及蝸殼內(nèi)壁上的作用力產(chǎn)生脈動。引起的脈動力有隨機性、發(fā)生于葉片全長上，所以產(chǎn)生的噪聲頻率范圍很寬。 2）機械噪聲 機械噪聲乃鼓風(fēng)機運轉(zhuǎn)不平衡而引起振動，傳動裝置相互間摩擦而引起。由于蝸殼都是由厚度不大的鐵板制成，面積又大，成為優(yōu)良的聲輻射表面。有的電動機質(zhì)量不高，空載時噪聲便超過，所以降低電機噪聲也是一項重要措施。 上述噪聲中。這種高強度的空氣動力性噪聲不僅從鼓風(fēng)機進、排氣口直接輻射出來，而且造成鼓風(fēng)機機殼和進、排氣管壁振動，使機殼和管壁也輻射噪聲。故在設(shè)計中，我們主要研究葉片及葉輪相關(guān)尺寸對于減弱噪聲的影響。從理論上講，增大風(fēng)機的葉片數(shù)，使蝸殼內(nèi)周向脈動減弱。實驗證明增加葉片數(shù)的結(jié)果雖略能降低噪聲，但是增加多了便降低了風(fēng)機的流量和全壓以至效率。 2）葉片型線的影響。這兩種渦流既損失能量又產(chǎn)生噪聲。葉片的厚度與形狀對葉片尾跡渦流的發(fā)生很有關(guān)系。對于等厚度的葉片，當氣流自二葉片間徑向流出時， 由于葉片端點處的空隙，氣流到此產(chǎn)生旋渦。葉片附面層的存在加大了尾跡區(qū)，便增加了尾跡損失，也增大了尾跡渦流噪聲。3）葉片安裝角的影響。因此，徑向直葉片及單圓弧彎曲葉片都是不理想的。因而，如果較多地增大葉片安裝角，葉輪的相對輸出速度及紊流都將由于葉片吸入表面上氣流分離而劇烈增大，同時也增大了噪聲。 除了注意設(shè)計參數(shù)及提高鼓風(fēng)機和電動機的裝配精度，使葉輪或轉(zhuǎn)子處于動平衡狀態(tài)。 1）隔聲 把鼓風(fēng)機安置在專用的隔聲房內(nèi)，或者用隔聲罩把鼓風(fēng)機罩起來，使噪聲封閉在局部的空間。 2）隔振 鼓風(fēng)機因運轉(zhuǎn)不平衡，引起的振動通過地基傳給地板及墻壁等處，把聲音輻射出來，因而需在鼓風(fēng)機的基礎(chǔ)、墻壁處，裝置隔振設(shè)施。常用的減震墊層材料有軟木。 3）阻尼 對于鼓風(fēng)機通過管壁和機殼輻射的噪聲，可用阻尼材料來控制。 4）吸氣 在鼓風(fēng)機房內(nèi)表面掛貼設(shè)聲材料，可降低鼓風(fēng)機房內(nèi)的餛響聲，如鼓風(fēng)機房高大，在整個房內(nèi)掛貼有困難時，可在房內(nèi)上方懸掛吸聲器，或在鼓風(fēng)機旁設(shè)置吸聲屏，當聲波傳到這些具有無數(shù)細小而透入內(nèi)部孔洞的材料時，受到材料內(nèi)部孔洞和粘滯阻力，使聲能變?yōu)闊崮芏牡簟? 5）消聲在鼓風(fēng)機進、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消除噪聲。常用的方法有阻性式、擴張室式、共振式和復(fù)合式等多種。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。阻性消聲器就好象電學(xué)上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。由于阻性消聲器結(jié)構(gòu)簡單，故運用廣泛。其消聲效果與擴張室的擴張比，內(nèi)接管的長度及消聲器總長等參數(shù)有關(guān)。為了進一步提高消聲效果，將幾節(jié)互不等長的擴張室串聯(lián)起來，可在低頻段獲得較寬的頻帶消聲量。 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行消聲的，在一段氣流通道的管壁上開一些小孔，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)簡單，消聲效果好，阻力小等優(yōu)點。 復(fù)合式消聲器是將阻性式消聲器與擴張式或共振式消聲器相結(jié)合的新形式消聲器，可獲得較寬頻率的消聲效果。本次離心式鼓風(fēng)機進過降噪處理后，有明顯的降噪效果。6 總結(jié)本篇文章主要圍繞離心式鼓風(fēng)機設(shè)計及其噪聲和喘振分析。主要的工作內(nèi)容和結(jié)果為：1） 根據(jù)給定的參數(shù)，進行離心式鼓風(fēng)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核，計算結(jié)果符合設(shè)計要求。二維圖形用堯創(chuàng)軟件繪制，包括總圖和零、部件圖（葉輪圖和蝸殼圖）。本次設(shè)計對于減弱噪聲的主要方法是在進氣口處安裝復(fù)合式消聲器，對于葉片數(shù)，在保證效率的情況下增加到22片。4） 通過本次設(shè)計，%的單級離心式鼓風(fēng)機。5） 、。流量系數(shù)葉片進口安裝角30176。葉片出口安裝角45176。蝸殼主要參數(shù)表 名稱值名稱值蝸殼出口氣體壓力蝸殼出口氣體速度蝸殼出口氣體溫度蝸殼出口體積流量蝸殼出口氣體密度蝸殼出口比容蝸殼型線參數(shù)表 位置角半徑（m）（m）15176。60176。120176。180176。240176。300176。360176。本次設(shè)計是一次非常有意義的畢業(yè)設(shè)計工作。這次畢業(yè)設(shè)計使我收獲甚多，不僅強化和拓寬了我專業(yè)方面的知識，而且更使我明白怎么樣把課本上的理論知識應(yīng)用到實際中來。在這次外出實習(xí)中，張老師豐富的實踐經(jīng)驗、博學(xué)的知識、對我的嚴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)計的任務(wù)，而且極大地拓寬了我的了解的范圍。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)時光也快要結(jié)束了，奔赴工作崗位又是我的新的開始。四年所學(xué)的知識，尤其是專業(yè)方面的知識已為我翻開了新的篇章。 *** 2011年6月于重慶大學(xué)參 考 文 獻[1] 黃鐘岳、[M]..[2] [J].,1719.[3] 母瑞林、唐也平、[J].,4750.[4] 姚 遠、張丹丹、[J].（3）.[5] 彥啟森、石文星、[M]..[6] . Wilson, The Design of HighEfficiency Turbomachinery and Gas Turbines, The MIT Press, 1984.[7] [M]..[8] 母瑞林、唐也平、[J].,4750.[9] 曾丹苓、敖越、張新銘、[M]..[10] Lee S Y, Kim K Y. Design optimization of axial flow pressor blades with threedimensional NavierStokes solver. KSME Int J,2000, 14: 1005–1012.[l1] 劉士學(xué)、[M]..[12] [M]..[13] 王濤、[J].(6):141142.[14] [J].FLCamp。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)力計算系數(shù)曲線 附圖2 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖3 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖4 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖5 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖6 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖7 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線 附圖8 錐形輪盤應(yīng)力計算系數(shù)曲線