斜流通風機

斜流通風機

斜流通風機又稱混流通風機。在這類通風機中,氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪,在葉道中獲得能量,並沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機兼有離心式和軸流式的特點,流量範圍和效率均介於兩者之間。

基本介紹

  • 中文名:斜流通風機
  • 外文名:Inclined flow fan
  • 別稱:混流通風機
  • 過程:氣體與軸線成角度的方向進入葉輪
  • 優點:提高風機效率
  • 套用:礦山、紡織、冶金
介紹,的形式,優缺點,工藝問題,葉輪形狀,蝸殼形狀,總結,

介紹

斜流式通風機是比轉數和壓頭介於離心式風機和軸流式風機之間的一種風機型式。在斜流風機內, 氣體在葉輪中的流動方向與軸線成某一角度,因此, 氣體的流動具有強烈的三維特性。斜流風機不但具有離心式風機的高壓強係數和大工況範圍的特點, 還具有軸流式風機的大流量係數和高效率的特點。 近年來,隨著斜流式風機研究的深入,斜流風機已廣 泛用於礦山、紡織、冶金、電站、航空、建築等行業。

的形式

斜流式風機主要由葉輪、擴壓器和蝸殼等部分組 成,其葉輪輪轂和主體風筒的形狀為圓錐形,其葉片 呈三元扭曲形狀。現階段,由於斜流通風機的設計主 要基於滑動係數的離心式延長和基於葉柵資料的軸 流式延長,所以現有斜流通風機的主要為後置蝸殼斜流風機(圖一)和後置導葉斜流風機(圖二)。
斜流通風機的形式斜流通風機的形式

優缺點

研究發現,斜流葉輪內部流動極為均勻、圓滑,渦流損失較少。主要是因為斜流通風機氣流從軸向逐 漸變為斜向進入流道,從葉輪出口出來後緩慢變成徑 向。這使斜流風機內部流動損失較少。此外,由於葉片的設計符合三元流動規律,這既能保證風機入口的衝擊損失小,又使風機出口壓力及速度在寬度方向保持均勻,在設計葉輪時,可提高氣流相對速度,進而提高風機效率。所以,斜流風機具有很高的效率,尤其 在小流量狀態下,斜流葉輪保持了較高的效率。 此外,與離心風機相比,斜流風機的噪聲更小。 這主要是因為斜流風機內部流動比較均勻,渦流損失 較小,氣流不易分離。
斜流葉輪外端壁子午形狀的收縮有助於避免葉頂泄漏渦在葉道中破裂,這也是 斜流風機噪聲特性較好的原因。 雖然斜流通風機優點較為明顯,但它的缺點也同樣明顯。首先,比起離心通風機,由於葉片為複雜的 三元扭曲葉片,斜流風機製造上有一定難度,如何生 產較為簡單又對風機效率影響不大的葉片是工業生 產中的一大難題。其次,斜流風機轉速較高,雖然滿足同樣的參數其軸向尺寸小,但相對葉輪來說其軸向 尺寸大、主軸直徑比較大。

工藝問題

葉輪形狀

斜流通風機的前、後緣與旋轉軸線保持 一定的傾斜角,而子午內流線與軸線斜交。因 此,葉片寬度方向氣流進、出口條件是不相同的。為了既減少葉片入口衝擊損失,又使出口 壓力及速度在寬度方向保持均勻,葉片必須 做成複雜的三元扭曲葉片。 如何用簡單的工藝方法製造三元扭曲葉片,而又不影響效率,這是工業用斜流通風機 需要解決的第一大難題。日本川崎重工株式會社利用圓錐和圓柱相貫原理開發了輥壓製成的單圓弧二元形狀葉片 ,由圓錐與圓柱相 貫線組成的這種葉片 ,具有機翼型葉片工作 面更理想的流體動力學性能,入口無衝擊、出 口能量分布均勻,內部流動既圓滑又均勻,滿 足了斜流葉輪流動所必須的三元流動規律。 實現了用簡單工藝方法製造葉輪,得到較高效率的目的。

蝸殼形狀

工業用離心通風機機殼蝸線為螺旋線,如果其葉輪出口流動為二元流動、則只要結 合經驗決定其蝸殼截面,就可以設計出高效 機殼。但斜流通風機葉輪出口流動為三元流 動 ,不能像離心通風機那樣簡單地按二元流 動來處理,否則,減速並回收靜壓的過程中會產生紊流,影響葉輪內部流動,甚至干擾葉輪 入口流場 ,從而大大降低風機性能。 如何設計三元流動氣流在箱型蝸殼內逐 漸降速,並在損失較小的情況下回收靜壓,這種蝸殼是工業用斜流通風機需要解決的第二 大難題。

總結

近年來,隨著人們對風機大流量、高壓力的需求, 以及加工技術的進步、風機設計方法的發展和計算機 技術的發展,斜流風機得到了日益廣泛的套用。隨著 人們大量的實驗研究與數值模擬,對後置導葉斜流風 機與後置蝸殼斜流風機的內部流場以及影響因素有 了不錯了解。但是,目前大部分的研究局限於對風機 入口及葉頂間隙、蝸殼的影響上,缺乏對斜流風機旋 轉失速特性的深入研究。此外,對於風機葉片,還沒能找到一個較好的加工方法,使得葉片加工工藝簡 單,又不會降低風機的效率。

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