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安徽負(fù)壓風(fēng)機(jī)“瘦身”集流器和擴(kuò)壓器對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)性能的影響DFBZ
摘要:敘述了軸流通風(fēng)機(jī)集流器和擴(kuò)壓器的設(shè)計(jì)及其合理的幾何參數(shù);分析了減小集流器和擴(kuò)壓器尺寸對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)性能的影響,提出了相應(yīng)的對(duì)策。
關(guān)鍵詞:軸流式通風(fēng)機(jī);集流器;擴(kuò)壓器;性能
中圖分類號(hào):TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
The Effects of “Downsizing” Set Converter and Diffuser on Axial-flow Fan Performance
Abstract: This paper has specified the design of converter and diffuser of axial-flow fan and its reasonable geometry parameters. The effects of downsizing set converter and diffuser on axial-flow fan performance are analyzed and the relevant countermeasures are pointed out.
Key words: axial-flow fan; collector; diffuser; performance
0 引言
隨著煤礦用軸流主通風(fēng)機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇,為降低成本、方便運(yùn)輸,有的生產(chǎn)企業(yè)竟然對(duì)集流器和擴(kuò)壓器的幾何尺寸進(jìn)行“瘦身”處理。所謂“瘦身”,就是與合理的幾何參數(shù)相比,將集流器進(jìn)口直徑減小、長(zhǎng)度加大;將擴(kuò)壓器出口直徑減小,長(zhǎng)度亦減小。這種作法顯然是不妥的。對(duì)此,筆者認(rèn)為,有必要再述集流器的合理幾何參數(shù)和擴(kuò)壓器的正確設(shè)計(jì),指出“瘦身”處理對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)性能的影響,并提出相應(yīng)的對(duì)策。
1 集流器幾何參數(shù)及其對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響
集流器是軸流通風(fēng)機(jī)重要的輔助部件。集流器有圓弧型和圓錐型兩種,見圖1a和圖1b。
文獻(xiàn)[1]給出了圓弧型和圓錐型集流器對(duì)壓力損失的影響,見圖2。
從圖2看到:
。1) 圓弧型集流器壓力損失最小,當(dāng)r/d≥0.2時(shí),Kx≈0.03;
。2) 對(duì)于圓錐型集流器θ=30°時(shí),壓力損失最小,當(dāng)L/d≥0.25時(shí),Kx≤0.15;
。3) 兩種集流器相比,圓弧型的壓力損失最小,但制造較為復(fù)雜。
根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果與分析,得出集流器合理幾何參數(shù)為
圓弧型:
r=0.26d ,L=0.2d,d’=1.2d ;
或 r=0.30d,L=0.25d,d’=1.3d。
圓錐型:
θ=30°,L=0.25d(即d’=1.29d),△=0.04d 。
目前,國(guó)內(nèi)企業(yè)大都設(shè)計(jì)、制造圓錐型集流器。經(jīng)“瘦身”處理的圓錐型集流器的幾何參數(shù)為L(zhǎng)=(0.40~0.45)d, d’=(1.15~1.20)d,△=0 。
于是有:θ=arctan[(d’-d)/2L]=9.5°~14.0°
查圖2得Kx=0.40~0.30,可見,“瘦身”的圓錐型集流器的壓力損失為合理的圓錐型集流器2倍以上。
2 擴(kuò)壓器幾何參數(shù)及其對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響
擴(kuò)壓器同樣是管道軸流通風(fēng)機(jī)重要的輔助部件。國(guó)內(nèi)煤礦用軸流主通風(fēng)機(jī)大都選用抽出式通風(fēng)方式,大中型軸流通風(fēng)機(jī)大都選用錐形外筒、收斂式中間整流體的環(huán)型擴(kuò)壓器,見圖3。
擴(kuò)壓比: A2/A1=D22/[D12(1-xb2)]
輪轂比: xb=r1/R1
文獻(xiàn)[1]詳盡地?cái)⑹隽藬U(kuò)壓器的設(shè)計(jì)方法:當(dāng)量擴(kuò)壓角法和查用曲線法,筆者不再贅述。圖4給出了帶收斂式中間整流的環(huán)形擴(kuò)壓器的幾何參數(shù)曲線。
筆者了解到的“瘦身”擴(kuò)壓器的幾何參數(shù)為L(zhǎng)/R1=3~4 , A2/A1=1.9 ,并與輪轂比無(wú)關(guān)。從圖4查知,此“瘦身”擴(kuò)壓器的輪轂比 xb=r1/R1=0.20~0.48 。說(shuō)明這種“瘦身”擴(kuò)壓器只能用于低壓軸流通風(fēng)機(jī),作為煤礦用軸流主通風(fēng)機(jī),顯然是不合理的。若仍有 L/R1=3~4 ,當(dāng) xb=0.5~0.7時(shí),則必須增大擴(kuò)壓比,見表1。
表1 兩種擴(kuò)壓器的對(duì)比
從表1看到:當(dāng)“瘦身”與合理擴(kuò)壓器長(zhǎng)度L/R1相同時(shí),“瘦身”的擴(kuò)壓比A2/A1小于合理的擴(kuò)壓比,且輪轂比越大,減小的差距越大。
根據(jù)連續(xù)性條件,有
V1A1=V2A2=Q
則有V2=(A1/A2)V1
于是擴(kuò)壓器出口動(dòng)壓
pd2=(1/2)ρV22=(1/2)ρ(A1/A2)2 V12=(1/2)ρV12/(A2/A1)2
當(dāng) D1(A1)、Q(V1)已定,由于“瘦身”后的A2/A1減小,p2d則增大,即擴(kuò)壓器的出口動(dòng)壓增大。對(duì)于抽出式主通風(fēng)機(jī),出口動(dòng)能排向大氣并不為用戶所用,出口動(dòng)壓損失增大,導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓效率下降。
下面再通過(guò)具體計(jì)算加以說(shuō)明。
(1)當(dāng)L/R1=3.0,取“瘦身”擴(kuò)壓器長(zhǎng)度最短時(shí):對(duì)于“瘦身”擴(kuò)壓器,由于A2/A1=1.9 ,則
p2d=(1/2)ρv22= (1/2)ρv12/(A2/A1)2=0.139ρv12。
對(duì)于合理擴(kuò)壓器,不同輪轂比xb時(shí)的p2d為
xb=0.5時(shí),A2/A1=1.93,p2d=0.134ρv12 ;
xb=0.6時(shí),A2/A1=2.1,p2d=0.113ρv12 ;
xb=0.7時(shí),A2/A1=2.3 , p2d=0.0945ρv12 。
于是可知,xb=0.5,0.6,0.7時(shí),“瘦身”擴(kuò)壓器出口動(dòng)壓損失分別為合理擴(kuò)壓器的1.04,1.22,1.47倍。
。2)當(dāng)L/R1=4.0,取“瘦身”擴(kuò)壓器長(zhǎng)度最長(zhǎng)時(shí):對(duì)于“瘦身”擴(kuò)壓器,由于A2/A1=1.9,p2d= 0.139ρv12 。
對(duì)于合理擴(kuò)壓器:
xb=0.5時(shí),A2/A1=2.25 , p2d=0.0988ρv12;
xb=0.6 時(shí), A2/A1=2.50 ,p2d=0.08002ρv12 ;
xb=0.7 時(shí), A2/A1=2.65 ,p2d=0.0712ρv12 。
于是可知,xb=0.5,0.6,0.7時(shí),“瘦身”擴(kuò)壓器出口動(dòng)壓損失分別為合理擴(kuò)壓器的1.41,1.74,1.96倍。
3 結(jié)論
通過(guò)上述分析對(duì)比可知,“瘦身”集流器和擴(kuò)壓器對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)性能帶來(lái)的影響。
現(xiàn)實(shí)的情況是,有的生產(chǎn)企業(yè)為了應(yīng)對(duì)相互壓價(jià)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),深知葉輪是軸流通風(fēng)機(jī)的心臟,不敢在葉輪的設(shè)計(jì)和制造上做手腳,就選擇了在集流器和擴(kuò)壓器等輔助部件上做文章。而用戶為了獲取廉價(jià)的風(fēng)機(jī),卻不知“瘦身”處理給使用帶來(lái)的不良影響。這種不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)已成為風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低的一個(gè)新的原因。
筆者建議:生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)肅設(shè)計(jì)、嚴(yán)格制造、保質(zhì)保量、誠(chéng)信報(bào)價(jià);不為壓價(jià)所惑,不在“瘦身”上作文章。用戶在嚴(yán)把報(bào)價(jià)關(guān)的同時(shí),更要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),不能只貪圖便宜。一定要弄清楚產(chǎn)品是否做了“瘦身”處理,哪些地方做了“瘦身”處理。除了集流器和擴(kuò)散器外,還要關(guān)注進(jìn)口穩(wěn)流段、消聲器、擴(kuò)散塔、風(fēng)門等大型部件,看其設(shè)計(jì)是否合理。要做到這些,關(guān)鍵是用戶的相關(guān)部門的人員要提高技術(shù)業(yè)務(wù)素
機(jī)號(hào)轉(zhuǎn)速風(fēng)量風(fēng)壓功率噪聲重量rpmm3/hPaWdB(A)kg2.514506004025≤57158004225≤581510005440≤58153.6145020106560≤622224807390≤6322337076120≤63234.514504510114180≤64285870121250≤65296360139370≤66326.3960976092370≤705210570102550≤715412000118750≤7256720732052180≤6545792857250≤6650900066370≤6650
安徽負(fù)壓風(fēng)機(jī)
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