鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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屋頂電動排氣設(shè)備_先進翼型風機的設(shè)計與實驗研究離心風機的優(yōu)點
軸流風機葉輪的氣動性能是決定風機性能好壞的主要因素，而葉輪葉片的剖面形狀(翼型)又是決定風機性能的關(guān)鍵。有關(guān)文獻中已有許多種翼型，其中最先進的莫過于航空上使用的飛機機翼翼型；其它領(lǐng)域或行業(yè)對翼型的研究沒有投入或投入較少，常常參照采用航空用翼型。但是，由于使用條件，特別是雷諾數(shù)的差異太大，簡單采用航空的已有翼型作為風機葉輪葉片形狀，并不能充分發(fā)揮翼型的最佳作用。因此，我們采用航空科學上的先進氣動設(shè)計分析技術(shù)，針對風機的使用條件，設(shè)計出系列風機專用翼型，經(jīng)過風洞試驗驗證，新翼型的性能高于原有翼型。用同樣的風機設(shè)計方法，而葉輪剖面采用兩種不同的翼型——新翼型和原有翼型設(shè)計風機，在風機試驗臺上進行對比試驗，結(jié)果表明采用新翼型的風機效率高于原有翼型。
1 翼型氣動設(shè)計
在風機使用條件下，體現(xiàn)空氣粘性影響的雷諾數(shù)比較低，葉片通常在低速(低馬赫數(shù))、高升力系數(shù)下運行。根據(jù)我們的經(jīng)驗，選定風機用翼型的設(shè)計條件如表1所示。
表1
雷諾數(shù) 0.48×10 6 馬赫數(shù) 0.15 升力系數(shù) 0.7 0.6 0.6 0.55 0.5 翼型相對厚度 12～11 11～10 10～9 9～8 8～6
考慮到使用雷諾數(shù)比較低，因此，有可能要求新設(shè)計翼型翼面上保持較長的層流段，以便降低阻力，提高升阻比。但是，過長的層流段，會使翼型在非設(shè)計狀態(tài)下的性能迅速變壞。因此，我們規(guī)定50%層流段作為設(shè)計目標。
由于設(shè)計升力系數(shù)為0.5～0.7，其數(shù)值比較大；為了使翼型上、下翼面都保持較長的層流段，翼型必須具有適當?shù)膹澏�，才能獲得有利的翼面壓力分布，有利于保持層流流動。
根據(jù)對翼型相對厚度的要求，利用我們開發(fā)的CFD翼型設(shè)計程序TD2D和翼型分析程序NPUTL2D等 ［1～4］ ，設(shè)計了系列高性能翼型。這些翼型分為不同的族，例如其中一族編號為FJZX06～FJZX12。
表2
為了風洞試驗驗證對比，我們從一族新設(shè)計翼型中選出FJZX08、FJZX10和FJZX12三個翼型，其參數(shù)見表2，還選用了兩個常用翼型CLARK-Y(相對厚度為11.7%)和RAF-6E(相對厚度10.2%)，一共加工了5個翼型模型進行風洞試驗，各翼型形狀如圖1所示。
2 風機氣動設(shè)計
風機設(shè)計是采用我們開發(fā)的以孤立翼型法為基礎(chǔ)，借鑒和吸收風洞風扇與飛機螺旋槳的設(shè)計思想和方法的風機工程設(shè)計系統(tǒng)進行設(shè)計的。
設(shè)計的主要參數(shù)為：介質(zhì)為空氣，氣體常數(shù)R=288.5J/kg ,車間房頂通風設(shè)備。 K，絕熱指數(shù)k=1.4，進口絕對壓力P=101325Pa，進口溫度T 1 =20℃，進口密度ρ=1.2kg/m3 ，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，流量Q=7090m3/h，全壓P=124.6Pa，葉輪直徑D t =0.5m，葉片數(shù)z=6。
考慮到風機直徑較小，采用變環(huán)量設(shè)計，所以計算中取環(huán)量指數(shù)α=0.5，效率η=0.8，升力系數(shù)采用由根部到梢部逐漸減小，線性變化。
為了進行對比，設(shè)計中有關(guān)參數(shù)的選取原則是保證具有相同的作功能力，即兩個葉輪產(chǎn)生相同的壓力和流量。計算的主要結(jié)果(由根部到梢部的變化范圍)為：葉片安裝角β A =53°～20°；葉片弦長b=0.09～0.085m；葉片相對厚度 c=11%～7%。
3 翼型風洞試驗
3.1 風洞與測試設(shè)備
翼型實驗是在西北工業(yè)大學F-3風洞中進行的。該風洞為一低速二元直流閉口式風洞，實驗段尺寸為2.9×0.2×2m，橫截面為矩形，風洞收縮比為14.4，空風洞最大風速55m/s，實驗段氣流原始紊流度約為0.29%，風洞最大有效雷諾數(shù)為1.8×10 6 ，本次實驗諸翼型所做的基于翼剖面弦長的實驗雷諾數(shù)Re為6.5×10 5 、9.7×10 5 、1.3×10 6 。
壓力與尾跡測量采用微機控制的多管壓力計光電巡回檢測系統(tǒng)。
3.2 實驗?zāi)Ｐ?
實驗?zāi)Ｐ蜑槟举|(zhì)結(jié)構(gòu)，弦長470mm，展長200mm。模型上下表面中間剖面(包括前、后緣)共開有34個孔，孔徑?0.6～0.7mm，用軟塑料管與橡膠管通過過渡接頭與多管壓力計相連。
3.3 實驗方法
翼型的迎角變化范圍為-4°開始至失速以后若干迎角為止。在最小迎角附近和大迎角時變化間隔為0.5°或1°，其余一般為2°，通過翼型表面壓力分布測量并積分計算出翼型的升力系數(shù)C L ，與繞1/4弦線處的俯仰力矩系數(shù)C M ，通過測量模型尾跡區(qū)的總壓分布與靜壓，根據(jù)動量定理計算翼型的阻力系數(shù)C D 。
3.4 實驗數(shù)據(jù)處理
由所測量的翼型表面的靜壓以及尾流區(qū)的靜壓和總壓，求出翼型表面的法向力系數(shù)和弦向力系數(shù)，再由法向力系數(shù)和弦向力系數(shù)最后求出升力系數(shù)、阻力系數(shù)和力矩系數(shù)。
3.5 實驗結(jié)果與分析
3.5.1 實驗結(jié)果
圖2為各翼型的C L ～C D 曲線，圖3為各翼型的C L /C D ～C L 曲線，圖4為FJZX10翼型理論計算升阻比與風洞實驗升阻比比較，圖5為FJZX10翼型設(shè)計計算的壓力分布與實驗壓力分布的比較。
(1)阻力 由圖2可見，F(xiàn)JZX12的最小阻力系數(shù)比CLARK—Y略小。而FJZX10的最小阻力系數(shù)比RAF-6E的小很多。
(2)升阻比 由圖3和表3、表4可見，在設(shè)計升力系數(shù)(C L ≤0.7)時，F(xiàn)JZX12的升阻比比CLARK-Y的略大，而且前者的翼型相對厚度還略大于后者。FJZX10的升阻比比RAF—6E的大得多。
從以上兩點說明，新設(shè)計的翼型性能比原有翼型的性能好。
FJZX10翼型分析計算預(yù)估升阻比與風洞實驗結(jié)果的升阻比表示在圖4中，兩者比較符合。
(3)翼面壓力分布 FJZX10翼型設(shè)計計算的翼面壓力分布與實驗結(jié)果基本符合，見圖5。翼型上表面后緣附近的壓力的實驗值與計算值有差異，估計是洞壁附面層的影響。
針對風機使用條件設(shè)計的新翼型，其性能高于選用現(xiàn)成的翼型，其增量可達(20～40)%�！ �
表3 升阻比比較
風速(m/s)
最大升阻比K max CLARK-Y FJZX12 增減百分數(shù)(%) RAF—6E FJZX10 增減百分數(shù)(%) 20 74.2 71.0 -4.3 61.9 78.3 26.5 30 100.9 104.3 3.4 82.8 117.4 41.8 40 90.4 114.3 26.4 90.9 119.1 31.0表4
風速(m/s) 設(shè)計升力系數(shù)C L =0.7下的升阻比 設(shè)計升力系數(shù)C L =0.6下的升阻比 CLARK-Y FJZX12 增減百分數(shù)(%) RAF—6E FJZX10 增減百分數(shù)(%) 20 69 71 2.9 59 72 28.8 30 97 98 1.03 72 101 40.3 40 88 92 4.55 80 106 32.5 4 風機性能試驗
4.1 風機試驗臺與測試儀器
風機試驗臺符合國標的風管式進氣試驗裝置，風管直徑D=0.504m，其進氣集流器為圓弧形。
測量各有關(guān)參數(shù)所用儀器為：壓力用補償微壓器，大氣壓用無汞大氣壓力計，功率用功率表，轉(zhuǎn)速用光電轉(zhuǎn)速表，噪聲用精密噪聲儀。所用上述儀器儀表均經(jīng)計量部門檢定合格并在檢定有效日期內(nèi)使用，其精度符合GB1236—85及有關(guān)標準規(guī)定。
4.2 試驗?zāi)Ｐ?/p>
試驗用風機葉輪兩個(按同一方法設(shè)計而選用不同翼型)，用鋁合金鑄造。電機和風筒為同一個，電機型號為YSF—7124，轉(zhuǎn)速n=1400r/min，功率N=0.37kW。
4.3 試驗方法
風機的空氣動力性能試驗按照GB1236－85《通風機空氣動力性能試驗方法》進行，噪聲性能按照GB28888—82《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》進行，采用風機出氣口噪聲測量方法測量噪聲，進口集流器測量流量，兩瓦特表法測量功率。在與風機出口軸線45°距出口中心1m處測量A聲級。
4.4 實驗數(shù)據(jù)處理
氣動性能按GB1236—85中公式，比A聲級按GB2888—82中公式編程后在計算機上進行計算和核算處理。
4.5 實驗結(jié)果及分析
4.5.1 實驗結(jié)果
風機性能(含噪聲)曲線見圖6。
4.5.2 結(jié)果分析
由圖6可知，在標準狀態(tài)參數(shù)及工作轉(zhuǎn)速下，當風機流量為設(shè)計流量Q=7090m 3 /h時，F(xiàn)JZX新翼型葉輪與原有CLARK-Y翼型葉輪相比，效率提高了8%，噪聲降低了3dB，此時的壓力增加了10Pa。
5 結(jié)論
(1)針對風機使用條件設(shè)計的新翼型，經(jīng)翼型風洞試驗和用于風機葉片剖面風機試驗臺試驗表明，新翼型性能高于所選用的現(xiàn)有翼型。
(2)所使用的翼型設(shè)計分析方法和風機設(shè)計系統(tǒng)能可靠地設(shè)計出針對使用條件的新翼型和滿足用戶使用要求的新風機。
參 考 文 獻
［1］ 張仲寅，楊新鐵，Laschka B.超臨界翼型設(shè)計.飛機雜志(美國)，1988
［2］ 華俊等.NPU翼型的氣動力分析和改進設(shè)計.航空學報，1989
［3］ 華俊等.一種跨音速翼型設(shè)計方法及設(shè)計諸例.空氣動力學學報，1990
［4］ 張勇.氣動外形光順及其對氣動力數(shù)值模擬效果的影響.航空學報，1993
,進口水簾; 風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。
離心風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。
離心風機的工作原理與透平壓縮機基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。
離心風機歷史
風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40％左右，主要用于礦山通風。1880年，人們設(shè)計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心風機，結(jié)構(gòu)已比較完善了
中國作為一個工業(yè)制造大國，重工業(yè)的發(fā)展仍舊占據(jù)重要的經(jīng)濟地位。而工業(yè)鍋爐生產(chǎn)工藝作為重工業(yè)產(chǎn)品工藝流程的重要一部分，也由此受關(guān)注。
工業(yè)鍋爐的溫度？
你可知道，一個鍋爐內(nèi)裝的液體溫度有多高？800度到1200度！這些溫度，可以將人都融化掉。所以，為了降低鍋爐高溫對人體的傷害，許多工業(yè)鍋爐使用廠家都會選購排熱散熱鼓風機以保障可靠地操作。
高溫工業(yè)鍋爐有哪些？
■連續(xù)加熱爐
■箱式爐
■帶懸掛爐
■時效爐
■井式爐
■高對流爐
■推桿爐
■輥底爐
■步進梁式加熱爐
?哪些進口風機適用于工業(yè)鍋爐散熱？
利用工業(yè)散熱風機，尤其是進口風機，如意大利風機法拉利、美國雙城風機、瑞士的奧斯博格風機等，在處理工業(yè)爐產(chǎn)生的熱量方面都有明顯的優(yōu)勢。它們能夠幫助熱氣順利過渡，從而讓鍋爐各處擁有更均勻的能量。
?鍋爐風機設(shè)計應(yīng)注意什么？
適用于工業(yè)鍋爐的工業(yè)風機，即鍋爐風機，必須要采用細節(jié)性的智能解決方案。盡可能使風機電機的溫度達到800度，且在預(yù)計壽命范圍內(nèi)，盡量讓客戶減少更換電機的頻率。這也要求，風機制造商要設(shè)計特殊可靠的風機，如適用于1200度溫度的極端鍋爐風機。
通常情況下，這些鍋爐風機必須要包括以下幾個部件：
水冷電機
水冷式絕緣盒
在緊急情況下，緊急斷開高溫冷卻
建立氣密模型
采用特殊電機軸（如鉻鎳鐵合金600）
使用雙速電機，降低電機的高溫
?鍋爐風機安裝需注意什么？
因為工業(yè)鍋爐高溫，在安裝時必須要注意避免熱氣對安裝人員的傷害。建議，將一個圓形或直角的法蘭作為“插件”，直接介入鍋爐的頂部或側(cè)壁，從而減少散熱危害。許多廠商的鍋爐生產(chǎn)也將得益于這種特殊的設(shè)計。
同時，為了降低專用高爐氣溫，降低熱氣損失，可以給電機和軸承安裝一個絕緣箱。而且，如果可以，還需減小體積，提高安裝的方便度。這也是許多進口風機熱衷于設(shè)計適應(yīng)力比較強的電機耦合、風機葉輪和驅(qū)動皮帶的原因。
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傳統(tǒng)上凍干周期的確定基本是依賴于經(jīng)驗和多次試驗的結(jié)果，其科學性和效率很難保證。目前國際上一些大的藥廠和專業(yè)公司開始致力于可控的、可驗證的凍干周期的研究，這種技術(shù)并不需要增加任何添加劑，其核心優(yōu)點在于通過精確控制冰晶體的尺寸，凍干產(chǎn)品的孔徑等來降低干燥時間。
通過對預(yù)凍速率的控制，可以在所有樣品范圍內(nèi)對冰晶體的形成進行控制，而良好的冰晶體結(jié)構(gòu)可以使得凍干過程尤其是第一階段升華的時間大大縮短。是美國禮來大藥廠對某產(chǎn)品西林瓶凍干的研究實例，事實證明，完全可以建立一個可控的模型來達到對孔徑的精確控制，從而使初級干燥的時間縮短一半。同時，凍干后產(chǎn)品的殘水含量，溶解性，成形性均非常均一。
對凝固過程的精確控制還可以將易發(fā)生變化的生物活性物質(zhì)的活性損失降到最低�？煽乩鋬鲆允拐麄�凍干過程置于嚴格控制之下，凍干終點的判定難題也自然迎刃而解。
無托盤凍干或一次性托盤代替不銹鋼托盤凍干散料凍干常規(guī)上一直使用不銹鋼托盤做為物料的凍干容器，不銹鋼托盤的使用帶來一系列的問題：不銹鋼托盤本身平整度的問題導致與擱板接觸不充分，換熱效率低，這一問題在托盤長期使用變形后顯得尤其突出；不銹鋼托盤的清洗，消毒非常繁瑣；出料不便，尤其是借助不銹鋼工具出料時產(chǎn)生金屬顆粒的問題；托盤與擱板的磨擦對擱板的光潔度產(chǎn)生一定的破壞作用并可能產(chǎn)生金屬顆粒。
目前，國際上許多藥廠開始使用無菌膜來代替不銹鋼托盤�；镜姆椒ㄊ鞘褂秒p層包裝的無菌薄膜，在無菌間里將無菌薄膜通過特殊的夾子固定在不銹鋼框架上，產(chǎn)品則加入無菌薄膜。其優(yōu)點是：無菌薄膜在物料重力的作用下，可以完全與擱板接觸，避免了不銹鋼托盤同時與擱板接觸不充分，換熱效率低的問題；免去了托盤的清洗，滅菌過程；出料方便，完全，不易起塵；無菌薄膜可以反復(fù)使用。
目前，天利集團科技有限公司正在國內(nèi)推廣這種技術(shù)并已經(jīng)被一些制藥企業(yè)采用，取得了不錯的效果。
另外，國際上還出現(xiàn)了一種使用拋棄型凍干托盤的方法。這種拋棄型凍干托盤使用基于塑料的材料，為一次性使用，避免繁瑣的清洗，滅菌過程。另外，這種托盤還有一個獨特的優(yōu)點：整個托盤由隔離膜覆蓋。一方面，該膜可以使水分子自由通過；另一方面，隔離膜又可以防止產(chǎn)品飛出及潛在的交叉污染。使用這種一次性托盤，盡管托盤本身的成本比較高，但能克服使用開放式的不銹鋼托盤所帶來的一系列副作用，如產(chǎn)品在凍干機內(nèi)及工藝區(qū)里的飛揚、以及由此導致的收率的損失、工作人員及產(chǎn)品的暴露危險、大量的清潔及清洗工作等都可以得到避免，從而大大降低了凍干生產(chǎn)的隱性成本。
整合的凍干生產(chǎn)線為了盡可能的減少潔凈間內(nèi)的操作人員，從而產(chǎn)生更好的無菌安全性，降低運行費用，以為代表的國際上大的凍干設(shè)備供應(yīng)商開始向高端客戶提供整合的凍干生產(chǎn)線方案所示。
所謂整合的凍干生產(chǎn)線，是包括凍干機以及與之配套的自動進出料系統(tǒng)（分為固定式和移動式），轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（層流轉(zhuǎn)運車，緩沖車，流水線），隔離系統(tǒng)，以及從西林瓶清洗到滅菌分裝,瓦廠房散熱處理方法，半壓塞和軋蓋，檢重裝置。整合的凍干生產(chǎn)線的提供，使整個凍干生產(chǎn)的自動化程度大為提高，可重復(fù)性和可控性也大大提高了。更重要的是，由于操作人員的減少，無菌控制更加完美，特殊產(chǎn)品生產(chǎn)時的人員保護更加安全了。目前，國際上能夠進行整合凍干生產(chǎn)線生產(chǎn)的企業(yè)并不多。
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