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1、2003年第31卷第5期流体机械11文章编号:1005—0329(2003)05—0011—05设计计算轴流通风机扩压器设计12周庆山吴秉礼(1.沈阳风机厂,辽宁沈阳110141;2.沈阳人民风机厂,辽宁沈阳110000)摘要:讨论了扩压器的性能;概述了扩压器损失计算,着重叙述了环形扩压器的设计方法、步骤。运用建立在试验基础上的相关曲线设计环形扩压器的方法,步骤简便、实用、可靠;扩压损失的计算快捷。关键词:轴流通风机;扩压器;设计+中图分类号:TU834.41文献标识码:ADiffuserDesignofAxialFlowFa
2、nsZhouQinshanWuBingliAbstract:Performanceofdiffuserisdiscussed,Losscomputationofdiffuserisbrieflyintroduced,designedmethodandstepsofannulardiffuseraremainlydescribed.Themethodisbaseonexperiments.ItisonlythemeansbyLookinguprelativecurves.Keywords:axialflowfans;diffus
3、er;design(曲线)。为了正确运用这些曲线设计出性能优良1前言的扩压器,本文作如下方面的讨论。叶轮和导叶组成的轴流通风机级的出口动压2扩压器性能占全压的比例比离心通风机大得多,为了稳定地减少出口流速,将一部分动压转变为静压,提高轴图1为进出口呈圆锥形的扩压器示意。流通风机装置的静压效率,同时降低排气噪声,需要在轴流通风机级的出口处安装扩压器(或扩散器)。扩压器也是轴流通风机装置的重要组成部分。大型管道轴流通风机(如矿井主要通风机)的扩压器多数是圆环形的空间通道,但有不同的构[1～5]型。据国内现有的资料介绍,通常是借助当
4、量(或等效)圆锥形扩压器与当量扩压角的概念确定环形扩压器的几何参数。文献[3]指出,运用当量扩压角设计环形扩压器只是一种可以类比的方图1圆锥形扩压器示意法,并为设计者提供了某些设计依据,但在科学技根据伯努利方程,该扩压器的流动损失为:术上并不严格。文献[6]综述了国外环形扩压器1212ΔHD=ρυ1-ρυ2+P1-P2的研究成果,给出了用于设计的理论和试验资料22收稿日期:2002—12—03修稿日期:2003—01—2412FLUIDMACHINERYVol.31,No.5,200312A12根据式(7),可绘出不同ηD时,
5、Cp随A2/A1=ρυ1[1-()]+P1-P2(1)2A2的变化关系,如图3所示。从图中可看出,A2/A1式中υ1———入口处气流平均速度≥3.1,Cp变化不大。扩压比通常可在2.5～3.5P1———入口处气流平均静压之间选取。A1———入口处气流平均截面积υ2———出口处气流平均速度P2———出口处气流平均静压A2———出口处气流截面积A2/A1———扩压比表征扩压器性能优劣的参数为扩压效率,即沿扩压器静压升与动压降之比:1212ηD=(P2-P1)/(ρυ1-ρυ2)(2)22由式(1)、(2)得:图3静压恢复系数随扩压
6、比和扩压效率的变化ΔHDηD=1-由式(4)、(7)进一步得到:1222ρυ1[1-(A1/A2)]KD=(1-Cp)-(A1/A2)(8)2KD对于抽出式轴流通风机,当考虑扩压器出口=1-2(3)1-(A1/A2)能量损失时,则下游损失系数为:2或KD=(1-ηD)[1-(A1/A2)](4)KDL=KD+KK(9)12式中KD———扩压损失系数,KD=ΔHD/(ρυ1)式中KK———动能损失系数22根据式(4),可给出不同ηD时KD随A2/A1的KK=(A1/A2)变化关系,如图2所示。将式(4)代入式(9)后得:22KD
7、L=(1-ηD)[1-(A1/A2)]+(A1/A2)(10)根据式(8)、(9)还可表达为:KDL=1-Cp(11)同样,根据式(10)可绘出不同ηD时,KDL随A2/A1的变化关系。如图4所示。图2扩压损失系数随扩压比和扩压效率的变化扩压效率还可用实际静压恢复(静压升)与理想静压恢复之比表示。当总压损失ΔH=0时,理想静压恢复为:122(P2-P1)i=ρυ1[1-(A1/A2)](5)2理想静压恢复系数为:122Cpi=(P2-P1)i/(ρυ1)=1-(A1/A2)(6)2于是:P2-P1CpηD=(P=2(7)图4下
8、游损失系数随扩压比的变化(抽出式)2-P1)i1-(A1/A2)以上得到了扩压器性能参数ηD、Cp和KDP2-P1式中Cp———实际静压恢复系数,Cp=1/2ρυ2(KDL)之间的关系。12003年第31卷第5期流体机械13扩压器性能即可用ηD表示。亦可用Cp表上面讨论的是锥
