通风机性能参数相似设计计算

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1、通风机性能参数相似设计计算李富成/东北大学范秀香/沈阳透平机械股份有限公司实验中心摘要：介绍了通风机完全相似条件，主要性能参数、关系方程和无因次参数方程及性能参数的相似设计计算公式，最后指出了计算公式的主要来源。关键词：通风机相似理论设计计算中图分类号：TH43文献标识码：B文章编号：1006-8155（2007）03-0019-04DesignandCalculationonPerformanceDataSimilarityofFanAbstract:Theabsolutesimilaritycondition,m

2、ainperformanceparameters,relationequation，dimensionlessparametersequation,andformulaofsimilaritydesigncalculationofperformanceparametersforfanareintroduced,atlast,pointesoutthemainsourceofcalculationformula.KeyWords:fansimilaritytheorydesigncalculation0引言笔者以相似理

3、论为基础，推出一套简单明了且能快捷运算的通风机性能参数相似设计计算公式。满足完全相似的通风机数量很多，为简单明了起见，仅以保持相似的模型与实物二者进行讨论。模型参数是用上标为“ˊ”的英文字母表示；而实物参数则用没有上标的英文字母表示。考虑到有的读者对因次分析不太熟悉，文中对无因次化说明比较详细。1通风机性能参数完全相似通风机性能参数完全相似有3个条件。（1）流道几何系统相似，简称几何相似，即对应几何尺寸成比例、对应角相等、叶片数目相等、对应面积成比例、对应容积成比例，即（1）式中D1为叶轮叶片进口处直径；D2为叶轮出

4、口直径；b1为叶片进口处宽度；b2为叶轮出口宽度；δ为叶片厚度；Di为通风机进口直径；L0为通风机出口断面的长度；B0为通风机出口断面宽度；Cl为几何尺寸比例常数。，（2）式中β1为叶片进口角；β2为叶片出口角。（3）式中Z为叶片数目。（4）式中：Ai为通风机进口面积；A0为通风机出口面积；为面积比例常数；容积成比例（略）。（2）运动相似，即对应速度成比例，对应加速度成比例、流量成比例。6（5）式中vi为通风机进口速度；v0为通风机出口速度；w1为叶轮叶片进口相对速度；u1为进口圆周速度；w2为叶轮叶片出口相对速度；

5、u2为出口圆周速度；v1为叶片进口处绝对速度；v2为叶片出口处绝对速度；Cv为速度比例常数。通风机在额定转速下运转，速度保持稳定。对应加速度成比例（略）。（6）式中Q为通风机流量，通常不考虑气体压缩性，通风机进口及出口的容积流量相同。CQ=CiCl2为容积流量比例常数。（3）动力相似通常作用于气体的外力有压力、重力、粘性力。对通风机内流动气体而言，压力对气体流动起决定性作用，重力几乎不起作用，而粘性力可以起作用，也可以不起作用。当通风机尺寸很小或转速很低，而且气流的雷诺数也很小时，粘性力则对气流流动起重要作用。我国生

6、产的绝大多数通风机内气体流动的雷诺数均较大，而且处于自动模型区域，此时模型与实物中气流的雷诺数虽然不同，但对二者中的气流流动没有影响，因此不考虑雷诺数的影响。这就是通风机无因次相似准数中见不到雷诺数的根本原因。在此种情况下，粘性力对通风机内气流流动就不起作用。(7)式中pis为通风机进口绝对全压；pos为通风机出口绝对全压。如果通风机进口处于大气之中，则pis可按大气压力计算。为压力比例常数。顺便提一下：通风机全压p可表示为p=pos－pis（8）1通风机基本性能参数及其关系方程2.1通风机基本性能参数根据研究认为：

7、具有代表性的基本性能参数有7个。现将7个基本性能参数的名称、符号、单位、因次等项一并列入表1中，其中m为质量的因次，也表示长度单位；l为长度因次；t为时间因次。表1基本性能参数序号参数名称符号单位因次1内部功率PikWml2t-32通风机出口绝对全压posPaml-1t-23内部效率ηi——4额定转速nr/mint-15叶轮外直径D2ml6气体密度ρkg/m3ml-37流量Qm3/sl3t-1上述7个基本参数选择可能因人而异，但应选择能充分表示通风机性能的基本参数。1.2通风机基本性能参数之间的关系方程6研究结果确定

8、了基本性能参数之间的关系方程应为Pi，pos，ηi=f(n，D2，Q，ρ)（9）式（9）右端4个参数n，D2，Q，ρ为单值量，数学语言叫自变量；式（9）左端3个参数Pi，pos，ηi为非单值量，在数学上叫函数或因变量。将法国科学院士别尔泰朗1848年创立的相似理论第一定理的表述应用到通风机性能相似上面时，可得出结论：满足完全相似的所有通风机性能