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风机反作用度

信息来源:发布时间:2021-07-28阅读:811

    为了正确地评价通风机的性能,很重要的一点是要知道叶轮后的实际静压是多大,以及还有多少压力需要由速度的转换来回收,即由动能转换成的压力能是多少?
公式(10)中的(ρ/2)(u22ーu12) (ρ/2)(ω12-ω22)代表叶轮后的压力,称为流道压力,而(ρ/2)(c22ーc12)是确定在扩压器或导流器中静压回收程度的能量转换项。正如已着重指出过的那样,这一项所关联的过程伴随着相当大的损失。所以,应力图使它的数值尽可能地小,换句话说,就是要使比值(△pst/△ptat)尽可能地大。这个比值即称为“反作用度”,以τ表示。从公式(10)
                  △pst=(ρ/2)(u22ーu12) (ρ/2)(ω12-ω22)=(ρ/2)(u22ーu12 ω12-ω22)

当c1u=0时,由图4得到    ω12ーu12=c12
所以                                △pst=(ρ/2)(u22-ω22 c12)
再应用公式(6)即得到
                               τ=△pst/△ptat=(u22-ω22 c12)/(2u2c2u
为了简化这一公式,假设c1=c1m=c2m。这一假设对于一般尺度的通风机来说是合理的。严格说来,当然它只是对轴流式通风机オ是正确的,但对离心式叶轮也可以得到一个相当正确的平均值。
由这一假设,则

从以下的讨论可以获得一个在各种不同的叶片角时,反作用度和全压△p的清晰图象。我们来看一些叶轮,若它们具有相同的圆周速度、相同的直径以及相同的叶片宽度,则它们的流量也相同,所以c2m为常数。现在,若叶片角不同,则可得到和图7所示相类似的速度三角形。把△pth∞=(y/g)c2uu2和圆周速度产生的动压(y/g)u22联系起来,就可得到一个重要的系数。因为圆周速度的压力其物理意义较容易理解,所以用它作为一个比较的基础。这一新的系数称为压力系数,推导得

 

于是得到:
                                             ψth∞=4(1-τ)
 ψth∞的图线是一条抛物线,其在c2u=0和c2u=2u2时和横座标相交,最大的数值是1,并在c2u=u2时达到。当叶片出口角为90°,即径向叶片时,压力被均匀地分配,一半是静压,另一半则是动压。在c2u=2u2时,ψstth∞=0,ψth∞=4。当然,它表明在这一点达到了最大的全压,但这时的静却为零,叶轮只是产生动能。具有这种特性的离心叶轮称为冲动式叶轮,而静压在叶轮内增加的离心叶轮称为反作用式叶轮。大多数通风机都是按反作用式原理工作的。
叶片型式主要按叶片角β2的不同而异,其型式的不同对能量的转换有着重大的影响。这些叶片型式是:(1)后向叶片(2)径向叶片;(3)前向叶片。


图8表明了具有相同叶片进口角和叶片数时的这三种叶片的略图。由于在流量和转速相同时,这些叶片必需具有同样的进口角,故它们的进口形状是一样的。这三种型式的叶片在通风机中均有采用。

 

总反作用度
以上导出的反作用度对通风机设计者来说,是一个非常有用的参数。在比较各种型式的叶轮时,它是一个不可缺少的参数。此外,它涉及通风机叶轮内部过程的固有特性,而这一特性并不反映在通风机的外部特性上。因此,只有通风机设计者オ对此数值感兴趣;对通风机使用者来说,很少关心这一数值,而是更多地注重通风机的总的效能。对他们来说,了解动压和全压间的比值会更有意义些。例如在许多的使用场合下,均要求很大的横截面面积。这就是说即使高速通风机可能是高效率的,因为高速会带来损失,所以在排气系统中很少采用。如果我们来研究一下如图1所示那种无进风管的通风机,其压力管网系统连接于通风机的出口端,则可比较清楚地理解通风机的这种特性。在通风机出口处测得的压力(即止压力)是通风机的全压,而在这里所测得的静压即表示高于大气压的静压值。在这种情况下,装设进风管的必要性是可以免除的,而出口截面(它是通风机结构的个非常重要的参数)就显得最重要了。如果按下式来解析总反作用度,则通风机的上述特性就清楚了。
                                                       τtat=△pst/△ptat

由关系式得:△ptat-△pst=0.5ρc2
出口速度的意义现在也变得清楚了。在大多数使用场合下,如有可能要求大的  τtat。

 

 

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