农业机械普遍应用离心式风机
• 风机按风压（相对压力）H的大小，可分为： • 高压离心风机P=2940—14700N/m2 （ H=300—1500毫 米水柱） • 中压离心风机 P=980—2940N/m2 （H=100—300毫米 水柱） • 低压离心风机P< 980N/m2 （H<100毫米汞柱）； • 高压轴流风机P=490—4900N/m2 （H=50—500毫米水柱） • 低压轴流风机P<490N/m2
图14-3 速度分析及速度三角形
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气流在叶道内的速度分析 b.进口气流速度三角形 c. 出口气流速度三角形
（二）基本方程——欧拉方程
• 为便于计算，作假设如下： • 1、气体为理想气体，流动中没有任何能量损失，故驱动风机 的功全部转化为气流的能量。 • 2、叶轮叶片数无限多、叶片无限薄。所以气体在叶道内的流 线与叶片形状一致，气流相对速度ω2的出口角β2与叶片出口安装 角β2A一致。 • 3、气流是稳定流，其流动不随时间而变化。 • 当风机流量为Q（m3/s）、压力为PT∞ N/m2 时（PT∞ — —叶片数无限多时的理论压力），气流则得到的能量为 • N=Q PT∞ （N〃m/s） • 如风机轴上阻力矩为 M（N〃m）、角速度为ω（1/s），） 则驱动风机的功为 • N=Mω （N〃m/s） • 根据假设1，驱动风机的功全部转换为气流的能量，则
• （图14－6）。由图可见，前向叶片在流量增大时，功耗剧增，而后向 叶片在流量增加时，功耗增长较缓。 • 在叶片数有限时，风机理论压力将减少。对一定的叶轮，可近似地认 为环流系数μ为常数，则风机的理论性能曲线 （PT∞－Q）将变为另一 条直线（PT－Q）。图14－7是后向叶片的理论性能曲线（P－Q线）的 变化示意图。
图14-8 实际性能曲线(P-Q)后向叶片，n=常数
图14-9 离心通风机的性能曲线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a.前向叶片风机 b.后向叶片风机
五、叶片形状
• 风机叶片形状可分为直叶片和曲叶片；按叶片出口安装角可分为前 向（β2A>90°），径向（β2A=90°）及后向（β2A<90°）叶片三类，对应 的风机叶轮称为前向、径向和后向叶轮。常用的叶轮形式如图14－10所 示。
第二节 离心风机的工作原理
一 、离 心 风 机 的 工 作 过 程
离心风机主要由叶轮、进风口及 蜗壳等组成（图14－2）。叶轮 转动时，叶道（叶片构成的流 道）内的空气，受离心力作用 而向外运动，在叶轮中央产生 真空度，因而从进风口轴向吸 入空气（速度为c0）。吸入的 空气在叶轮入口处折转90°后， 进入叶道（速度为c1），在叶 片作用下获得动能和压能。从 叶道甩出的气流进入蜗壳，经 集中、导流后，从出风口排出
Ny PQ kW 1000

2、轴功率N 轴功率就是风机轴上的输入功率。若风机的全压效率为η 则： Ny N 3、电机功率Nm
Nm K N
m
Nm K
PQ kW 1000 m
K——电机容量储备系数，其值可按表14－2选取。 式中 ηm——风机传动效率
表14－2 电动机容量储备系数

C P T 2u 1 P C2u T
• μ称为环流系数或压力减少系数。可见，当叶片数有限时，因C2u<C2u∞， 故理论压力相应减少。
图14-4 轴向涡流的产生原因及其c2u的影响
三、离心风机的功耗及效率
1、有效功率Ne 有效功是指气流通过风机时从叶轮取得的能量。单位 容积流量通过风机后增加的能量为全压P（N/m2），若流量为Q，则风 机的有效功率即输出功率为
图14-7 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响
n=常数；β＜90°
（一） 图 14-8 实 际 性 能 曲 线 (P-Q) 后 向 叶 片 ， n= 常 数 实际性能曲线 实际上风机有能量损失，如果只考虑流动损失，则在给 定转速下的实际性能曲线（P－Q）如图14－8所示。由于未考虑泄漏损 失 及 轮 阻 损 失 ， 它 与 实 际 情 况 有 一 定 出 入 。 图 14-9 离 心 通 风 机 的 性 能 曲 线 a. 前 向 叶 片 风 机 b. 后 向 叶 片 风 机 目前还不能用计算的方法绘制实际性能曲线。所以离心风机的性能 曲线者是根据试验数据绘制的。由风机试验可测出各工况点的流量Q、 全压P及轴功率N并算得效率 。以流量Q为横坐标所得 P－Q、N－Q、η －Q等关系曲线即为风机的实际性能曲线（图14－9）。
C 、风机用途为排尘（一般可省略不写）
4 、风机在最高效率点时的全压系数乘10后的化整数 -72 、风机在最高效率点时的比转数（ns） -1 、 进口为单吸入 1 、设计顺序，1表示第一次 No.8 、风机机号，即叶轮直径D2=800mm C 、风机传动方式（共有A－F六种） 右、 旋转方向（从原动机侧看） 90 、出风口位臵与水平线夹角
Q PT u2 1 ctg 2 D b u 2 2 2
2
式中 D2——叶轮外径 b2——叶轮外径处叶片宽度 在叶片无限多时，气流出口角β2 等于叶片安装角β2A 。一台风机 若转速不变，则u2、D2、b2、β2A均为常数，则有： PT∞=A－BQ 图14-5 风机的理论性能 曲线（PT∞-Q） 图14-6 风机的理论性能 曲线（N-Q）
图14-10 常用叶轮形式
a.前向叶片 b.多叶式前向叶片 c.径向曲叶片 d.径向直叶片 e.后向曲叶片 f.后向直叶片
（一）叶片形状对风机性能的影响 叶片形状影响出口安装角β2A的大小， 因而也影响在叶轮出口处气流绝对速度C2 的大小（图14－11）。C2不同， 则风机性能也有较大差异。
• 图14-11 叶片出口角β2A对 叶轮出口速度C2的影响 • (D2、 n、u2相等) • a.前向叶片(β2A＞90°) b.径 向叶片(β2A=90°) c.后向叶 片(β2A＜90°) • 1 、由式 PT∞=ρu2C2u 可 知， C2u 愈大，则风机的压 力愈高。由图14－11可见， 在叶轮直径相同、转速相同、 流量相等时，前向叶轮风机 压力最高，径向次之，而后 向最低。
风机轴功率N（kW） <0.5 0.5―1 K 1.5 1.4 1－2 1.3 2－5 1.2 >5 1.15
四、离心风机的性能曲线
• 风机的基本性能参数为流量 Q 、风压P 、轴功率 N 及效率 η 。这些 性能参数均受风机转速的影响。当风机转速一定时，风压、功率 及效率与流量之关系曲线，称为离心通风机的性能曲线。 • （一） 理论性能曲线 在绘制理论性能曲线时，不考虑能量损失。 • 当叶片无限多时，风机的理论压力为PT∞。由图14－3c可知： • C2u=u2－C2rctgβ2 • C2 r 2 代入 PT∞=ρu2C2u式得： PT u2 1 u ctg 2 2 因为 • Q=πD2b2C2r • 所以
P T N N / m2 Q


根据动量矩定律，单位时间内，叶轮中气流对风机的动量 矩的变化，等于外力对此轴线的力矩和。 • 由图14—3a可知，叶道内气体abcd经时间Δt后，移动到efgh。 根据假设3，气流为稳定流，截面abgh内气体动量矩不变。 因而在Δt时间内，气体动量矩的变化为面积abfe与dcgh动量 矩之差，而面积abfe与dcgh内体质量相等，并等于每秒钟流 过叶轮气体质量乘以时间Δt，即 • m=QρΔt • 叶轮入口及出口处的动量矩M1及M2分别为
因A、B为常数，所以PT∞与Q 成线性关系。对前向叶片，β2A>90°， ctgB2<0，B为负
图14-5 风机的理论性能 曲线（PT∞-Q）
图14-6 风机的理论性能 曲线（N-Q）
值，故PT∞因Q的增加而增加（图14－5）；径向叶片β2A=90°， ctgB2=0，B=0；后向叶片，β2A<90°，ctgB2>0，B为正值，故PT∞因 Q的增加而减少。 图14-7 有限叶片数对理论性能曲线(P-Q线)的影响 n=常数；β＜90° 因假定无能量损失，所以风机轴功率N与压力和流量之乘积成正比因 而可得三种叶片的功率消耗与流量的关系曲线
农业机械上的风机还可分为清粮 型及通过用型两类
• 如图14-1a 清粮型 • 14-1b通用 型 • 14-1c径向 进气风机
图14-1 离心式风机简图 a.清粮型 b.通用型 c.径向进气 型
三、离心风机的称号
• 我国风机行业近年来对离心风机的习惯称号。全称包括名 称、型号、机号、传动方式、旋转方向和出气口位臵等六 部分由一组数字表示其组成。现以排尘离心风机4－72－ 11No.8C右90°为例，说明如下： C 4 –72 –1 1 No.8 C 右 90°
上式为离心通过风机的基本方程，又叫欧拉方程。因略去了 全部损失，所以PT∞称为无穷多叶片时的理论全压。 在上式中， C1u 是叶轮进口处气流绝对速度 C1 在圆周方向的速 度分量。由于叶轮入口处具有切线速度u1 ，按速度场作用规 律，气流在进入叶轮时应该存在切向分速。但是空气的粘性 很小，在没有导流器时，可以认为气流是径向进入叶轮的， 即在叶轮入口处，α1=90°，C1=C1r， C1u=0。代入欧拉方程， 可得： PT∞=ρu2C2u
•
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M1 Qtc1R1 cos1 M 2 Qtc2 R2 cos 2
M
M 2 M1 Q c2 R2 cos 2 c1R1 cos 1 N m t
单位时间内动量矩的变化为力矩M 或
M Q
.
所以
c2 R2 cos 2 c1R1 cos1 N m g M PT c2 R2 cos 2 c1R1 cos1 Q
离心风机、横流风机和轴流风 机的工作原理和性能实验
第一节 概 述
第二节 离心风机的工作原理 第三节 风机的选用
第四节 横流风机和轴流风机 第五节 风机的性能实验