试验研究空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究X华中科技大学黄宸武区颖达顺德顺威电器有限公司张吕超金隆铜业有限公司陈金球摘要针对影响空调器性能的多翼离心风机的蜗壳型线进行了试验和分析,试验得出了适合于空调器且能获得较优性能的蜗壳型线。
该项研究将有助于提高空调器的整体性能并为今后的研究奠定基础。
关键词空调器多翼离心风机蜗壳型线试验研究1前言空调器的噪声和制冷(热)量是倍受关注的两大性能指标,而多翼离心风机蜗壳是影响这些指标的主要部件之一,对它进行合理的设计将有助于提高空调器的整体性能。
笔者就此进行试验研究,尤其是在很少有人研究的蜗壳型线方面,利用我们能够随时制样进行试验的优越条件,对其进行了一系列的试验和比较。
2常规设计理论(1)蜗壳径向截面的流量应符合公式Q H=Q H P360(2)蜗壳内流的动量矩相等(忽略气流与壁面的摩檫)C u R=C c2u R2=常数(3)蜗壳内壁型线Q H=Q R H R2B d RC u=BC c2u R2ln(R H P R2)令:a=Q P(360BC c2u R2)得:R H=R2e a H=R2[1+a H+(a H2!)2+(a H3!)3+,]式中Q H)))与蜗壳起始截面夹角为H处截面的风量Q)))蜗壳的出口风量H)))与起始截面的夹角C u)))蜗壳在半径为R截面上的气流圆周分速度C c2u)))叶轮外径R2截面上的气流圆周分速度B)))蜗壳宽度R H)))与蜗壳起始截面夹角为H处的型线半径上式为一条对数螺旋线。
图1不同蜗壳型线比较3常用蜗壳型线6流体机械2001年第29卷第12期X收稿日期:2001)07)30目前,通常使用的蜗壳型线有以下4种:(1)对数螺旋线R H =R 2e a H;(2)阿基米德螺旋线R H =R 2(1+a H );(3)等边基法型线[1];(4)不等边基法型线[1]。
本次试验采用以上型线的4种蜗壳和空调器多翼离心风机原装蜗壳,5种蜗壳型线如图1所示。
4 试验数据在保证其它参数相同的前提下,在KF-60L 柜机上对5种蜗壳型线进行试验,试验按照GB P T7725标准,在顺德顺威电器有限公司测试中心进行,此柜机叶轮的正常工作转速是425r P min,在工作状态配原装蜗壳的风量为78317m 3P h,噪声为4415dB(A),所测数据如表1、表2和图2图3所示。
表1 不同型线蜗壳的静压P s t 测试数据 (Pa)风量(m 3P h)不等边基法型线对数螺旋线等边基法型线阿基米德螺旋线原装不等边基法型线250300400500600700800850471343163911341827181418118-419451041153815361223161112-111-814461242173810321123141213-015-61943134013361830142211815-316-1111441542184011331223171110-213-818表2不同型线蜗壳的噪声SPL 与风量Q 测试数据n (rP min)不等边基法型线对数螺旋线等边基法型线阿基米德螺旋线原装不等边基法型线SPL dB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)SP LdB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)SPL dB(A)Q (m 3P h)325375425475500361140144317471148196121771112807199121596216361040104314461648135911569319790168901793917351840124314471148166031569318789128941694019351740104314461748165901168112773168651091312371341104415471849125901268519783178821692918回归方程Y =14147+010359X Y =15152+010350X Y =13184+010372X Y =12190+010392X Y =16182+010350X图2 不同型线蜗壳的P st ~Q 曲线5 试验结果分析图3 不同蜗壳型线SPL ~Q 曲线(1)从测试数据看,无论是P st 与Q 数据,还是SP L 与Q 数据都是不等边基法型线蜗壳最优,至少可以说明空调器多翼离心风机蜗壳的最优型线并不是按设计理论得出的对数螺旋线。
笔者认为产生这种结果的原因是由于空调器受空间的限制7Vol.29,No.12,2001 FLUI D MAC HI NERY而致使蜗壳出口张开度A普遍偏小,使得气流与壁面的冲击和摩擦产生的损失不可忽略。
并导致在相同风量时其噪声要比A值大一些的蜗壳高;但相同转速时风量小。
在实际工作中经常遇到这种情况,因此建议设计者在尺寸允许的范围内,将蜗壳出口的张开度A值尽量取大。
(2)实际上在确定了出口张开度A、蜗壳型线和蜗舌偏角B+D后蜗舌,蜗舌的间隙也就确定了。
试验表明并不是间隙越大噪声就越低,相反,在此试验中,蜗舌间隙从小到大的顺序是:不等边基法)对数螺旋线)等边基法)阿基米德螺旋线)原装不等边基法,以风量800m3P h时为例,其噪声由低到高的次序正好是蜗舌间隙从小到大的顺序。
当然,随着风量的变化,它们的次序会发生改变,也就是说在每一工作点应有一个最佳的蜗舌间隙,此机的蜗舌间隙与叶轮外径的比值在4%左右较佳,这与文献[1]推荐的取值7%~15%相差较远;另外,蜗舌尖部圆弧半径r的大小对风机的气动性能无明显影响,但对噪声的影响不能忽视[2],蜗舌尖部的圆弧半径与叶轮外径的比值在10%左右较佳,这与文献[1]推荐的取值3%~ 6%也相差较远,因此可以再一次说明工业上的经验数据已不能适合于空调风机,对其进行研究很有意义。
(3)型线对空调器的性能有较大影响,从表2数据和图3曲线可以发现,阿基米德螺旋线的SP L~Q曲线斜率最大,说明它对性能的敏感性较大,其它型线的敏感次序是:等边基法)不等边基法)对数螺旋线与原装不等边基法。
(4)同是不等边基法得出的型线,如:此试验的不等边基法型线和原装不等边基法型线,其性能相差甚大,这是因为不等边基方四角中心的尺寸取值不同,引起了型线的差异,原装不等边基型线的不等边基的边长小于按文献[1]推荐的取值,显然此处以文献[1]推荐的取值为佳。
但它是否为最佳,还有待进一步研究。
6结论(1)试验表明,空调器多翼离心风机蜗壳的设计不能完全引用工业风机的设计方法和经验数据;(2)蜗壳型线对空调器的性能有较大影响,在本次KF-60L柜机的试验中,蜗壳型线以不等边基法型线最佳,不等边基边长的取值按文献[1]推荐,但是否具有共性,还有待进一步研究;(3)与原机工作状态相同风量时,配不等边基法型线蜗壳的噪声比原机噪声降低近2dB(A),说明了原装蜗壳型线并非最佳,因此仅从蜗壳型线上考虑还大有改善风机性能的余地;(4)蜗舌间隙受蜗壳出口张开度、型线和蜗舌偏角的制约,并不是蜗舌间隙越大,性能就越好。
参考文献1李庆宜1通风机1机械工业出版社,19812单希壮1空调器室内柜机噪声的空气动力学分析1噪声与振动控制,2000;(3)作者简介:黄宸武,男,35岁,高级工程师,在读硕士,主要从事空调器离心风机、轴流风机和贯流风机的研究开发工作。
通讯地址:528305广东省顺德市容桂镇顺德顺威电器有限公司。
(上接第29页)5高秀峰1涡旋压缩机齿型修正及排气孔研究1西安交通大学博士学位论文,20006高秀峰等1涡旋齿端不等B角圆弧类型线修正研究1西安交通大学学报,1999;33(12):56~60 7Bush W et al.Controlling Discharge Valve Closing Im-pact in Scroll Machi nes.Werner Soedel.InternationalCompressor engineering Conference at Purdue[C].US A:Ray W.Herrick Laboratories,School of Me-chanical Engineering,1998:631~6368Moroshita.A Note on the Dynamic Aspect of a Co-rotating Scroll Fluid M achinery[A].Yu Yongzhang.International Compressor Technique Conference.xi,an,china:Yu Yongzhang,1993:462~473作者简介:高秀峰,男,1972年生,主要从事各类空调及制冷压缩机等的研究。
通讯地址:710049陕西西安市西安交通大学环境与化学工程学院过程装备与控制系。
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