風機畢業(yè)設計說明書（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要論述了風機的分類、應用領域及國內外的發(fā)展狀況。針對局部通風機進行了結構設計。該風機由集流器、葉輪、電機、風筒、擴散器等部分組成。風機的兩級葉輪分別用兩個相同型號的隔爆電機驅動，可根據需要來調節(jié)風壓和流量。在風機的入口和出口處采用了外包復式消聲結構來降低噪聲。該風機主要應用于煤礦井下掘進工作面的局部通風.它具有體積小、流量

2、大、風壓高的優(yōu)點,非常適合井下巷道的長距離通風.</p><p>　　本文主要的研究內容包括；（1）由給定設計參數進行了風機的第一、二級葉輪的參數計算。（2）應用等環(huán)量方法進行空氣動力計算。（3）風機各部分的結構設計（4）流線罩與擴散器的尺寸參數計算。（5）風機噪聲的控制。</p><p>　　關鍵詞 對旋軸流風機 輪轂比 葉輪 </p><p&g

3、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　This article mainly the air blower classification, the application domain and the domestic and foreign development condition. Has carried on the structural design to

4、the partial ventilator. This air blower by the slip ring, the impeller, the electrical motor, the air duct, the fan diffuser and so on partially is composed. Two same model type motors Separately drivend two levels of im

5、pellers. The article can according to need to adjust the wind pressure and the current capacity. The air blower en</p><p>　　This article main research content includes: (1)By assigned the design variable to

6、carry on the air blower first, two level of impeller parameter computation. (2) With Equal circulation method carries on aerodynamic design.(3) Calculates slip ring and the the fan diffuser size parameter(4) air blower n

7、oise control.</p><p>　　Key words counter-rotating axial fan hub ratio impeller </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　Abstract

8、II</p><p><b>　　第1章 緒論3</b></p><p><b>　　1.1選題意義3</b></p><p>　　1.2風機的原理及發(fā)展歷史3</p><p>　　1.3風機的分類4</p><p>　　1.2.1按氣流運動的風機分類4</

9、p><p>　　1.3.2按應用領域的風機分類4</p><p>　　1.4設計理論基礎分析5</p><p>　　第2章 風機主要結構設計7</p><p>　　2.1風機主要結構參數的確定7</p><p>　　2.1.1確定電機的轉速7</p><p>　　2.1.2葉輪直徑與葉頂

10、圓周速度的確定8</p><p>　　2.1.3流量系數及全壓系數10</p><p>　　2.1.4電機的選擇10</p><p>　　2.1.5葉輪的結構設計11</p><p>　　2.2第一級葉輪葉片環(huán)的氣流參數和空氣動力負荷系數計算15</p><p>　　2.2.1第一級葉輪葉片環(huán)的氣流參數計算

11、15</p><p>　　2.2.2第一級葉輪葉片環(huán)的空氣動力計算17</p><p>　　2.3葉片幾何尺寸的確定19</p><p>　　2.3.1翼型的確定20</p><p>　　2.3.2葉片數目的選擇計算22</p><p>　　2.3.3各截面的葉片尺寸參數23</p><p

12、>　　2.3.4各截面上的葉片安裝角24</p><p>　　2.4第一級葉輪葉片的繪制24</p><p>　　2.4.1葉片幾何參數的計算25</p><p>　　2.5第二級葉輪葉片環(huán)的氣流參數和空氣動力負荷系數計算27</p><p>　　2.5.1第二級葉輪葉片環(huán)的氣流參數計算27</p><p&

13、gt;　　2.5.2第二級葉輪葉片環(huán)的空氣動力計算29</p><p>　　2.6第二級葉輪葉片幾何尺寸的確定31</p><p>　　2.6.1第二級葉輪翼型的確定31</p><p>　　2.6.2第二級葉輪葉片數目的選擇計算33</p><p>　　2.6.3第二級葉輪各截面的葉片尺寸參數34</p><p

14、>　　2.6.4第二級葉輪各截面上的葉片安裝角34</p><p>　　2.7第二級葉輪葉片的繪制35</p><p>　　2.7.1第二級葉輪葉片幾何參數的計算35</p><p>　　第3章 集流器與流線罩的結構設計38</p><p>　　3.1集流器的選擇38</p><p>　　3.1.1集

15、流器型線的選擇38</p><p>　　3.1.2集流器尺寸的確定38</p><p>　　3.2流線罩的選擇39</p><p>　　3.2.1流線罩型式的選擇39</p><p>　　3.2.2流線罩尺寸的確定39</p><p>　　3.3集流器與流線罩的結構39</p><p&g

16、t;　　第4章 擴散器41</p><p>　　4.1擴散器的型式41</p><p>　　4.2擴散器尺寸的確定42</p><p>　　第5章 噪聲的控制43</p><p>　　5.1環(huán)境噪聲污染的危害43</p><p>　　5.2噪聲治理的基本原理43</p><p>

17、　　5.2.1吸聲43</p><p>　　5.2.2隔聲44</p><p>　　5.2.3消聲44</p><p>　　5.2.4消聲結構設計44</p><p><b>　　結論45</b></p><p><b>　　致謝46</b></p>

18、<p><b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　附錄148</b></p><p><b>　　附錄251</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1選題

19、意義</b></p><p>　　因為煤礦井下巷道的分布關系，流經主巷的新鮮風流不容易達到掘進工作面，很難保證掘進工作面的空氣質量。故大多數煤礦在該處都采用局部通風。局部通風主要有兩種方式；一、壓入式通風，即將新鮮空氣吹進來，把渾濁的空氣排出；二、抽出式通風，即將渾濁空氣抽出利用氣壓差將新鮮空氣引入。然而在煤礦掘進工作面采用抽出式通風會導致該處氣壓降低在吸入新鮮空氣的同時瓦斯也隨著大量涌出，因此大多數

20、煤礦的局部通風都采用壓入式通風。因此需要一種能滿足需求的風機。</p><p>　　1.2風機的原理及發(fā)展歷史</p><p>　　風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，

21、木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40％左右，主要用于礦山通風。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風機，結構已比較完善了。 </p><p>　　1892年法國研制成橫流通風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心風機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流風機已應用于礦井通風和冶金工業(yè)的鼓風，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25％，直到二十世紀40年代以后才

22、得到較快的發(fā)展。 1935年，德國首先采用軸流等壓通風機為鍋爐通風和引風；1948年,丹麥制成運行中動葉可調的軸流風機；旋軸流風機、子午加速軸流風機、斜流風機和橫流風機也都獲得了發(fā)展。 </p><p><b>　　1.3風機的分類</b></p><p>　　1.2.1按氣流運動的風機分類</p><p><b>　　1．離心風

23、機</b></p><p>　　氣流進入旋轉的葉片通道，在離心力作用下氣體被壓縮并沿著半徑方向流動。</p><p><b>　　2．軸流風機</b></p><p>　　氣流軸向進入風機葉輪后，在旋轉葉片的流道中沿著軸線方向流動的風機。相對于離心風機，軸流風機具有流量大、體積小、壓頭低的特點，用于有灰塵和腐蝕性氣體場合時需注意。&

24、lt;/p><p>　　3．斜流式（混流式）風機</p><p>　　在風機的葉輪中，氣流的方向處于軸流式之間，近似沿錐流動，故可稱為斜流式（混流式）風機。這種風機的壓力系數比軸流式風機高，而流量系數比離心式風機高。</p><p>　　1.3.2按應用領域的風機分類</p><p>　　風機廣泛地應用于各個工業(yè)部門，一般講，離心式風機適用于小流

25、量、高壓力的場所，而軸流式風機則常用于大流量、低壓力的情況，應根據不同的情況選有不同的風機分類。</p><p><b>　　1鍋爐用風機 </b></p><p>　　鍋爐用風機根據鍋爐的規(guī)格可選用離心式或軸流式。又按它的作用分為鍋爐風機—向鍋爐內輸送空氣；鍋爐引風機把鍋爐內的煙氣抽走。</p><p><b>　　2通風換氣用風機

26、 </b></p><p>　　這類風機一般是供工廠及各種建筑物通風換氣及采暖通風用，要求壓力不高，但噪聲要求要低，可采用離心式或軸流式風機。 </p><p>　　3工業(yè)爐（化鐵爐、鍛工爐、冶金爐等）用風機 </p><p>　　此種風機要求壓力較高，一般為２９４０～１４７００Ｎ／ｍ，即高壓離心風機的范圍。因壓力高、葉輪圓周速度大，故設計時葉輪要有足夠

27、的強度。</p><p><b>　　4礦井用風機 </b></p><p>　　礦用風機有兩種：（又稱主扇），用來向井下輸送新鮮空氣，其流量較大，采用軸流式較合適，也有用離心式的；另一種是局部風機（又稱局扇），其流量、壓力均小，多采用防爆軸流式風機。</p><p><b>　　5煤粉風機 </b></p>

28、<p>　　輸送熱電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的煤粉，多采用離心式風機。煤粉風機根據用途不同可分兩種：一種是儲倉式煤粉風機，它是將儲倉內的煤粉由其側面吹到爐膛內，煤粉不直接通過風機，要求風機的排氣壓力高；另一種是直吹式煤粉風機，它直接把煤粉送給爐膛。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。</p><p>　　1.4設計理論基礎分析</p><p>　　我設計的題目是隔爆對旋軸流風

29、機.在兩級的軸流風機中,對旋軸流風機是一個很好技術方案。對旋式局部通風機被廣泛地應用在煤礦掘進面的通風中。對旋軸流風機的最大特點就是沒有導葉.它有前后兩級葉輪,分別由兩個電機分別驅動,兩葉輪的直徑相同但轉向相反,兩級葉輪互為導葉.這樣就大大縮短了整個風機的軸向尺寸,使結構更加的簡單、緊湊.它的反風性能也非常好.在對旋軸流風機工作時,只要改變轉動方向就可以很有效的達到反風的要求.經前人研究對旋軸流風機的平均反風量可達70%以上.不用另行設

30、計其反風結構,在設計制造和安裝應用方面都很簡便.其附帶的隔爆性能更使其能在如礦井等含有高瓦斯、粉塵等條件下工作.所以我設計的風機主要應用于礦井掘進工作面的局部通風.考慮到目前大多數煤礦的掘進工作面都采用壓入式通風.因此,本設計的方向是體積小、風壓大、噪聲低、重量輕、便于搬運、隔爆性能好等.其結構簡圖如下:</p><p>　　1.流線罩 2.集流器3.一級電機 4.一級風筒 5.一級葉輪 6.二級葉輪 7.二級風

31、筒 8.擴散器 9.風筒接頭 10.支撐板 11.腳架 12.消聲器 13.二級電機</p><p>　　圖1—1 隔爆對旋軸流風機結構圖</p><p>　　目前,軸流風機的設計方法主要有兩種:一種是利用孤立翼型進行空氣動力實驗所得到的數據進行設計的孤立翼型法:另一種是利用平面葉柵的理論和葉柵的吹風實驗所得到的數據進行設計的平面葉柵設計方法.經過計算本設計采用的孤立翼型設計方法.經過驗證

32、該設計方法比較合適.在滿足設計參數的情況下,對風機的葉片環(huán)的空氣動力計算中,采用了等環(huán)量的設計方法.該方法適用于壓力較高、輪轂比較大的軸流風機葉片環(huán)設計.進而選擇了性能較好的LS翼型風機葉片,用兩型號相同的隔爆電機分別驅動.前后兩級葉輪在要求風壓較大時,可同時工作滿足需要.對風壓要求較低時,可開啟第一級葉輪.這樣既能滿足多種工況需要,還可以節(jié)約電能,對于今天能源短缺的世界形勢很有意義.</p><p>　　在對旋

33、軸流風機的空氣動力設計中,第Ⅰ級葉輪可以按照葉輪加后導流器級型的單級軸流風機,在給定的設計參數條件下,設計第Ⅰ級葉輪,即進行第Ⅰ級葉輪葉片的氣動計算和幾何尺寸計算;然后再按照前導流器加葉輪級型的單級軸流風機進行第Ⅱ級葉輪的氣動計算和幾何尺寸計算.對于本設計的降低噪聲的問題,我采用了目前國內外比較流行的對旋軸流風機外包復式消聲結構.經前人研究,對旋軸流風機產生的噪聲大部分來自于風機的進風口和出風口,因此在設計時在風機的第Ⅰ、Ⅱ級風筒和擴散

34、器外層包復了消聲材料以達到降低噪音的目的.</p><p>　　第二章 風機主要結構設計</p><p>　　2.1風機主要結構參數的確定</p><p>　　2.1.1確定電機的轉速</p><p>　　根據設計題目可以確定風機的級型為對旋兩級風機.采用直接驅動的傳動方式.為合理的分配兩葉輪的壓力負載選取兩葉輪的風壓比為1:1.[1]&l

35、t;/p><p><b>　　1 預選電機轉速</b></p><p>　　預選三種電機轉速分別為960r/min 1450r/min 2940r/min</p><p><b>　　2確定風機的比轉數</b></p><p>　　由文獻[10]中公式:</p><p>&l

36、t;b>　　(2-1)</b></p><p>　　可求得比轉數分別為: </p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　_____ 比轉數;</p><p>　　----- 電機額定轉速

37、r/min;</p><p>　　_____ 風機流量,單位由給定參數得: ;</p><p>　　_____ 第一級葉輪的風壓由給定參數得第一級葉輪風壓為: 。</p><p>　　由公式算出的比轉數可以看出,流量大而壓力小的比轉數大.反之流量小而壓力大的比轉數小.顯然前者為軸流風機.一般當>100時為軸流通風機.故選取電機轉數為2940 r/min

38、 .風機比轉數為123.78 .</p><p>　　2.1.2葉輪直徑與葉頂圓周速度的確定</p><p>　　葉輪直徑可用文獻[3]中式(2-2)計算:</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　——

39、 葉輪直徑,單位 m;</p><p>　　—— 關系系數,按文獻[3]根據圖1-2 ,取為1.7;</p><p>　　—— 通風機的單級全壓,單位,由給定設計參數可知 為;</p><p>　　—— 氣體密度,單位,對于通風機進口標準狀態(tài)氣體密度。</p><p>　　—— 電機轉速,單位</p><p>

40、;　　圖2-1 比轉數與系數的關系曲線</p><p>　　根據[6]通風機標準化和系列化的要求將D圓整到標準直徑,取直徑D=0.71m</p><p>　　進一步由公式(2-3)可計算出葉輪葉頂圓周速度:</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　2.1.3流量系數及全壓系數</p>

41、;<p><b>　　1計算流量系數</b></p><p>　　由流量系數表達式(2-4)得:</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　2計算全壓系數</b></p><p>　　由全壓系數表達式(1-5)得:</p&g

42、t;<p><b>　　(2-5) </b></p><p>　　2.1.4電機的選擇</p><p><b>　　1確定電機功率</b></p><p>　　由[5]電機功率計算公式(2-6)得:</p><p><b>　　(2-6)</b></p>

43、;<p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 電動機功率儲備系數對于軸流風機一般取K=1.05～1.10;[5]</p><p>　　—— 通風機的單級全壓,單位,由給定設計參數可知 為2750;</p><p>　　____ 風機流量,單位由給定參數得: </p><p>　　

44、—— 風機全壓效率,取為[5]

45、

46、 </p><p>　　故選取電動機的功率為.</p><p><b>　　2電動機的選取</b></p><p>　　兩級葉輪的風壓比為.所以前后兩級葉輪均采用同一型號的電機.本設計主要針對井下掘進面的局部壓入式通風.考慮到井

47、下設備的隔爆問題故電機應選取具有隔爆性能的隔爆電機.經以上計算可知:電機轉速為電機功率為.參考隔爆電機系列選取:</p><p>　　隔爆型三相異步電動機 額定轉速為,功率</p><p>　　2.1.5葉輪的結構設計</p><p><b>　　1確定葉輪結構</b></p><p>　　葉輪是風機的主要工作機構，它由

48、電機驅動旋轉，將電機輸出的機械能轉換為空氣的動能。葉輪由葉片和輪轂兩部分焊接而成。本設計采用電機直接驅動方式，葉輪通過輪轂用平鍵和電機軸連接在一起。葉輪結構型式如下圖：</p><p>　　圖2-2 葉輪的基本型式</p><p><b>　　2輪轂比的選擇</b></p><p>　　輪轂比是軸流通風機葉輪設計中的重要參數之一。它對通風機的壓

49、力、流量、效率、壓力特性曲線形狀及工作區(qū)域大小等都有影響。在確定輪轂比時，不僅要考慮其對風機性能的影響，而且還要從風機結構方面考慮。常用的選擇輪轂比的方法有兩種,一種按經驗總結出表2-1來選取合適的輪轂比.另一種是根據前人實驗研究的綜合統(tǒng)計數據來選取合適的輪轂比.</p><p>　　當風機比轉數時可選取</p><p>　　按表2-1當全壓系數時 </p><p&g

50、t;　　表2-1 不同全壓系數時推薦采用的輪轂比</p><p>　　綜合兩者考慮,參考風機輪轂比對于風機的壓力、流量、效率等影響關系可知當通風機風壓較高、流量較小時應選取較大的輪轂比,故本設計選取輪轂比</p><p><b>　　3計算輪轂直徑</b></p><p>　　當輪轂比確定時,輪轂直徑可按公式(2-7)得:</p>

51、<p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　4驗證輪轂比</b></p><p>　　當按等環(huán)量方法進行軸流風機葉片環(huán)氣動計算時,葉片根部的氣流分離與否,應驗算是否所取輪轂比>[8]</p><p>　　(1)風機的軸向速度由式(1-8)得:</p><p>

52、;<b>　　(2-8)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 風機軸向速度,單位;</p><p>　　—— 風機輪轂比;</p><p>　　____ 風機流量,單位由給定參數得: ;</p><p>　　—— 葉輪直徑

53、,單位;已知。</p><p>　　進而可得到通風機的無因次軸向速度為:</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　風機的理論全壓系數為:</p><p><b>　　(2-10)</b></p><p><b>　　式中:</b&g

54、t;</p><p>　　——— 風機的理論全壓系數;</p><p>　　——— 風機的全壓系數,已計算得;</p><p>　　——— 全壓效率,經查表得.</p><p>　　在軸流風機的氣動計算中最佳設計參數.則風機第Ι級葉輪的計算函數為:</p><p><b>　　(2-11)</b&

55、gt;</p><p>　　則葉輪的最小輪轂比由式(2-12)得:</p><p><b>　　(2-12)</b></p><p>　　由于所決定的輪轂比=0.7>0.486,所以在葉輪的葉片根部不會產生氣流分離.</p><p><b>　　所選輪轂比可用.</b></p>

56、<p>　　2.2第一級葉輪葉片環(huán)的氣流參數和空氣動力負荷系數計算</p><p>　　2.2.1第一級葉輪葉片環(huán)的氣流參數計算</p><p>　　1確定葉片截面及截面半徑</p><p>　　通常把整個葉片沿徑向方向按等圓環(huán)面積原則分成5～7個計算截面,以便分別計算各截面的有關參數,從而得到各計算截面的葉片寬度及葉片安裝角.本次設計將整個葉片按等圓環(huán)面

57、積原則分成5個計算截面.[4]</p><p>　　各計算截面的半徑可按式(2-13)計算得:</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　則各計算截面的半徑為:</p><p><b>　　; ; ; ;</b></p><p><b>

58、　　式中:</b></p><p>　　—— 第i個計算半徑;</p><p>　　—— 從輪轂截面算起的計算截面符號, ;</p><p>　　—— 計算截面數,取;</p><p>　　—— 葉輪直徑,已求得;</p><p>　　—— 葉輪輪轂比,取為.</p><p&g

59、t;　　在所取的截面中,需要包括平均半徑所在截面,因為通常所說的葉片安裝角指的就是平均半徑所在截面的數值.</p><p><b>　　2各截面的相對半徑</b></p><p>　　各計算截面的相對半徑可按式(2-14)計算:</p><p><b>　　(2-14)</b></p><p>&l

60、t;b>　　; ; ; ; </b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 各計算截面半徑已求得;</p><p>　　—— 葉輪半徑,由式(2-2)可知: .</p><p>　　3各截面上氣流的圓周速度</p><p><b>

61、　　(2-15)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 各計算截面半徑已求得;</p><p>　　—— 電機轉速,選取為。</p><p>　　4各截面上氣流的扭速</p><p>　　氣流的扭速即為葉輪人口前后的氣流旋繞速度之差.氣流在進

62、入第Ⅰ級葉輪時入口旋繞速度=0.則各截面上氣流的扭速可按文獻[4]中式(2-16)計算得:</p><p><b>　　(2-16)</b></p><p><b>　　; ; ; ; </b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 通風機的

63、單級全壓,單位,由給定設計參數可知 為;</p><p>　　—— 氣體密度,單位,對于通風機進口標準狀態(tài)氣體密度。</p><p>　　—— 各截面上氣流的的圓周速度,由式(2-15)求得;</p><p>　　—— 風機全壓效率,在按等環(huán)量設計時為常數，取為0.86.</p><p>　　2.2.2第一級葉輪葉片環(huán)的空氣動力計算&

64、lt;/p><p><b>　　1軸向絕對速度</b></p><p>　　在按等環(huán)設計時,沿葉高軸向的絕對速度為常數可由式(2-17)計算得:</p><p><b>　　(2-17)</b></p><p>　　2各截面的平均相對速度</p><p><b>　　(

65、2-18)</b></p><p>　　由上式可分別求得各計算截面的平均相對速度為:</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 軸向絕對速度,已求得.</p><p>　　—— 各截面上氣流圓

66、周速度,已求得.</p><p>　　—— 各截面上氣流的扭速.</p><p>　　—— 各截面上氣流的預旋速度,按等環(huán)量設計第Ⅰ葉輪時.</p><p>　　3各截面的平均相對速度氣流角</p><p><b>　　(2-19)</b></p><p>　　代入數值可分別求得各計算截面的平

67、均相對速度氣流角:</p><p><b>　　;;;;</b></p><p><b>　　4空氣動力負荷系數</b></p><p><b>　　(2-20)</b></p><p>　　各計算截面的空氣動力負荷系數可由上式分別計算得:</p><p&g

68、t;<b>　　;;;;</b></p><p>　　由以上計算所得各計算截面的空氣動力負荷系數均未超過1.0,所以按孤立翼型法設計是合適的.</p><p>　　2.3葉片幾何尺寸的確定</p><p>　　葉片幾何尺寸計算的目的在于確定各計算截面所采用翼型的葉片寬度及葉片安裝角.整個葉片的幾何尺寸,可以通過計算得到的各計算截面的葉片寬度及葉

69、片安裝角光滑過渡得到.</p><p>　　2.3.1翼型的確定</p><p>　　為了使本設計能更好地達到設計要求,考慮到本設計通風機所消耗的功率較大,為了保證通風機的效率和制造方便等條件,故本設計選用了軸流風機中常用的平底機翼型葉片.綜合以上考慮我選擇了LS翼型.該翼型的原始翼型為英國LS螺旋槳翼型,修改后多用于軸流通風機中。[15]</p><p>　　該翼

70、型的斷面坐標值列于下表(2-2):</p><p>　　表2-2 LS翼型斷面坐標</p><p>　　1.翼型相對厚度的選擇</p><p>　　對于同一翼型,在一定范圍內增加其翼型相對厚度會使翼型擴壓區(qū)域的壓力坡度邊大,當翼型很厚時,壓力坡度可以大到使葉片擴壓區(qū)域中的跗面層發(fā)生分離,這不僅影響到通風機的壓力增加,而且會使通風機的效率降低.在顧及壓力,又照顧效率的

71、情況下,目前國內外軸流通風機中一般采用翼型相對厚度為0.05～0.12中等厚度的翼型.翼型相對厚度可選為沿葉片高度為常數或按某種規(guī)律變化的.當按等環(huán)量方法設計葉片時,葉片根部的空氣動力負荷系數最大,可選用較大的相對翼型厚度,而葉片頂端則采用較小的相對翼型厚度,使其沿著葉片高度變化,這樣可以減少葉片根部的葉片寬度和葉片安裝角,制造也比較方便.另一方面,為了增加葉片根部的強度,翼型相對厚度也要選的大一些.綜合以上考慮,本設計相對翼型厚度在根

72、部和頂端分別選取為0.1和0.08,中間各截面的相對翼型厚度可通過插值計算得到.[8]</p><p>　　各計算截面的相對翼型厚度分別為:</p><p><b>　　;;;;</b></p><p>　　2.升力系數的選擇 </p><p>　　在軸流風機的氣動計算中,為使通風機獲得高的全壓效率,就必須在最小升阻比的

73、鄰近區(qū)域范圍內選擇翼型的升力系數.在按等環(huán)量方法設計葉片時,從葉片頂端到葉片根部,空氣動力負荷系數是逐漸增加的.根據升阻比最小的原則選取根部和頂端的升力系數分別為1.025和0.87。[8]</p><p>　　3葉片頂端和根部的葉柵稠度</p><p>　　可由文獻[8]中下式求得:</p><p><b>　　(2-21)</b></

74、p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　4葉片的總寬度</b></p><p>　　葉片根部的頂端的葉片總寬度可由式(2-22)計算得到,而中間各計算截面的葉片總寬度可按直線規(guī)律變化通過插值計算得到.</p><p><b>　　(2-22)</b><

75、/p><p><b>　　m;</b></p><p><b>　　m;</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　5各截面的葉柵稠度</b></p><p>　　由各計算截面葉片總寬度可按下式計算各

76、截面的葉柵稠度:</p><p><b>　　(2-23)</b></p><p><b>　　;;;;</b></p><p><b>　　6各截面的升力系數</b></p><p>　　可由式(2-21)計算求得:</p><p><b>

77、　　; ;</b></p><p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　2.3.2葉片數目的選擇計算</p><p>　　葉輪葉片數目可用下式計算:</p><p><b>　　(2-24)</b

78、></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 平均半徑處的葉柵稠度,已求得</p><p>　　—— 輪轂比,由計算已經確定為0.7</p><p>　　—— 平均半徑處的展弦比, 的數值可在下述

79、范圍內選取:當時, </p><p>　　根據國內軸流通風機設計的經驗和實驗數據,對于采用孤立翼型法設計的軸流通風機的最佳葉輪葉片數目可采用[10]表2-3推薦的數值。</p><p>　　表2-3 葉片數目與輪轂比之間的關系</p><p>　　根據表2-3當輪轂比為0.7時.考慮到在葉柵稠度不變的情況下,葉片數目的增加將會導致通風機的壓力和效率降低,故選取第Ⅰ級

80、葉輪葉片數目: .</p><p>　　2.3.3各計算截面的葉片尺寸參數</p><p><b>　　1各截面的葉片寬度</b></p><p>　　各計算截面的葉片寬度由下式計算得:</p><p><b>　　(2-25)</b></p><p><b>　

81、　; ; ;</b></p><p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　2各截面的葉片厚度</b></p><p>　　各計算截面的葉片厚度可由[10]查手冊中下式計算得到: </p><p><b>　　(2-26)</b></p>

82、;<p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　2.3.4各截面上的葉片安裝角</p><p>　　各截面的葉片安裝角由下式計算:</p><p>

83、;<b>　　(2-27)</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　式中:</b></p><

84、p>　　—— 各截面上的葉片沖角,可由LS翼型的性能曲線上查得:, ,,,</p><p>　　—— 平均相對速度氣流角,已求得.</p><p>　　2.4第一級葉輪葉片的繪制</p><p>　　根據所選擇的翼型坐標,計算所得到的各計算截面的翼型幾何尺寸,翼型中心位置等,最后結合各計算截面上葉片寬度和葉片安裝角即可繪制出各計算截面的葉片翼型圖.<

85、/p><p>　　2.4.1葉片幾何參數的計算</p><p>　　1弦長在葉柵額線及葉柵軸向的投影</p><p>　　各計算截面的弦長b在葉柵額線及葉柵軸向的投影列于下表:</p><p>　　表2-4弦長在葉柵額線及葉柵軸向的投影</p><p>　　2各計算截面翼型的重心坐標</p><p>

86、;　　各計算截面的翼型的重心坐標可由文獻[10]中式(2-28)和式(2-29)計算求得:</p><p><b>　　(2-28)</b></p><p><b>　　（2-29)</b></p><p>　　各計算截面翼型的重心坐標值列下表:</p><p>　　表2-5各計算截面的重心坐標&l

87、t;/p><p>　　3重心距翼形前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影</p><p>　　重心距翼形前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影列于下表:</p><p>　　表2-6重心距翼形前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影</p><p><b>　　4各截面的翼型尺寸</b></p><p

88、>　　根據表2-2LS翼型的斷面坐標可計算出各計算截面的翼型尺寸列于下表:</p><p>　　表2-7各計算截面的翼型尺寸</p><p>　　2.5第二級葉輪葉片環(huán)的氣流參數和空氣動力負荷系數計算</p><p>　　2.5.1第二級葉輪葉片環(huán)的氣流參數計算</p><p>　　1確定葉片計算截面及截面半徑</p>&

89、lt;p>　　本次設計將第二級葉輪的整個葉片按等圓環(huán)面積原則分成5個計算截面.</p><p>　　各計算截面的半徑可按式(2-13)計算得:</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p>　　則各計算截面的半徑為:</p><p>　　; ; =0.306m; ; </p>&l

90、t;p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 第個計算半徑;</p><p>　　—— 從輪轂截面算起的計算截面符號,;</p><p>　　—— 計算截面數,去;</p><p>　　—— 葉輪直徑,已求得;</p><p>　　—— 葉輪輪轂比,取為.</

91、p><p>　　在所取的截面中,需要包括平均半徑所在截面,因為通常所說的葉片安裝角指的就是平均半徑所在截面的數值.</p><p><b>　　2各截面的相對半徑</b></p><p>　　各計算截面的相對半徑可按式(2-14)計算:</p><p><b>　　(2-14)</b></p>

92、;<p><b>　　; ; ; ; </b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 各計算截面半徑已求得;</p><p>　　—— 葉輪半徑,由式(2-2)可知: </p><p>　　3各截面上氣流的圓周速度</p><p

93、>　　由式(2-15)計算得</p><p><b>　　(2-15)</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　r —— 各計算截面半徑已求得;</p><p>　　n —— 電機轉速,選取為</p><p>　　4各截面上氣流的

94、扭速</p><p>　　第二級葉輪人口前后的氣流旋繞速度之差即為其扭速.氣流在通過第一級葉輪時產生預旋在第二級葉輪出口時旋繞速度.則各截面上氣流的扭速可按式(2-16)計算得:</p><p><b>　　; ; ; ; </b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　

95、—— 通風機的單級全壓,單位,由給定設計參數可知 為;</p><p>　　—— 氣體密度,單位,對于通風機進口標準狀態(tài)氣體密度</p><p>　　u —— 各截面上氣流的的圓周速度,由式(2-15)求得;</p><p>　　—— 風機全壓效率,在按等環(huán)量設計時為常數,取為0.86.</p><p>　　2.5.2第二級葉輪葉

96、片環(huán)的空氣動力計算</p><p><b>　　1.軸向相對速度</b></p><p>　　軸向相對速度在按等環(huán)量設計時沿葉高方向上為常數,由(2-17)計算得:</p><p>　　2各截面的平均相對速度</p><p>　　各計算截面的平均相對速度可由式(2-18)計算得到:</p><p>

97、;　　由上式可分別求得各計算截面的平均相對速度為:</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 軸向絕對速度,已求得.</p><p>　　—— 各截面上氣流圓周速度,已求得.</p><p>　　——

98、各截面上氣流的扭速.</p><p>　　—— 各截面上氣流的預旋速度,即為第Ⅰ級葉輪的氣流出口旋繞速度由式(2-16)計算求得.</p><p>　　3各截面的平均相對速度氣流角</p><p>　　各計算截面的平均相對速度氣流角可按式(2-19)計算得:</p><p>　　代入數值可分別求得各計算截面的平均相對速度氣流角:</p

99、><p><b>　　;;;;</b></p><p>　　4第二級葉輪的空氣動力負荷系數</p><p>　　由式(2-20)可求得各計算截面的空氣動力負荷系數為:</p><p><b>　　;;;;</b></p><p>　　由以上計算所得各計算截面的空氣動力負荷系數均未

100、超過1.0,所以第Ⅱ級葉輪按孤立翼型法設計還是合適的.</p><p>　　2.6第二級葉輪葉片幾何尺寸的確定</p><p>　　2.6.1第二級葉輪翼型的確定</p><p>　　對于第二級葉輪翼型的選擇參照第一級葉輪翼型的選擇原則綜合考慮決定同樣采用LS翼型.其翼型尺寸坐標可參照表2-2LS翼型的斷面坐標.</p><p>　　1.翼型

101、相對厚度的選擇</p><p>　　第二級葉輪的相對厚度的選擇可同第一級葉輪即:</p><p><b>　　;;;;</b></p><p><b>　　2.升力系數的選擇</b></p><p>　　葉片頂端和根部的葉柵稠度可由式(2-21)求得:</p><p><

102、;b>　　;</b></p><p>　　3.葉片頂端和根部的總寬度</p><p>　　第二級葉輪葉片根部的頂端的葉片總寬度可由式(2-22)計算得到,而中間各計算截面的葉片總寬度可按直線規(guī)律變化通過插值計算得到.</p><p><b>　　(2-22)</b></p><p><b>　

103、　m;</b></p><p><b>　　m;</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　4各截面的葉柵稠度</b></p><p>　　由計算所得各計算截面的葉片總寬度可按式(2-23)計算各截面的葉柵稠度:</p>

104、;<p><b>　　(2-23)</b></p><p><b>　　;;;;</b></p><p><b>　　5各截面的升力系數</b></p><p>　　各截面的升力系數由式(2-21)計算求得:</p><p><b>　　; ;</

105、b></p><p><b>　　; ;</b></p><p>　　2.6.2第二級葉輪葉片數目的選擇計算</p><p>　　葉輪葉片數目可用下式計算:</p><p><b>　　(2-24)</b></p><p><b>　　;</b>&

106、lt;/p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　—— 平均半徑處的葉柵稠度,已求得</p><p>　　—— 輪轂比,已確定為</p><p>　　—— 平均半徑處的展弦比, 的數值可在下述范圍內選取:當時, 。</p><p>　　根據國內軸流通風機設計的經驗和實驗數據,對

107、于采用孤立翼型法設計的軸流通風機的最佳葉輪葉片數目可采用下表1-3推薦的數值.根據表1-3當輪轂比為時.考慮到在葉柵稠度不變的情況下,葉片數目的增加將會導致通風機的壓力和效率降低,此外為了避免前后兩級葉輪氣流脈動的相互疊加,確保前后兩極葉輪能夠協(xié)調、平穩(wěn)地工作,前后兩級葉輪葉片數目最好互為質數.故選取第Ⅰ級葉輪葉片數目: .</p><p>　　2.6.3第二級葉輪各計算截面的葉片尺寸參數</p>

108、<p>　　1. 第二級葉輪各截面的葉片寬度</p><p>　　各計算截面的葉片寬度由式(2-25)計算得:</p><p><b>　　(2-25)</b></p><p><b>　　; ; ;</b></p><p><b>　　; ;</b></p&

109、gt;<p>　　2. 第二級葉輪各截面的葉片厚度</p><p>　　各計算截面的葉片厚度可由式(2-26)計算得到:</p><p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　; ;</b></p><p><b>　　;</b></p&g

110、t;<p>　　2.6.4第二級葉輪各截面上的葉片安裝角</p><p>　　各截面的葉片安裝角由下式計算:</p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　;;</b></p><p><b>　　;</b></p><

111、p><b>　　式中:</b></p><p>　　——各截面上的葉片沖角，, ,,,</p><p>　　—— 平均相對速度氣流角,已求得.</p><p>　　2.7第二級葉輪葉片的繪制</p><p>　　2.7.1第二級葉輪葉片幾何參數的計算</p><p>　　1弦長在葉柵額線及

112、葉柵軸向的投影</p><p>　　各計算截面的弦長b在葉柵額線及葉柵軸向的投影列于下表:</p><p>　　表2-8弦長在葉柵額線及葉柵軸向的投影</p><p>　　2各截面翼形的重心坐標</p><p>　　各計算截面的翼型的重心坐標可由式(1-28)和式(1-29)計算求得:</p><p><b>

113、;　　(2-28)</b></p><p><b>　　(2-29)</b></p><p>　　各截面翼型的重心坐標列下表:</p><p>　　表2-9各截面的重心坐標</p><p>　　3重心距翼形前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影</p><p>　　重心距翼形前后緣的

114、距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影列于下表:</p><p>　　表2-10重心距翼形前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向上的投影</p><p><b>　　4各截面的翼型尺寸</b></p><p>　　各計算截面的翼型尺寸列于下表:</p><p>　　表2-11各計算截面的翼型尺寸</p><p&g

115、t;　　第三章 集流器與流線罩的結構設計</p><p>　　集流器與流線罩一起,組成了光滑的漸縮形流道.其作用就是使氣流在其中得到加速,以便在損失很小的條件下,能在軸流通風機級的入口前面建立起一個均勻的速度場和壓力場。優(yōu)化了風機的入口條件，提高風機的運行效率和降低風機的噪聲。通風機級入口條件對于級的工作有很大影響,如果在設計中缺少其中任何一個部件,以及設計不夠合理,都會惡化級的入口條件,使地通風機性能變壞.

116、集流器對于軸流通風機的性能有很大的影響,實驗證明,沒有集流器的軸流通風機要比具有優(yōu)良集流器的通風機的全壓及全壓效率分別低10%～12%級10%～15%.有集流器的軸流通風機的流量系數也要增加一些.流線罩的有無,以及它的形狀,對于軸流通風機的性能是有影響的,尤其是當通風機輪轂比較大的時候。[8]</p><p><b>　　3.1集流器的選擇</b></p><p>　

117、　3.1.1集流器型線的選擇</p><p>　　集流器的型線一般為圓弧或者雙曲線.為了便于集流器的加工制造,本設計選用圓弧型集流器.</p><p>　　3.1.2集流器尺寸的確定</p><p>　　對于圓弧型集流器,在設計時應該考慮圓弧型線半徑葉輪直徑D之比時,其損失系數已經很小,約為;當時損失系數可以忽略不計,因此,在設計中可去集流器的尺寸如下:</p

118、><p><b>　　1圓弧半徑</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　2集流器長度</b></p><p><b>　　;本設計取</b></p><p><b>　　3集流器外徑<

119、;/b></p><p><b>　　;本設計取.</b></p><p><b>　　3.2流線罩的選擇</b></p><p>　　3.2.1流線罩型式的選擇</p><p>　　如前所述,流線罩的功用在于和集流器一起組成光滑的漸縮流道,用來保證優(yōu)良的軸流通風機的進氣條件.流線罩通常為半球

120、型或流線型.考慮到加工制造方便本設計采用了比較常用的半球型流線罩.</p><p>　　3.2.2流線罩尺寸的確定</p><p>　　半球型流線罩的半徑等輪轂半徑.如上計算已確定輪轂直徑㎜;流線罩的半徑即為:248.5㎜</p><p>　　3.3集流器與流線罩的結構</p><p>　　集流器的曲線入口一般由鋼板卷壓而成，后端焊接上法蘭使

121、之可以與風筒通過螺栓連接在一起。為了加工方便流線罩由鋼板直接沖壓成型。集流器與流線罩通過支撐板焊接在一起。其結構型式如圖：</p><p>　　1.集流器 2.流線罩</p><p>　　圖3-1 集流器與流線罩</p><p><b>　　第四章 擴散器</b></p><p>　　軸流通風機的出口動壓在全壓中所占的

122、比例比離心通風機大得多.這是因為軸流通風機工作時,通風機級的出口氣流軸向速度相當大,與之相對應的動壓也較大，與之相對應的動壓約占通風機全壓的30%～50%，而離心通風機的出口動壓僅占全壓的5%～10%[7]。為了減少軸流通風機出口流速,提高靜壓,需要在軸流通風機的出口處安裝擴散器,同時也提高了通風機的靜壓效率.此外,由于通風機排氣噪聲的聲功率與通風機出口氣流速度成線性關系[18],因此在通風機級的出口設計擴散器還可以顯著降低通風機的排氣

123、噪聲.所以擴散器是軸流通風機的重要組成部分.</p><p><b>　　4.1擴散器的型式</b></p><p>　　軸流通風機擴散器的結構型式隨著外殼和芯筒的型式不同而各有不同.常用的擴散器型式如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 常用的擴散器型式</p><p>　　本設計選用了其中比較常用的一種型式即

124、芯筒是漸縮的流線,而外殼為圓筒形.</p><p>　　4.2擴散器尺寸的確定</p><p>　　擴散器的出口等值的直徑為:</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　由文獻[8]一般優(yōu)良的擴散器等值張開角取為</p><p>　　則擴散器芯筒的長度等于擴散器的長度:&

125、lt;/p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　流線型的芯筒可按[8]中表4-1流線體型坐標計算得到：</p><p><b>　　表4-1流線體坐標</b></p><p>　　第五章 噪聲的控制</p><p>　　5.1環(huán)境噪聲污染的危害</

126、p><p>　　噪聲對人體的影響和危害一般可分為勞動保護和環(huán)境保護兩方面，前面指危害人的身體健康，導致各種疾病的發(fā)生，后者指干擾環(huán)境安靜，影響人們正常的工作和生活。噪聲對人體健康危害主要表現(xiàn)在：損傷聽力，造成噪聲性耳聾；導致大腦皮層興奮和平衡失調，腦血管功能損害，導致神經衰弱；損傷心血管系統(tǒng)，引發(fā)消化系統(tǒng)失調，影響內分泌；干擾人們正常的生活、休息、語言交談和日常的工作學習，分散注意力，降低工作效率。</p>

127、;<p>　　5.2噪聲治理的基本原理</p><p>　　形成噪聲污染主要是三個因素，即：聲源、傳播媒介和接收體。只有這三者同時存在，才能對聽者形成干擾。從這三方面入手，通過降低聲源、限制噪聲傳播、阻斷噪聲的接收等手段，來達到控制噪聲的目的，在具體的噪聲控制技術上，可采用吸聲、隔聲和消聲三種措施。</p><p><b>　　5.2.1吸聲</b>&l

128、t;/p><p>　　當聲波入射到物體表面時，部分聲能要被物體吸收轉化為其他形式的能量，稱為吸聲。材料的吸聲性能用吸收系數來表示，吸聲系數越大，則表示材料的吸聲性能越好。材料的吸聲性能與材料的性質、結構和聲波的入射角度及聲波的頻率有關。多孔吸聲材料的吸聲機理是：材料內部有無數細小的相互貫通的孔洞，當聲波入射到這些材料的表面，進而入射到這些細小的孔隙內時，要引起孔隙內的空氣運動，緊靠孔壁和纖維表面的空氣，因摩擦和粘滯運

129、動阻力而不易運動，使聲能轉化為熱能而消耗掉。故性能良好的吸聲材料要多孔，孔與孔之間互相貫通，并且貫通的孔洞要與外界連通，使聲波能進入材料內部。如對應赫茲聲波，厚的超細玻璃棉的吸聲系數是。</p><p><b>　　5.2.2隔聲</b></p><p>　　隔聲所采用的方法是將噪聲源封閉起來，使噪聲控制在一個小的空間內，這種隔聲結構稱為隔聲罩。在聲波遇到屏蔽物時，由