風(fēng)機(jī)反作用度

信息來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2021-07-28閱讀：558

為了正確地評(píng)價(jià)通風(fēng)機(jī)的性能,很重要的一點(diǎn)是要知道葉輪后的實(shí)際靜壓是多大,以及還有多少壓力需要由速度的轉(zhuǎn)換來(lái)回收,即由動(dòng)能轉(zhuǎn)換成的壓力能是多少?
公式(10)中的(ρ/2)(u₂2ーu₁2)+(ρ/2)(ω₁2-ω₂2)代表葉輪后的壓力,稱(chēng)為流道壓力,而(ρ/2)(c₂2ーc₁2)是確定在擴(kuò)壓器或?qū)Я髌髦徐o壓回收程度的能量轉(zhuǎn)換項(xiàng)。正如已著重指出過(guò)的那樣,這一項(xiàng)所關(guān)聯(lián)的過(guò)程伴隨著相當(dāng)大的損失。所以,應(yīng)力圖使它的數(shù)值盡可能地小,換句話(huà)說(shuō),就是要使比值(△P_st/△P_tat)盡可能地大。這個(gè)比值即稱(chēng)為“反作用度”,以τ表示。從公式(10)
△Pst=(ρ/2)(u₂2ーu₁2)+(ρ/2)(ω₁2-ω₂2)=(ρ/2)(u₂2ーu₁2+ω₁2-ω₂2)

當(dāng)c_1u=0時(shí)，由圖4得到 ω₁2ーu₁2=c₁2
所以 △Pst=(ρ/2)(u₂2-ω₂2+c₁2）
再應(yīng)用公式(6)即得到
τ=△P_st/△P_tat=(u₂2-ω₂2+c₁2）/（2u₂c_2u）
為了簡(jiǎn)化這一公式,假設(shè)c1=c1m=c2m。這一假設(shè)對(duì)于一般尺度的通風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)是合理的。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),當(dāng)然它只是對(duì)軸流式通風(fēng)機(jī)オ是正確的,但對(duì)離心式葉輪也可以得到一個(gè)相當(dāng)正確的平均值。
由這一假設(shè),則

從以下的討論可以獲得一個(gè)在各種不同的葉片角時(shí),反作用度和全壓△P的清晰圖象。我們來(lái)看一些葉輪,若它們具有相同的圓周速度、相同的直徑以及相同的葉片寬度,則它們的流量也相同,所以c2m為常數(shù)?，F(xiàn)在,若葉片角不同,則可得到和圖7所示相類(lèi)似的速度三角形。把△Pth∞=(Y/g)c_2uu₂和圓周速度產(chǎn)生的動(dòng)壓(Y/g)u₂2聯(lián)系起來(lái),就可得到一個(gè)重要的系數(shù)。因?yàn)閳A周速度的壓力其物理意義較容易理解,所以用它作為一個(gè)比較的基礎(chǔ)。這一新的系數(shù)稱(chēng)為壓力系數(shù)，推導(dǎo)得

于是得到：
ψ_th∞=4（1-τ）
ψ_th∞的圖線(xiàn)是一條拋物線(xiàn),其在c_2u=0和c_2u=2u₂時(shí)和橫座標(biāo)相交,最大的數(shù)值是1,并在c_2u=u₂時(shí)達(dá)到。當(dāng)葉片出口角為90°,即徑向葉片時(shí),壓力被均勻地分配,一半是靜壓,另一半則是動(dòng)壓。在c2u=2u₂時(shí),ψst_th∞=0,ψ_th∞=4。當(dāng)然,它表明在這一點(diǎn)達(dá)到了最大的全壓,但這時(shí)的靜卻為零,葉輪只是產(chǎn)生動(dòng)能。具有這種特性的離心葉輪稱(chēng)為沖動(dòng)式葉輪,而靜壓在葉輪內(nèi)增加的離心葉輪稱(chēng)為反作用式葉輪。大多數(shù)通風(fēng)機(jī)都是按反作用式原理工作的。
葉片型式主要按葉片角β2的不同而異,其型式的不同對(duì)能量的轉(zhuǎn)換有著重大的影響。這些葉片型式是:(1)后向葉片(2)徑向葉片;(3)前向葉片。

圖8表明了具有相同葉片進(jìn)口角和葉片數(shù)時(shí)的這三種葉片的略圖。由于在流量和轉(zhuǎn)速相同時(shí),這些葉片必需具有同樣的進(jìn)口角,故它們的進(jìn)口形狀是一樣的。這三種型式的葉片在通風(fēng)機(jī)中均有采用。

總反作用度
以上導(dǎo)出的反作用度對(duì)通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),是一個(gè)非常有用的參數(shù)。在比較各種型式的葉輪時(shí),它是一個(gè)不可缺少的參數(shù)。此外,它涉及通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部過(guò)程的固有特性,而這一特性并不反映在通風(fēng)機(jī)的外部特性上。因此,只有通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)者オ對(duì)此數(shù)值感興趣；對(duì)通風(fēng)機(jī)使用者來(lái)說(shuō),很少關(guān)心這一數(shù)值,而是更多地注重通風(fēng)機(jī)的總的效能。對(duì)他們來(lái)說(shuō),了解動(dòng)壓和全壓間的比值會(huì)更有意義些。例如在許多的使用場(chǎng)合下,均要求很大的橫截面面積。這就是說(shuō)即使高速通風(fēng)機(jī)可能是高效率的,因?yàn)楦咚贂?huì)帶來(lái)?yè)p失,所以在排氣系統(tǒng)中很少采用。如果我們來(lái)研究一下如圖1所示那種無(wú)進(jìn)風(fēng)管的通風(fēng)機(jī),其壓力管網(wǎng)系統(tǒng)連接于通風(fēng)機(jī)的出口端,則可比較清楚地理解通風(fēng)機(jī)的這種特性。在通風(fēng)機(jī)出口處測(cè)得的壓力(即止壓力)是通風(fēng)機(jī)的全壓,而在這里所測(cè)得的靜壓即表示高于大氣壓的靜壓值。在這種情況下,裝設(shè)進(jìn)風(fēng)管的必要性是可以免除的,而出口截面(它是通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的個(gè)非常重要的參數(shù))就顯得最重要了。如果按下式來(lái)解析總反作用度,則通風(fēng)機(jī)的上述特性就清楚了。
τ_tat=△P_st/△P_tat

由關(guān)系式得：△P_tat-△P_st=0.5ρc²
出口速度的意義現(xiàn)在也變得清楚了。在大多數(shù)使用場(chǎng)合下,如有可能要求大的 τ_tat。