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防爆风机作用原理

一、叶型、叶栅等名词解释 防爆风机简图.防爆风机主要由叶轮、叶轮外壳、扩压器、进气箱、集流器等组成。设叶轮外径为D,叶轮轮毅直径为d。现用小于D/2,大于d/2的任意半径r的回柱面切割叶轮,然后将圆柱截面在平面上展开,得到图1-2所示的直线叶栅。叶栅中叶片截面称为叶型。相同叶型作等距离排列称为叶栅。叶栅展开后排列在一直线上,称为直线叶栅。
图1-2 (a)所示的其型前端称为前缘,后端称为后缘。连接前缘与后缘的直线,称为翼弦,其弦长记为b。通过翼型中心的线,即翼型上表面与下表面内切圆中心连线称为翼型中弧线或中线。从其弦到中线的距离称为挠度,其最大值称为最大挠度f.在弦长法线方向上,冀型上下表面之间的距离称为厚度,其最大值称为最大厚度‘。来流的气流速度V.与其弦间的夹角,称为冲角i,
在叶栅中,两相邻翼型在圆周方向上的距离.称为栅距t.栅距t应该等于2irr/z,其中:为圆柱截面的半径,z为叶片数。弦长与栅距之比b/t,称为叶栅稠度,从叶片外缘向轮毅方向的叶栅稠度一般是逐渐增加的.翼弦与叶轮圆周方向之间的夹角A ,称为叶片安装角。防爆风机沿叶片高度方向,安装角是变化的,所以安装角是指叶轮平均半径‘处的值。
优良的翼型应该具有大的升力,小的阻力,亦即具有较大的升阻比FL/Fn。对于已定的翼型,升阻比在冲角£较小的地方,具有最大值。为了获得良好的冀型,已进行了大量的试验研究,目前所用翼型的升阻比可达20以上.
防爆风机的翼型,常把已有的、性能良好的机翼或螺旋桨叶型作为原始叶型。它们有美国的NACA,英国的RAF, LS,德国的格廷根(Gotitngen ),以及圆弧形等叶型. 美国国家航空咨询委员会(NACA ),有许多翼型的系列。如NACA4406-4415系列的翼型,它的第一位数字表示最大挠度与弦长的比值,第二位数字为前缘到最大挠度处的距离与弦长的比值,后二位数字为最大厚度与弦长的比值。如4406翼型,最大挠度为0. 4b, 距前缘为0. 04b.最大厚度为0. 06b.表1-3为NACA4406^-4412-翼型截面参数。CLARK- Y翼型亦是NACA冀型,该翼型的截面尺寸如表1-4所列,其中X, y均为弦长的百分数。 三、流体绕流叶栅产生升力与阻力
为了简化所研究的问题,先将流体作为理想流体讨论。一直线叶栅,取翼型流道中心流线组成的封闭曲线ABCD,其中包含叶栅中的一个叶片,如图1-9所示。以ABCD为控制体(垂直于纸面的高度为1),列动量方程,求解气流绕流叶栅对翼型的作用力. 气流绕流翼型时,对翼型的作用力为F,力F分解为轴向力F:与圆周力F二防爆风机可以被圆周方向力F,驱动,但是轴流凤机从原动机输入功率,以速度。推动叶栅,所以叶栅给于流体的反作用力F',大小等于F,方向与F相反.反作用力可被分解成圆周力F', 与轴向力F;。轴向力F;使气流沿轴向流动,产生流量,增加动能.圆周力F,使气流沿圆周方向运动,获得能量。
设气流以相对速度Wi流入控制面AB,而以相对速度、:流出控制面CD。由于图1-9 中的叶栅是在任意半径二处展开的.而流体又在半径为二的圆柱面上流动,所以气流在AB 面与C刃面上的圆周速度是相同的。图中V.与二:为控制面上进出口处气流的绝对速度。 流体绕流翼型的流动,是孤立翼型的间题。在孤立翼型中,离开翼型一定距离,流体的流动就维持原来的方向,翼型对流场的干扰亦消失。而叶栅则不然,即使距叶栅相当远,仍存在一定盆气流偏转角。因而,对翼型的作用力,要由叶栅前后速度向盘的平均值w二决定.同时,叶栅的翼型具有厚度.使流道面积减小,流速加快。其次,在叶栅边界层中,摩擦力使边界层增厚,流道的通流面积还要缩小。这些因素,如果叶栅稠度b/t=0.5^0. 7时 (防爆风机多半在此范围内),翼型间相互干扰就较小,孤立翼型的升力系数与阻力系数能应用于叶栅中。所以,防爆风机的叶栅绕流可以简化为孤立翼型的绕流间题来处理。如叶栅稠度b/t>I时,实际翼型在叶栅中的升力系数不等于孤立翼型的升力系数,而需要进行叶栅试验,确定升力系数,然后进行防爆风机的计算。