高效矿用局部通风机的设计与应用.docx

Word文档下载后（可任意编辑） 第 PAGE 1 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 高效矿用局部通风机的设计与应用 1 设计方法及约束条件   考虑到损失的影响，压力约束条件为：   式中 ρ——空气密度，kg/m3；  　　η——风机效率，％；  　　 u——圆周速度，m/s；  　　　Cu——旋绕速度，m/s；  　　 Cz——轴向速度，m/s。  2 设计参数的选择  2.1 轮毂比的选择  轮毂比是轴流通风机叶轮设计中的重要参数之一。它对通风机的压力、流量、效率、压力特性曲线样子及工作区域大小等都有影响。在确定轮毂比时，不仅要考虑其对风机性能的影响，而且还要从风机结构方面考虑。例如，通风机叶轮叶片可调时，叶片排列的空间受到限制，此时轮毂比就不能过小；当电机装在导叶的轮毂中时，轮毂的直径要受电机尺寸的影响。因此，轮毂比的选择是风机设计中的全局性问题。  2.2 风机效率  设计一种性能好的通风机，就是要在满足给定设计参数的条件下及兼顾低噪、结构尺寸紧凑的某些要求后，使气流通过所设计的流道损失最小，即效率尽可能高。  对于叶轮，通常是叶尖处、轮毂处的气动效率比较低，但由于子午加速型轴流风机改善了叶根处的流淌状态，因此采纳子午加速型叶轮可提高轮毂处的效率。另外，严格掌握动叶径向间隙，削减二次流损失，是提高叶尖处效率的有效途径。而在叶片的设计中，一般将效率沿径向近拟地作匀称处理。  2.3 子午加速比的选择  子午加速轴流风机叶轮的轮壳倾角不宜选择过小或过大，因为过小的倾角，为了保证确定的加速比，就使得叶轮偏宽，轴向尺寸加大。过大的倾角会使子午速度加速加快，使分别提前，特殊是基于平面叶栅理论设计时误差就比较大了，因为此时径向流速Cr的值已不能忽视。依据试验的结果，子午加速轴流风机叶轮的轮壳倾角取15°～20°为宜。  2.4 流型的选择  流型的选取对轴流风机设计十分重要，轴流风机流量大，轻壳小，动叶片长而宽，因此首先要确定叶片的扭曲规律。  在风机叶片设计中，一个极其重要的环节是进行无叶间隙中的流型计算，即给定气流参数沿叶高的分布，然后依据径向平衡方程求解出轴向流速及进出口气流角等参数沿叶高分布，再进行叶片造型。常用的流型有：自由旋涡式、强制旋涡式、变位自由旋涡和自由旋涡与等周向速度组合式等。随着计算机技术的进展，又进一步提出“最优流型〞的设计，即要求在某些设计约束下，使级的某一特定性能指标〔如级的功率或效率〕到达最优值的叶片扭曲规律。  近年来，对于径向不等功的设计日益得到广泛的重视和应用，把它看成是提高效率和负荷，挖掘潜力的一种重要手段。在所谓“受控涡〞设计中，就建议采纳不等功设计。对于子午加速轴流风机，由于根部状态得到改善，因此中压力系数〔P≤0.4〕的子午加速轴流风机可采纳等环量流型，对高压力系数〔P＞0.4〕可实行变功设计，即顶部作功略在于根部作功，若再采纳等环量流型则根部气流扭转角＞45°，载荷系数过大。  2.5 叶型的选取  轴流式通风机的流淌损失主要由3部分组成：叶型损失、环端而损失、二次流损失。此3种损失与流量系数及效率的关系1所示。   图1 效率与流量系数的关系曲线  局部通风机的工作特点是风阻随着送风距离的增加而增大，这就要求在整个工作范围内平均效率要高，即效率曲线要平缓，从图1曲线可以看出，环端面损失，二次流损失随流量改变不敏感，而叶型损失随流量改变较大，因此选择适合局部通风机工作特点的叶型至关重要。试验结果说明，叶型的选取应以低速性能好，叶型尖部钝，对冲角不敏感，失速攻角范围大为好。  2.6 子午加速轴流风机的工况调整  子午加速轴流风机采纳前导叶可调时，能提高风机的性能，适应管网特性的改变，到达节能、安全运行的目的。  图2所示其调整方法，在某一工况点下，管网阻力特性曲线与风机特性曲线相交于1点。当管网阻力特性曲线为P2时，增加前导叶安装角5°可使工况点由2点升至3点，此时风压提高的幅度大，风量削减的幅度小，仍能满足掘进通风的需要。   图2 调整风机工况的性能改变曲线  采纳静叶可调具有如下一些优点：①静叶可调使稳定工作区更宽，效率较高；②气流与叶片的几何参数协作较好，削减了冲击现象，流淌状况好，噪声低；③工况调整方便，快捷。  2.7 喘振定性裕度确实定  子午加速型局部通风机的压力系数大，对正冲角较敏