电厂锅炉组通用轴流式引风机简介
热能与动力工程 ****** 指导教师： ****************
摘要
本次设计的主要任务是通过对给定流量和压力参数进行分析，设计一台大型普通轴流式通风机。 本文设计的通风机前导叶是可调的和叶轮机构不可调，叶轮轮毂采用直筒式。前导叶可调不仅可以大大扩大运行工作范围，而且可以显著提高变工况下的效率。直筒型轮毂结构简单，容易制造，易保证通道表面的平滑，不宜产生分离气流。
本次设计主要是对普通轴流式通风机的结构进行设计，特别是对一些关键部位进行设计计算和强度校核。重点是通风机的叶片和叶轮以及导叶的设计，及叶片和轮毂的强度校核。
叶片的强度校核在本设计中，只需要对叶片根部进行强度校核即可，安全系数s ≥2。对叶片固定的轮毂均应进行强度校核。采用近似计算。安全系数为s ≥2。
关键词：轴流式通风机；气动力设计；强度校核。
Abstract
The main task is to design a large-scale rotor blade adjustable ordinary axial mineral fan through the analysis of the current capacity and the pressure parameter.
The rotor blade adjustable organization is applied in the ventilator designed in the article. The moving
impeller hub is straight -like. The rotor blade adjustable organization not only may expand the operating region greatly, but also may obviously enhance the efficiency under the changing operating mode. The straight wheel hub structure is simple, easy to make, easy to guarantee that the channel surface is smooth, and won’t easy to produce the separated air current.
The article mainly carries on the design of the two level of ordinary axial fan's structure, especially on the designing calculation and the intensity examination to some essential spots. The key point is the design of the ventilator's rotor blades and the moving impellers as well as guide vanes, and the intensity examination of moving vanes and wheel hub's.
In this article only the root of the rotor blade need to be carried on the intensity examination. Safety
coefficient is s≥2. The intensity examination should carry on to the leaf blade fixed wheel hub. Use the approximate calculation. The safety coefficient is s≥2.
Key words: axial fan; aerodynamic design; intensity examination
一：前言
通风机是电厂的能耗设备，轴流式通风机主要由进风口、工作轮、整流器、主体风筒、扩散器和传动轴等部件组成，它的主要原理是风机运转时，空气沿着风机的轴向方向进入叶轮，被叶片挤压向前推动，经扩散器排出（轴向进入，轴向流出），其主要特点，结构紧凑，便于调节风量、风压，但构造复杂，较难维护。叶轮是由固定在轴上的轮毂和以一定角度安装其上的叶片组成。叶片的形状为中空梯形，横断面为翼形。沿高度方向可做成扭曲形，以消除和减小径向流动。叶轮的作用是增加空气的全压。叶轮有一级和二级两种。二级叶轮产生的风压是一级两倍。整流器安装在每级叶轮之后，为固定轮。其作用是整直由叶片流出的旋转气流，减小动能和涡流损失。
目前国外风机技术发展趋势而言，将朝着风机容量不断增大、高效化、高速小型化和低噪音方向发展。大型风机容量继续增大，随着各种工业装置规模的大型化，需要的各类风机的容量也在不断增加，大机号的风机在未来几年在市场中将会有所增加；高效化，为提高效率，三元流动叶轮已在通风机中得到越来越广泛的应用；高速小型化，各类风机采用三元流动叶轮后，在提高效率的同时，压力也可提高，所以在同等条件下，叶轮外径可减少10%～
30%，这样就取得缩小体积和减轻重量的明显效果；低噪声化，风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一，风机大型化和高速化使噪声问题更加突出，对低频噪声，风机主要通过改进风机结构设计，降低本体噪声，若达不到要求，可采取加装消声器等措施。
流量：Q=106m³/s 额定压力：P=6000Pa
转速：n=745/min 介质密度：0.87kg/m³
风机效率：η=84.9% 叶片数：z=10
二：通风机总体方案设计部分
1，在给定的设计参数中，压强为6000Pa 高于4900Pa 。选择设计的总体形式为普通轴流式风机。
2，设计风机主要结构材料多采用Q235，材料价格便宜，性能优良，有很好的焊接性能，风机叶轮结构拟采用轮毂和轮盘铸造形式，制造方便，抗震性好。
3， 风机在设计工为况下运转时的轴功率：
N 0=Q ∆p （2.1） 1000ηηM
式中：Q -流量；∆p -全压升；η-全压效率；ηM -传动效率。
根据已有经验，取η=0.82，ηM =0.98，得轴功率：
106⨯6000==791.44 (kW ) （ 2.2）
N 01000⨯0. 82⨯0. 98
η
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5ψ0.30.20.10.50.60.70.80.9
图2.2轴流通风机压强系数和效率随轮毂比的变化曲线
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4ν
0.3
0.22030n s 40607080
图2.3 轴流通风机轮毂比随比转速的变化曲线
且近似满足下列关系式：
ν=10-0.8625log n s +1.0144， n s ≤35 （2.3） ν=10-0.9045log n s +1.0638， 80>n s >35 （2.4） ⑵ 叶轮外径D t
在给定风机全压和流量的情况下，当转速一定时，叶轮外径D t 也就基本确定了。由图2.4可知：
3.8
3.4
3.0
K u
2.6
2.2
1.8
1.420304050n s 607080
图2.4 轴流通风机叶轮外径系数随比转速的变化曲线
比转速n s 与系数K u 基本呈直线关系。其中
K u = （2.5）
根据图2.4，求出n s 下的K u ，然后可以计算出D t ：
D t = （2.6）
K u 与n s 的近似关系为：
K u =n s +1.030 （2.7）
3ρ=1. 2kg /m 对于标准状态下的空气（）：
D t = （2.8）
⑶ 计算圆周速度u t 及压力系数ψ
u t =πD t n
60 （2.9） ∆p
ρu t 2 （2.10） ψ=圆周速度限制如下：如果现场要求低噪声，则
噪措施仍需u t 一般为60～80m/s；受材料限制即使采取降u t ≤130m/s。
⑷ 叶片数的选取
一般规律是：叶片数少，叶片宽，支杆直径大；叶片数多，叶片窄，支杆直径小。
根据国内设计轴流风机的经验和试验数据，对于按孤立叶型设计法设计的轴流风机，其最佳叶片数推荐如下：
轮毂比ν 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
叶片数z 2～6 4～8 6～12 8～16 10～20
3：结论
本设计达到的性能指标
⑴ 风机设计完成后, 前导叶安装角可以在0°到60°之间变化；
⑵ 在设计工况点叶栅的设计效率可以达到88%；
⑶ 风压在设计工况点能达到6000pa ；
⑷ 流量在设计工况点能达到106m3/s。
参考文献
[1] 王德明. 矿井通风机及通风安全新技术[M].中国矿业大学出版社,2002.
[2] 张俊 姚金林.GAF 型矿用轴流式主要通风机现场性能测试[J].煤炭科学技术,2005,33.
[3] 关瑞岐 王远广. 矿井通风节能降耗的几个途径[J].煤炭技,2004,22(5).
[4] 李新, 王晓林, 邓鹏. 基于C 语言的轴流式通风机气动参数设计程序的开发及应用[J]
[5] 孙研. 通风机选型使用手册. 北京：机械工业出版社，1999，9
[6] 李庆宜. 通风机[M]. 北京: 机械工业出版社, 1986
[7] 戚美, 郭传江. 轴流式通风机设计系统的开发与应用[J]. 煤炭科学技术, 2007, 35(12):
[8] 吴玉林, 陈庆光. 通风机和压缩机[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005, 14-200
[9] 《离心式与轴流式通风机》编写组．离心式与轴流式通风机．1版．电力工业出版社，
[10] God Hetsroni ( Edictor in thief ) .Handbook of multiphase systems.1982