叶轮气动力计算步骤与例题详解

通风机气动力计算的已知条件包括性能参数（流量及全压）和一些其他要求。假如所给的参数不是标准状态，应换算成标准状态下的流量q和压力p，作为计算的原始依据。

首先预选通风机转速n，并根据公式（3-25）及公式（3-32）分别求出比转速n_s及速度系数σ。按照3.1节所述的内容，确定叶轮吸气口数目；由图3-43及图3-4，查出通风机内部效率及通风机全效率。其次，根据设计项目所提出的要求，预选叶片出口角度；利用图3-40或图3-41，定出通风机全压系数；由公式（3-111）及公式（3-112），计算出叶片出口的圆周速度及其直径。由于转速及叶片出口角度的不同，致使通风机的效率、圆周速度及叶片外径等都有所变化。这就要求通过不同方案的比较，最后确定出计算时所需要的转速n及叶片出口角度β_2A。依此，决定出气动力计算所需要的_ηi、ψ、u₂及D₂。

根据本章所述的方法，分别确定叶轮入口直径D₀、叶片入口宽度b₁、叶片入口安装角β_1A、叶片数目Z及叶片出口宽度b₂。然后根据公式（3-113）验算通风机的全压p。在满足所需要的通风机全压以后，根据计算出的几何尺寸，来绘制叶轮的子午截面和叶片的型线。

【例3-4】 已知某锅炉需要一台引风机，在标准状态下的性能参数为：q=15.37m³/s；p=5692.76Pa。

求：试进行叶轮的气动力计算。

解

1.计算比转速、选择通风机吸气口数目

采用直接传动，选用1450r/min的电动机，通风机比转速为

速度系数

由图3-4查得通风机全效率η≈0.84。

由图3-43查得通风机的内部效率η_i=0.85。

比转速n_s介于40～76之间，决定采用单吸式叶轮。

2.选择叶片出口角β_2A

锅炉引风机所输送的烟气中含有尘埃。从耐磨角度考虑，采用平板叶片。选择β_2A=50°。

由图3-40查ψ=1.04。由图3-41查得ψ=0.88～1.08，决定取ψ=1.04。

3.叶轮圆周速度u₂的计算

由公式（3-111）得

4.叶轮外径D₂的计算

由公式（3-112）得

按优选数系取D₂=1.25m。

当D₂=1.25m时的叶片出口圆周速度u₂为

于是流量系数φ及全压系数ψ分别为

5.叶轮入口直径D₀及叶片入口直径的计算

由公式（3-130），叶片入口直径D₀为

取D₀=825mm。

由公式（3-152），叶片入口直径分别为

叶片最大入口直径：

D_1max=（1.01～1.05）D₀=833～866mm

取D_1max=840mm。

叶片最小入口直径：

D_1min=（0.8～0.98）D₀=660～808mm

取D_1min=807mm。

叶片入口平均直径：

取容积效率η_V=0.97，于是计算流量为

采用锥弧形集流器，μ₀=1。由公式（3-116）可得叶轮入口速度：

6.叶片入口宽度b₁的确定

从公式（3-136），当ν=0时，b₁为

所设计的通风机采用弧形前盘，μ₁=0.95。由公式（3-124），ξ₁的平均值为

此时b₁为

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本设计采用钢板叶片，且圆周速度较高，上列所计算出的b₁有些宽，影响到叶轮刚度，ξ₁应取大些。取ξ₁=0.7，则叶片入口宽度b₁为

取b₁=311mm。

叶轮入口面积A₀为

叶片入口截面积A₁为

A₁=πD_1mb₁=π×0.8235×0.311m²=0.8046m²

于是

从图3-49可见，当A₁/A₀=1.51时，η=0.88。A₁/A₀虽非最佳值，但考虑到叶轮的刚度，不便再增加叶片入口宽度。

7.叶片入口角度β_1A的计算

从公式（3-189）可得

8.叶片数目Z的确定

由公式（3-166），叶片数为

从图3-60得叶栅密度τ=1.8。于是

又从公式（3-168），叶片数为

考虑到划线方便，取Z=12。

9.叶片出口宽度b₂的计算

由公式（3-174），叶片出口宽度为

设计中采用弧形前盘，μ₁=0.95，μ₂=0.95，且取k_cm=1，则得

10.校核全压

由公式（3-117），气流进入叶片入口前的子午速度为

由于取k_cm=1，于是气流离开叶片后的子午速度c′_2m为

c′_2m=k_cmc′_1m=20.74m/s

取叶片厚度δ=0.005m，则叶片出口截面的收缩系数τ₂为

由公式（3-173），气流离开叶片前的子午速度c_2m为

叶片无限多时的理论全压为

由公式（3-61），环流系数K为

所以通风机的理论全压为

p_t=Kp_t∞=0.773×8780.84Pa=6787.6Pa

由公式（3-89）可得

取η_h=0.88。

通风机的全压为

p=η_hp_t=0.88×6787.6Pa=5973.1Pa

该数值与计算全压的相对差值为

11.通风机轴功率的计算