为了使大流量(φ)和高压力系数(ψ)的叶轮获得较高的效率,发展出了一些新的设计形式。为了增加叶片的面积,人们在轴向的进风管中安装一些叶片。同时,把这些叶片所处的轴向截面造成一种喷管的形状,如图3-81所示为这些设计的简图。为了制造方便,有必要使叶片沿AB剖分开(见图3-81a)。根据同一观点,做出了另一种改进的设计。如图3-81b所示,它是采用一个喷管状的叶轮,即喷管状的轴流通风机叶轮,使之与一个离心叶轮相串联。为了获得子午截面的减小,采用了一个直径迅速变大的轮毂,即圆锥体形的轮毂。由于轮毂必需成比例地加大,因而会形成一个很大的轮毂体,从而产生一个无用的“死区”。如果提出这样的问题:如何能用最小的空间获得最大的空气输出,则可根据图3-81c,使空气沿着一个空心的轮毂流入到一个与之相连的、窄的离心式叶轮中,由于这个叶轮具有大的径向长度,所以很容易获得和主气流同样的压力升。
由于装有前置叶轮,所以使空气具有一个和叶轮转向相一致的预旋。从进口导叶的试验我们已经知道,这种预旋可以改进离心式叶轮的特性。因这时离心式叶轮有可能选取较大的进口角,从而得到最佳的横截面,改进了叶轮的特性。
人们可能会问:前置叶轮应该怎样设计才能显著地提高全压?很明显,前置叶轮必须具有适当的圆周速度。这一条件只有在叶轮直径比大时才能得到满足,因此多叶叶轮是一种最恰当的叶轮,而对那些直径比小的叶轮,即使装设了前置叶轮,对它的全压的影响也甚小。此外所选择的前置叶轮之压力系数也起着决定性的作用。从这方面考虑,就使我们想到了子午加速的轴流式叶轮。如图3-81d所示简略地示出了一种带有子午加速轴流式叶轮的布置图,在离心式叶轮的前面配装了一个具有圆柱形外壳的轴流式叶轮。增加前置叶轮的外径可以获得较大的压力,所以其外径比离心叶轮的进口直径要大。如图3-81f所示为一种带有一般的非子午加速的轴流式叶轮装置。如果在前置叶轮和离心式叶轮之间,如图3-81c所示那样装设一组导叶,则有进一步提高压力的可能。这些设计用板材简单地制造,它可能达到大约8000Pa的全压,而且仍保持适中的噪声和圆周速度。
如图3-81所示的所有结构并不比具有蜗壳的简单通风机昂贵,因为前置叶轮只是占据了同一个进风管的一部分空间,而这部分空间对任何的通风机来说,都是一个必要的组成部分。这就是说,现有的通风机完全有可能进行改进而不需要采用重新设计的蜗壳或另加的风管。(www.xing528.com)
图3-81 叶轮结构
a)带有喷管状进风管的叶轮 b)带有喷管状前置叶轮的离心式叶轮 c)具有与b)相同的叶轮,但带有一个附加叶轮,该叶轮的进风管穿过轮毂 d)带有子午方向加速前置轴流式叶轮的离心式叶轮 e)带有轴流前置叶轮的离心叶轮,前置叶轮的外径大于离心式叶轮的内径,而且叶轮间装有导叶 f)带有一般轴流式前置叶轮的离心式叶轮,前置叶轮的外径大于离心式叶轮的内径
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