气流流动过基元叶轮的优化方案

图4-55为爱克型子午加速轴流通风机叶轮，轮毂为圆锥形。假定在叶轮叶道内气流是沿圆锥面流动，而在叶轮进口前及出口后是沿圆柱面流动，即c_1r=0、c_2r=0，此时c_1m=c_1a、c_2m=c_2a。按上述条件截取基元叶栅，并将其展开到平面上，画出它的进、出口速度三角形，如图4-56所示。有关气流的方向角（例如θ₁及θ₂等）都用相对于叶栅轴线的角度来表示。

图4-55 子午加速轴流通风机叶轮

图4-56 子午加速轴流通风机叶轮叶栅进、出口速度三角形

叶轮进、出口的轴向速度分别为

式中——分别为叶轮进、出口的毂比。叶轮进、出口的圆周速度分别为

式中 r₁、r₂——分别为叶轮进、出口径向坐标。

叶轮进、出口的气流旋绕速度分别为

式中 p_P、η_P——分别为子午加速轴流通风机装置压力及装置效率。

试验表明，对子午加速轴流通风机，当ψ_P=0.6～0.9及时，n₁=-（0.2～0.3）。

叶轮进、出口气流相对速度分别为

叶轮进、出口气流绝对速度分别为

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叶轮进、出口相对速度的方向角分别为

θ₁=tan^-1（u₁-c_1u）/c_1a （4-150）

θ₂=tan^-1（u₂-c_2u）/c_2a （4-151）

实际粘性气体绕流叶轮叶栅中翼形的环量Γ要小于理想气流的Γ_th。粘性及理想气流流过叶轮叶栅时的速度三角形如图4-57所示，其中理想气流从叶轮流出的方向角θ_2th为

式中 κ_Γ——环量减少系数，对于子午加速轴流通风机叶轮κ_Γ=Γ/Γ_th=0.92～0.96；

n_f——叶轮中的气流子午加速比，n_f=c_2m/c_1m=A₁/A₂，其中A₁、A₂分别为叶轮进、出口截面积。当φ=0.2～0.35、ψ_P=0.6～0.8时，n_f=1.2～1.3；φ=0.2～0.25、ψ_P=0.8～1.0时，n_f=1.3～1.4。对于R+S级及R级子午加速轴流通风机的最佳子午加速比n_f可由图4-58及图4-59查得。

图4-57 粘性气流及理想气流流过叶轮叶栅时的速度三角形

图4-58 R+S级子午加速轴流通风机n_f与φ、ψ_t·th之间的关系曲线

图4-59 R级子午加速轴流通风机n_f与φ、ψ_t·th之间的关系曲线

理想气流的平均速度w_mth为

理想气流平均速度w_mth的方向角θ_mth为