轴流风机稳流器设计的若干问题

赵高忠

摘要：作为通用机械装置，可以在各行各业中看到风扇。尤其是机械工厂，矿山矿井行业更为常见。风力涡轮机是一种利用其输入机械能来驱动其自身叶片或涡轮机以输送气体的装置。它被广泛使用，我们通常所指的风扇包括鼓风机，风扇，通风机，风力涡轮机等。专业领域的风扇是涡轮压缩机，涡轮鼓风机和风扇的总称。星期六，它是一种呼吸机，作为一种呼吸机，它也被广泛使用。

关键词：轴流风扇；流量调节器；风扇；机械

1.前言：

任何一种机械都有其合理的使用范围，一旦超出这种范围机械将会发生失速或者其他的一些危险状况。轴流式风机也是同样的道理，轴流风机在使用过程中，应该限制在其合理的工作范围之内。这个范围之外的部分在其性能曲线中称为马鞍形区域，一旦风机的运行状况落入此区域中，就会发生失速和喘振。在这种情况下稳流器的作用是体现的十分明显的。

2.轴流通风机介绍

通风机一般是这样定义的：当风扇的入口压力和温度分别为101.3kPa和20摄氏度，相对温度为50%时，称为呼吸机。

呼吸机主要由轴流和离心两大类组成。

在轴向截面中，沿径向流动的风扇是离心式风扇，离心式风扇可分为轴向进气和径向排气。在轴向截面中，气流在旋转叶片的流动路径中沿轴向流动的通风机是轴流式风扇。轴流式风扇轴向进气和排气。

3.轴流通风机国内研究现状

近年来随着我国工业化水平的不断提升，各种机械设备的种类也越来越多，而随之出现的问题也日益增长。其中粉尘污染问题是最令人人头疼的，在机械生产过程中，形成的粉尘可长期漂浮于空气中，对环境以及人体造成很大的危害。粉尘污染不仅可以造成雾霾天气，而且对人身体也是百害无一利。例如尘肺这种职业病就是有粉尘污染直接造成的。因此是时候改变这种现状，以降低我国工人的尘肺患病概率。利用通风机来将粉尘排到室外，这也是对人体的一种非常有效的保护措施。传统的轴流通风机的设计方法是设计者先制作出方案，然后对方案进行论证，进而进行实验，做出成品，对其进行测试评估。如果实验失败或者出了一点差错的话，将整个过程再重新进行一遍，这样如此反复直至满足要求导致了效率不高。这种耗时耗力的研究方法，以及传统的理论计算是几乎不可能得到完美的解决方案的。轴流式风扇稳定器的设计至关重要。

4.轴流式稳定器设计中的问题

4.1存在流动旋饶的干扰

在許多工程实际问题中，流动参数不仅在流动方向上改变，而且在垂直于流动方向的横截面中改变。在理想流体均匀恒速流绕过气缸的流动中，在垂直于进入流动的方向上，作用在单位长度气缸上的流体的力等于流体密度。传入速度和速度环的乘积。升力方向由沿速度循环方向的进入速度矢量确定。这种情况的发生对当前监管机构的正常运行构成了巨大威胁。

4.2轴流风机风压下降

大多数轴流风机的风压都存在一个正常区间，当大于或小于这个区间是就会有异常情况所发生一般轴流风机风力流量小于最大流量 Q值时，压力就会开始下降。实验发现，当风力流量小于Qm时，叶顶出口的压力从负值逐渐上升到0或微大于0。在这一范围内，从进口到出口叶顶压力是单调升高的，当流量小于Qm且大于峰值流量Q时，压力会突然急剧下降，此后又开始回升。当功率恒定时，风压增加，风量必须减小，风量增加，风压必须降低。当电动机旋转以驱动风扇叶轮旋转时，叶轮中的叶片之间的气体也旋转，并且这些气体在离心力的作用下被抽出。气体流速增加，使得气体将动能转换成流动中的静压能量，然后当流体加压时静压能量转换成速度能量。气体通过排气口排出，并在叶轮中间形成一定的负压。在叶轮的连续旋转下连续排气和补充气体，以实现连续喷射。在相同功率下，风压和风量通常成反比。在相同功率下，风压较高，风量较小，风量较大，风压较低，可充分利用电机的功率效率。

5.轴流风机稳流器设计过程问题的解决

5.1消除流动旋绕速度的干扰

围绕轴旋转的流体胶束的角速度可以通过当整个流场中涡度为零时局部速度（即涡度）的卷曲来表征，称此流动为无旋流动，否则为有旋流动。有旋流动的判断方法大致上有一下几种：一是看场中质点自身是否旋转；二是在知道流场的表达式的情况下，直接求其旋度（rot F，▽×F），为零则无旋。根据流体微元件是否旋转，流量可分为两类：优选流动和无旋流动。无旋流动也称有势流动。当电机转动带动风机叶轮旋转时，叶轮中叶片之间的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大，使气体在流动中把动能转换为静压能，然后随着流体的增压，使静压能又转换为速度能，无旋即有势，有旋，即无势。那么如何消除反向流动旋绕速度呢？上世纪九十年代的一位科学家提出了一种消除反向流动旋绕速度的轴向风机稳流装置。他的大概结构是这样的：在叶轮入口靠近外壳出安装一个小的环形线圈，根据实验数据可得，当线圈的安装角小于三十度时，这种装置能够将马鞍型区域完全消除掉。但是当安装角度大于三十度时，不能起到消除效果，只能降低其作用力。

5.2轴流风机风压问题的解决

轴流风机风压的计算如下：机外余压=风机全压-风柜各处理段阻力，送回风管一般按7～8Pa，90度弯头按10Pa来计算阻力。经验公式如下：机外残余压力=总风扇压力 - 每个处理部分的阻力。为了表示主风扇的运行和通风系统的状态，静压探头安装在气缸中的风扇入口附近的风流稳定部分上。通过将软管与风扇室中的水柱或差压计连接来测量截面上的风流的相对静压h。在离心式风扇中，压力探头应安装在垂直门的外侧。水柱或差压表的市场价值与通风机压力和防雷性之间存在正相关关系。无论通风类型如何，通风功率都是为了克服风道的阻力和退出动能的损失，但是提取通风的动能损失在扩散器出口处。在压入式通风的情况下，出口的动能在风的出口处损失，并且值可能不同，但物理意义是相同的。

6.稳流器的基本工作原理

电流稳定器的基本示意图如下

稳流器主要参数包括：相对搭界长度，稳流器外接半径，压力系数，流量系数，功率系数等。在安装扩散器后恢复的动态压力相对于风扇的总压力较小，因此通常不能严格区分风扇的特性和风扇装置的特性。

由呼吸机提供的特征曲线通常基于模型测试数据的转换，并且通常不考虑外部扩散器。此外，一些工厂提供全压力特性曲线，一些工厂提供静压特性曲线。目前，风机种类很多，同一系列分为不同的叶轮直径，在相同直径下可分为不同的转速。仅使用个性曲线来表达各种粉丝的表现太复杂了。在设计大型风机稳流器时，首先要做的就是进行模型试验，在模型与实物直接的许多关系及参数还需要不断论证。

7.结束语

随着我国制造业的不断发展，制造大国的地位不断巩固，一些基础的细节的问题应该越来越受到重视。不仅仅是生产过程中对环境污染的问题，一线工人的健康问题也应该收到关注，并能得到解决。本篇文章所分析的轴流风机及轴流风机稳流器，对于制造业，矿井，工厂等环境的改善有很大的帮助。它可以清洁大气中的灰尘。风机在生产过程中起着举足轻重的作用，能够生产出一个质量过硬，效果优良的成品，对整个流程都是一种帮助。我希望这篇文章可以帮助同事设计轴流式稳定器。

参考文献

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（作者单位：绍兴上虞通风机有限公司）