摘要：通常認為圓弧葉片的加工簡單，但流動性能差，在后向離心風機已很少應用，但近來發(fā)現(xiàn)，有些圓弧葉片能有85%以上的整機全壓效率。為此，本文對4個不同型號的后向離心風機采用圓弧葉片和現(xiàn)在常用的等當量擴張角流型葉片進行整機性能數(shù)值預估對比，結(jié)果表明：上凸圓弧葉片性能良好，但下凹圓弧葉片性能差。
關(guān)鍵詞：后向離心風機；圓弧葉片；數(shù)值模擬；性能預估
引言
　　圓弧葉片加工簡單，成本低，以前被廣泛應用。1973年，Eck提出等減速葉片流型[1]和1980年朱之墀等提出等當量擴張角葉片流型[2]后，普遍認為這兩種葉片性能比圓弧葉片性能好，于是后者在后向離心風機中就變得很少使用。近來發(fā)現(xiàn)有些后向離心風機使用圓弧葉片有85%以上的整機全壓效率，為此，我們對幾個不同型號的高性能后向離心風機，采用圓弧葉片和現(xiàn)在常用的等當量擴張角流型葉片進行整機性能數(shù)值預估對比，重新審視圓弧葉片的性能，能否利用現(xiàn)代的三維流動數(shù)值模擬工具，對它有一些新的認識。這就是本文的內(nèi)容和目標。限于篇幅，關(guān)于性能預估數(shù)值方法請參考文獻[3-5]。
1圓弧葉片參數(shù)公式
　　如給定離心風機葉輪進出口直徑分別為D1和D2、葉片進出口角分別為β1和β2，則圓弧葉片參數(shù)就能唯一確定。圓弧葉片有上凸和下凹兩種形式，前者形式的圓弧葉片見圖1。

由上圖及以下公式可知，只需確定圓弧葉片的圓心以及半徑，則葉片的型線就能唯一確定。這些參數(shù)之間的幾何關(guān)系如下：

式中R0、（xc，yc）和（x2，y2）分別為葉片弧線半徑、葉片弧線圓心坐標和葉片弧線與外圓交點坐標。這5個未知數(shù)由上述5個獨立方程可以解得。
　　顯然，如果給定D1、D2、β1、β2，則由式（4）和式（5）得到

如果D2cosβ2-D1cosβ1＞0，R0為正值，即為上凸圓弧型式，如果D2cosβ2-D1cosβ1＜0，R0為負值，即為下凹圓弧型式。R0確定后，由式（2）和式（4）得出

這樣，從式（6）~式（8）即可確定圓弧幾何尺寸，再用作圖法或式（1）和式（3）即可得到x2和y2值。

2圓弧型葉片和等當量擴張角流型葉片的性能對比

2.15-44后向風機的圓弧型葉片和等當量擴張角流型葉片性能數(shù)值預估以及結(jié)果分析
　　根據(jù)廠方提供的5-44№8的CAD圖紙，它是后向離心風機，其葉片為上凸圓弧型；根據(jù)風機的試驗結(jié)果，在流量6920m3/h處測得最大效率為85%。
　　本文旨在對比圓弧葉片和等當量擴張角葉片型線的性能區(qū)別，所以首先根據(jù)圖紙尺寸進行原圓弧葉片的風機建模和性能預估，其次進行等當量擴張角流型葉片的設計、風機建模和性能預估。等當量擴張角流型葉片的設計流量也為6920m3/h，同時保證蝸殼、進風口、葉輪參數(shù)完全和原來圓弧型葉片的風機相同，只是葉片型線改為等當量擴張角型線，這樣兩者性能預估比較時只是葉片型線的差別。
圖2為兩者葉片型線的差別，實線是圓弧型葉片，虛線為等當量擴張角型線，兩者差別不大，后半段差別稍大些，后面類似曲線也用這種符號表示。

圖3為兩種葉片型線的風機預估性能的工況曲線以及原圓弧葉片風機的性能實測曲線，圖中方塊代表等當量擴張角流型葉片；空心圓代表圓弧型葉片；三角代表試驗值；實線表示效率；虛線表示全壓，后面類似曲線也用這種符號表示。

從測試結(jié)果可以看到，原5-44圓弧葉片風機的全壓和效率性能都不錯，從圓弧型葉片風機預估性能和等當量擴張角流型葉片風機性能預估對比來看，兩者性能在設計工況6920m3/h附近基本相同；全壓曲線兩者幾乎吻合，大流量時圓弧型葉片的全壓高于等當量擴張角流型葉片，最大高2.8%；小流量效率性能等當量擴張角流型略好，但大流量時圓弧葉片性能略好，效率最大可高1%。
2.27-22后向風機的圓弧型葉片和等當量擴張角流型葉片性能數(shù)值預估以及結(jié)果分析
　　7-22是小比轉(zhuǎn)數(shù)的風機，根據(jù)廠方提供的7-22№8的CAD圖紙，它是后向離心風機，其葉片設計為等當量擴張角流型；根據(jù)風機的試驗結(jié)果，在流量4200m3/h處取得最大效率為86%。
　　首先進行等當量擴張角流型葉片的風機建模和整機性能數(shù)值預估，接著，再按照相同的進風口、蝸殼和葉輪尺寸建模和整機性能數(shù)值預估，所不同的只是采用圓弧型葉片代替原葉片，葉片進出口角不變，葉片同樣是上凸的。等當量擴張角流型葉片和相應的圓弧葉片通道見圖4，可見兩者型線相差較大。

兩種葉片型線的風機性能曲線及等當量擴張角流型葉片的試驗曲線見圖5。

由圖5可以看出：兩種葉片型線的風機流量和全壓的性能曲線幾乎重合；兩者流量和全壓效率的性能曲線也接近重合，等當量擴張角流型葉片的效率曲線略高于圓弧型葉片，但最大相差也只有0.4%。工況曲線的情況表明，對于7-22風機，圓弧型葉片能夠起到和等當量擴張角流型葉片同樣的作用，一樣能夠使風機的全壓和效率得到保證，風機的整體性能幾乎沒有改變。
2.36-44后向風機的圓弧型葉片和等當量擴張角流型葉片性能數(shù)值預估以及結(jié)果分析
　　6-44是中比轉(zhuǎn)數(shù)的風機，根據(jù)廠方提供的6-44№8的CAD圖紙，它是后向離心風機，其葉片設計為等當量擴張角流型；根據(jù)風機的性能預估結(jié)果，在設計流量11000m3/h處全壓效率為86.5%。
　　首先也是進行等當量擴張角流型葉片風機的建模和整機性能數(shù)值預估，其次保證其他參數(shù)不變的情況下，用圓弧型葉片取代原葉片，生成新的風機模型并進行性能預估，由于6-44風機的葉片出口角大，其相應的圓弧葉片是下凹的，見圖6中的實線，圖中虛線是原來的等當量擴張角型線，兩者型線差別較大。

　6-44等當量擴張角流型葉片風機和相應的圓弧型葉片的風機的數(shù)值預估性能曲線見圖7。

由圖7的性能曲線可以看出，等當量擴張角流型葉片的風機性能明顯優(yōu)于圓弧型葉片的性能，設計流量11000m3/h處，前者的全壓和效率均比后者高6%，而且，幾乎在全工況內(nèi)均有這樣的優(yōu)勢，進一步的流場分析表明：等當量擴張角流型葉片的風機只是在小流量工況時，在蝸舌附近的葉片通道內(nèi)有少量的旋渦，在設計流量和大流量的情況下，內(nèi)部流場很穩(wěn)定，氣流流暢，看不到旋渦；而對于圓弧型葉片的風機，其內(nèi)部流場無論是小流量工況還是大流量工況，都有較多的旋渦，它們不僅存在于蝸舌附近的葉片通道，而且也出現(xiàn)在很多其它的葉片通道。
　　顯然，對于6-44風機，圓弧葉片性能在全工況內(nèi)都比等當量擴張角流型葉片差很多，這種情況下不能采用圓弧葉片代替等當量擴張角流型葉片。
2.47-35后向風機的圓弧型葉片和等當量擴張角流型葉片性能數(shù)值預估以及結(jié)果分析
　　7-35是中比轉(zhuǎn)數(shù)的風機，根據(jù)廠方提供的7-35№8的CAD圖紙，它是后向離心風機，其葉片設計為等當量擴張角流型；根據(jù)風機的性能預估結(jié)果，在設計流量16400m3/h處全壓效率為85.6%。
　　首先進行等當量擴張角流型葉片風機的建模和整機性能數(shù)值預估，接著，在保證其他參數(shù)不變的情況下，用圓弧型葉片取代原葉片，生成新的風機模型并進行性能預估，由于7-35風機的葉片出口角大，其相應的圓弧葉片也是下凹的，如圖8中的實線所示，圖中虛線是原來的等當量擴張角型線，兩者型線差別較大。

7-35等當量擴張角流型葉片風機和相應的圓弧型葉片的風機的數(shù)值預估性能曲線見圖9。

由圖9可以看出，無論是全壓曲線，還是效率曲線，等當量擴張角流型葉片風機的性能都要優(yōu)于圓弧型葉片。設計流量16400m3/h處，前者的全壓和效率均比后者高1.5%，而且，計算的很大流量范圍內(nèi)均有這樣的優(yōu)勢，只是在很小流量時圓弧葉片風機性能比等當量擴張角葉片稍好些。兩者流場分析也證實了上述結(jié)論。
　　顯然，對于7-35風機，想要用這種下凹圓弧葉片來代替等當量擴張角型線葉片，在很大工況內(nèi)的性能均比后者差1.5%，應用需慎重。
3結(jié)論
　　本文對4個高性能的后向離心風機，其中1個是圓弧葉片，3個是等當量擴張角流型葉片，在保持整機相同，只是葉片型線互換條件下，進行兩種風機性能預估的數(shù)值模擬對比，結(jié)果表明：對于上凸圓弧葉片，其整機性能和等當量擴張角葉片風機性能相仿，對于下凹圓弧葉片，風機性能明顯低于等當量擴張角葉片風機，一個全壓和效率低6%，另一個低1.5%�？梢缘贸龀醪浇Y(jié)論：上凸圓弧葉片可以代替等

　　 風機消聲器、排汽 管道消聲器以及鼓引風機消聲器的形式均采用對中、高頻寬帶特性有較好效果的阻性吸音降噪原理，對低、中頻和脈動特性時有良好效果的抗性消聲降音原理以及微穿孔消聲器和阻抗復合式消聲器。
　　 阻性消聲器是一種吸收型消聲器，根據(jù)氣流通道結(jié)構(gòu)的不同，一般分為直管式、片式、折板式、蜂窩式、聲流式、迷宮式和彎頭式等。阻性消聲器是利用聲波在多孔性吸聲材料傳播時，受摩擦和粘滯阻力，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而達到消聲降音的目的。它是所有消聲器中應用最為廣泛的一類消聲器。
　　 抗性消聲器它與阻性消聲器消聲降噪原理不同，它不能直接吸收聲能，而是利用管道上突變的界面或旁接共振腔，使沿管道傳播的某些頻率聲波，在突變的界面處發(fā)生反射、干涉等現(xiàn)象，從而達到消聲降音的目的。分為擴張室式消聲器及共振式消聲器。
　　 因在實際噪聲控制工程中，噪聲以寬頻帶居多，通常將阻性吸音降噪聲及抗性消聲降音結(jié)構(gòu)組合起來，以控制高強度的寬頻帶噪聲。
一、風機消聲器適用范圍
　　 風機消聲器,風機消 音器主要用于各種系列的高壓離心通風機，用于降低進，出風口等空氣動力性噪聲。FT型兩端均為法蘭聯(lián)接可串接于管道中，另一端為防雨帽，僅供設置在室外管道末端和封閉式機房進風口選用。
二、風機消聲器結(jié)構(gòu)原理
本離心通風機消聲(音)器是根據(jù)阻聲片消聲原理所研制，該型消聲器聲學性能優(yōu)良，空氣動力性能良好；結(jié)構(gòu)合理，便于安裝，是一種大風量阻性蜂窩式消聲器 ，抗性段采用了多室抗性膠直管通道及十字 形吸聲片形式，從而保證了在較寬頻帶范圍內(nèi)具有足夠的消聲量。 FT型消聲器結(jié)構(gòu)由許多平行的單元消聲管排列組成，消聲管之間填充多孔吸聲材料，為減少氣流激發(fā)殼壁振動而產(chǎn)生輻射聲，在外殼上設置了加強筋。
新型高效抗噴阻型系列消聲器設備被廣泛使用于發(fā)電、化工、冶金、紡織等工業(yè)廠礦中用于各種型號鍋爐、汽機排汽；風機；安全門等設備的消聲降音。該系列消聲器是根據(jù)抗、噴、阻復合消聲原理所研制，具有消聲量大、體積小、重量輕及安裝方便無檢修等諸多優(yōu)點。
　　
風機消聲器適用于通風管道用的鼓風機消聲器，風機是一種通用機械設備，其使用范圍很廣，電力、礦山、機械、冶金、化工等各行業(yè)的生產(chǎn)均離不開風機。風機在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的噪聲常常成為影響工人健康和干擾環(huán)境的禍源。特別是鄰近生活區(qū)的風機，其進風口和出風口所輻射的空氣動力性噪聲，更是污染環(huán)境的主要因素，形成公害，是近年來我國工業(yè)部門治理噪聲污染的主要對象之一。
本公司所生產(chǎn)的風機消聲器系列產(chǎn)品是用于治理風機對環(huán)境所導致空氣動力性噪聲的消聲裝置。供各類離心式及通風機進、出風道的消聲之用。
工業(yè)用風機，屬連續(xù)運轉(zhuǎn)之設備。國際標準化組織（ISO）對此類設備所規(guī)定的噪聲標準為≤90分貝，我國的新標準與此相同，這也是工業(yè)企業(yè)連續(xù)性噪聲達標的依據(jù)，但在不采用消聲措施的情況下，風機進出風口向環(huán)境所射出的噪聲可達110～120分貝，大大超過了達標要求。
該風機消聲器,鼓風機消聲器,鍋爐引風機消聲器,羅茨風機消聲器系列產(chǎn)品為阻抗聲流型。本廠根據(jù)對發(fā)電廠各類風機運行現(xiàn)場噪聲源進行實際測試所取得的頻特性資料來確定在哪些頻譜范圍內(nèi)需要多大消聲量作為設計吸聲片結(jié)構(gòu)及流體通道的主要依據(jù)，同時采用了具有較大吸聲材料飾面的狹矩形通道，以增強吸收效果。本產(chǎn)品采用了對高、中頻噪聲起消聲作用的阻式結(jié)構(gòu)及對中、低頻噪聲起消聲作用的抗式結(jié)構(gòu)，同時在阻式通道中采用了高頻及低頻兩種消聲區(qū)，用以最大限度地增寬消聲頻帶，以實現(xiàn)良好的消聲效果。風機消聲器,風機消聲器,鍋爐風機消聲器,鍋爐風機消聲器,當用戶按要求安裝后，其極限噪聲級將不超過80～90分貝。

通風除塵
廠房降溫風機
生產(chǎn)負壓風機

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