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1、横流风机与离心风机串联吸气特性的试验研究第39卷第4期2008年7月太原理工大学J0URNAL0FTAIYUANUNIVERSITY0FTECHN0L0GYVo1.39No.4Ju1.2008文章编号:10079432(2008)04033604横流风机与离心风机串联吸气特性的试验研究王荣先,师清翔,姬江涛,刘师多(1.洛阳理工学院机械工程系,河南洛阳471023;2.河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003)摘要:为研究异类风机串联后的吸气特性及适合风机串联的工况条件,笔者在横流风机和离心风机单机吸气性能试验的基础上,进行了横流风机与离心风机串联吸气性能试验.试验结果表明,横流风
2、机与离心风机串联运行与风机单独运行相比,在低阻区不稳定,但与两台横流风机串联运行相比,稳定性有较大改善;当管道阻力变小时,串联失去意义.该结论为异类风机串联参数的选择提供了依据.关键词:横流风机;离心风机;串联;性能试验中图分类号:TH42文献标识码:A风机的类型很多,各自具有不同的结构和性能特点.离心风机压力大,效率高,能与高速原动机直联,所以应用最广泛.该风机进气方向与叶轮轴平行,排气方向与叶轮轴垂直.离心风机特定的工作原理,决定着该类风机所排气流沿宽度方向分布不匀.横流风机风量大,吸,排气处于同一纵平面内,气流质点两次穿过叶片,沿风机的宽度方向分布均匀,叶片具有杂物自清理功能,在工农业生
3、产和人们日常生活中的应用日益广泛.该类风机工作时,由于叶轮内部旋涡的回流,损失了部分能量,所以效率较低.实际应用时,风机的工作形式多种多样.根据要求不同,有时用于气体的输送,有时用于物料的输送;有时利用其吸气性能,有时利用其排气性能.当管网阻力大,受安装位置或其他情况所限,单机不能提供所需的流量或压力时,常采用多台同类或异类风机并联或串联运行,以充分发挥不同风机的优势,提高风机的串联效果.目前,关于风机串联排气特性已有一些研究,而串联吸气特性尚不甚清楚.本课题组在对轴流风机与离心风机串联吸气特性研究的基础上3,进行了横流风机与离心风机的串联吸气特性研究.由于风机内气流的特殊性和复杂性,有关风机
4、性能的研究仍然采用试验的方法.本研究以横流风机和离心风机为试验风机,在按国家标准设计制造的试验台上,分别进行了横流风机,离心风机的单机吸气性能试验,然后在此基础上,进行横流风机与离心风机串联吸气性能试验.根据试验数据,绘制风机性能曲线并进行了分析,分析了总吸气性能与单机吸气性能的关系,对风机的串联使用具有一定的指导意义.1试验装置及试验方法1.1试验台及测量装置试验台参照GB/T12362000工业通风机用标准化风道进行性能试验设计制造(图1),离心风机型号为472No4.0,横流风机自制.通过调整试验台锥形节流器1相对于风管进口端的位置来进行不同阻力的设置图中箭头表示气流的方向该试验台具有通
5、用性,如果去掉件号8一ll,即为单风机的性能试验台.试验所需动力的传递和测量通过动力小车完成.动力小车由YTSP90L-41.5kW变频调速三相异步电动机,JN338A型智能数字式转速转矩传感器及动力传动系统组成.变频电动机的转速范围为O2800r/min.通过调节变频器的频率改变电机的转速,从而控制风机的转速.动力通过V型皮带传动到风机的转轴上.传动装置上轴的转速及功率由转速转矩传感器,转速转矩测量仪测得.试验用NPL型毕托管和DP_2000型数字微压计测量压力,用DM6234P型电子转速表测量风机转轴的转速.试验采用同一套测量仪器和设备,数据复现性良好.收稿日期:200711-16基金项目
6、:河南省自然基金资助项目(0311050700)作者简介:王荣先(1970一),女,河南洛阳人,讲师,主要从事机械设计研究,(Te1)15978695496,(E-mail)第4期王荣先等:横流风机与离心风机串联吸气特性的试验研究3371一节流器;2一风管;3一一级稳流栅;4一管道支架;5一毕托管;6联接管7横流风机;8一过渡管;9一二级稳流栅;1O一离心风机;11-电机图1横流风机与离心风机串联试验台1.2单机吸气性能试验为使试验具有可比性,横流风机单机吸气性能试验由低到高取5种转速.首先用变频器将风机的转速调到设定值,将管路的阻力调整到最大(即节流器闭合).在风机进口测试截面上测量9个不同
7、测点的静压,动压,同时记下该工况的输入轴功率.然后依次调整节流器与风机进口端的相对距离,记录相关试验数据,直到节流器全开(此时有该转速下的流量最大值).共设11种不同管道阻力,可得到一组同一转速下不同工况的试验数据.同理,测出其他4种转速下的试验数据.每种转速的最大流量如表l所示.离心风机单机吸气性能试验也取5种转速.将节流器全开,调整风机转速,进行测量.当某一转速下的最大流量值与横流风机的某一最大流量值接近时,记录转速值,该转速即离心风机单机吸气性能试验转速的设定值.同理,找出离心风机的其他4种试验转速.离心风机单机吸气性能试验的试验方法同横流风机.试验结果见表1.表1单机试验转速及最大流量
8、横流风机离心风机转速最大流量Q转速最大流量Q/(r?min)(rn?h1)/(r?min),(m3?h1)47O155253O146O54O179665O182062O2O9165O182074O252584O244O81O280494O27101.3风机串联吸气性能试验以横流风机作为一级风机,离心风机作为二级风机,将横流风机的出口和离心风机的进口相连接,组成风机串联系统(图1).选配两级风机的转速时,根据两级风机单机最大流量的不同,选择9种转速搭配形式.横流风机转速选3种,两风机转速相配时,使离心风机的最大流量分别小于,等于和大于横流风机的最大流量,目的是找出不同流量搭配的风机串联后的变化规
9、律,具体方案见表2.表2横流风机与离心风机串联试验安排离心风机转速横流风.转速/(r?min-1)/(r?min)54O62O74O53O65O厂厂72O,x/厂84O厂厂940厂试验方法:首先将横流风机的转速调到540r/min,离心风机的转速调到530r/min,然后将管路的阻力调整到最大.其测量方法同单机.然后依次调整节流器与风机进口端的相对距离,测出系统在11种不同管路阻力下的性能参数,得到一组转速搭配下的串联试验数据.同理,做出其余8种转速搭配下的串联试验并记录相关数据.2试验结果及分析利用Matlab_6将试验数据进行处理并绘出横流风机,离心风机的单机及串联吸气性能曲线.处理试验数
10、据所用的公式_7一:(1)(2):/2Pd/1.2,(3)Q一3600,(4)一pQ/(36000P).(5)式中:P为风管进口测试截面不同测点的动压;P为平均动压;P为风管进口测试截面不同测点的静压;P为平均静压,Pa;忌为风管测试截面的测点数目,是一9;为气流速度;Q为容积流量,m./h;F为风管截面面积,F一0.09m;P为风机轴功率,kW;77为效率,%.试验在室内进行,每组试验时问较短;温度,湿度变化引起的误差较小,可忽略;大气压和风速对试验数据的影响从略.2.1单风机吸气特性图2为风机单机吸气性能曲线.横流风机,离一是一是r,L=338太原理工大学第39卷心风机全压一流量性能曲线显
11、示两风机吸气性能均稳定(图2-a,2_b);全压一效率曲线随转速提高而升高,效率最大值向大流量方向移动;同一转速下,随Q/(m)2-a横流风机全压一流量曲线着阻力减小流量增加,效率曲线先逐渐升高,后逐渐降低.Q/(m3.h-)2b离心风机全压一流量串联叠加曲线图2风机单机吸气性能曲线2.2串联吸气特性横流风机,离心风机两种不同性能的风机串联运行后,综合性能曲线不同于单机,但又有一定的关系.阻力大,流量小时,串联性能较稳定;在阻力变小时风机运行出现不稳定(图3一a),这种不稳定现象在两台横流风机串联时也出现过_8,但其不稳定现象没有两横流风机串联时严重,说明横流风机与离心风机串联在稳定性方面优于
12、两横流风机串联.Q/(m3?h)3-a串联全压一流量曲线将风机串联运行的实际全压值与理论叠加曲线比较后发现(图3_b),阻力较大时,实际全压值与理论叠加曲线较接近,符合风机叠加理论;当系统阻力变小时,两者差距非常大,串联后实际全压小于理论叠加的全压,甚至小于任一单机,不符合风机叠加理论.串联效率曲线介于横流风机,离心风机单机同转速的效率曲线之间(图3一c);当串联系统阻力变小时,串联的效率曲线出现陡降,小于任一单机的效率,说明风机串联在阻力小的工况下经济性差.3结论1)横流风机,离心风机单机吸气性能稳定,随Q/(m)2-c离心风机效率一流量曲线Q/(m3?h)3-b全压一流量串联叠加曲线3一C
13、效翠一流量串联叠加曲线图3横流一离心风机串联性能曲线风机转速的提高,全压,效率曲线逐渐升高,效率最大值向大流量方向移动;同一转速下,效率随流量的增加先逐渐升高,后逐渐降低.2)横流风机与离心风机串联运行与风机单独运行相比,在低阻区不稳定,但与两台横流风机串联运行相比,稳定性有较大改善.3)横流风机与离心风机串联实际曲线与理论叠加曲线在低阻区差距较大,不符合风机串联叠加理论.4)横流风机与离心风机串联适合在管道阻力大的工况下运行,当管道阻力变小时,串联就会失去意义.第4期王荣先等:横流风机与离心风机串联吸气特性的试验研究339参考文献:1B埃克.通风机M.北京:机械工业出版社.1983.2王慧萍
14、.师清翔,刘师多.离心风机与轴流风机串联排气特性试验J.农业机械.2006,37(5):7274.3侯风云,周学建,师清翔.轴流风机与离心风机串联吸气特性的试验E3.河南科技大学,2006,27(5):一13E4国家技术监督局.GB/T12362000工业通风机用标准化风道进行性能试验Es.北京:中国标准出版社,2000.5庞靖.轴流风机与横流风机串联排气特性研究ED.洛阳:河南科技大学车辆与动力工程学院,2005.E63黄清.陈焕新.用MAT1AB处理风机性能试验J.风机技术,2005(2):3032.7续魁昌.风机手册M.北京:机掖工业出版社,2003.8王荣先.师清翔,刘师多,等.横流风
15、机串联吸气特性的试验研究EJ.风机技术,2007(1):1215.ExperimentStudyontheSuctionCharacteristicOfCrossflowFanandCentrifugalFanWANGRong-xian,SHIQing-xiang2,JIJiang-tao,LIUShiduo(1.LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang471023,China;2.HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,China)Abstract:Inordertostudy
16、thesuctioncharacteristicandtheworkconditionsforfansinseries,basedonthetestsofthesinglecrossflowfanandthesinglecentrifugalfan,experimentstudyonthesuctioncharacteristicofcrossflowfanandcentrifugalfaninseriesiscarriedout.Theresultsshowedthat,thesuctioncharacteristicofcrossflowfanandcentrifugalfaninseri
17、esisdifferrentformthesinglefan,andthesuctioncharacteristicisunsteadyatthelessresistance;butthestabilityisimprovegreatlycomparedwithtwocrossflowfansinseries.Crossflowfanandcentrifugalfaninseriesareuselessatthelessresistance.Referencesaregivenforselectingparameterswhenfansinseries.Keywords:crossflowfan;centrifugalfan;seriesoperation;performanceexamination(编辑:庞富祥)