本文以某前弯前掠叶片轴流风机为基本试验模型,通过改变叶片安装角、吹风方式及叶顶间隙,开展了一系列的外部性能试验。通过对比分析,研究了上述因素对风机性能的影响,旨在为弯掠轴流风机的进一步优化匹配提供依据。
1 试验模型
试验研究所用的弯掠风机模型为单级叶轮级结构,外径为690mm,轮毂比为0.275,叶片型式为前弯前掠机翼型叶片,安装角可调。采用三相电机,额定转速为1 450r/min,额定功率为2.2kW。原有模型为前吹式结构,即电机在叶轮的进气侧。
当流量继续减小时,全压开始升高,这是因为流量很小时能量沿叶高偏差较大形成二次流,从叶顶流出的流体又返回叶根再次提高能量,使全压升高。对比三条曲线可以看出,随着安装角增大,全压曲线点对应的流量也随之增大,同时,相同流量下风机全压也随之;在流量为12 000~23 000m3/h范围内,风机全压都呈现出先上升后下降的趋势,与上述分析相符。
叶顶间隙对风机性能也有很大影响。由图5和图6可知,同为前吹,叶顶间隙由10mm减小为5mm后,风机全压明显增大,风机效率提升了2%;同为后吹,叶顶间隙由10mm减小为5mm后,风机全压提升同样明显,风机效率提升了3%。已有研究[6-8]表明,由于叶顶间隙的存在,压力面与吸力面存在压差,产生叶顶泄漏流,泄漏流与主流相互混合,影响风机内部流场以及气动性能。
为了解决这个矛盾,不得不牺牲正向工作时的,将叶型改成“对称翼型”,这就使风机常年在低效率下工作,造成了电力的极大浪费;有的还研究了各种动、静叶的配置结构。近年来出现了一种“S型”叶型的风机 , 风机的反风性能有所提高,但由于风机叶型偏离机翼翼型太多,风机正向效率不高也就很自然的了。
因此,既要坚持通过反转实现反风,又要从气动设计方面入手。那么,试图设计一种新翼型来兼得正、反风同样的工作,这无疑是走进了死胡同。既然单纯气动的路子走不通,就不妨换个思路,从结构设计入手又会怎样?本文就此作了一次尝试。
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