离心风机的性能特点与设计要求

【导读】离心风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向并且管道断面面积增大使气流减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力 。

性能特点

离心风机实质是一种变流量恒压装置。当转速一定时，离心风机的压力-流量理论曲线应是一条直线。由于内部损失，实际特性曲线是弯曲的。离心风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响。对一个给定的进气量,最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低。对于一条给定的压力与流量特性曲线，就有一条功率与流量特性曲线。当鼓风机以恒速运行时，对于一个给定的流量,所需的功率随进气温度的降低而升高。

设计要点

在对离心风机进行设计时，需考虑机体结构、容积流量、工作介质的温度和密度等方面，有时还需考虑到一些特殊要求等等。所以，我们应先了解离心风机的一般设计要求有哪些，才能进行合理的设计，避免出错。

对离心风机设计的要求一般有：

（1）满足所需流量和压力的工况点应在效率点附近；

（2）效率值要尽量大一些，效率曲线平坦；

（3）压力曲线的稳定工作区间要宽；

（4）风机结构简单，工艺性好；

（5）材料及附件选择方便；

（6）有足够的强度、刚度，工作安全可靠；

（7）运转稳定，噪声低；

（8）调节性能好，工作适应性强；

（9）风机尺寸尽可能小，重量轻；

（10）操作和维护方便，拆装运输简单易行。

实际上，要同时满足上述全部要求，一般是不可能的，例如在气动性能与结构(强度、工艺)之间往往存在矛盾。解决矛盾的办法是抓住主要矛盾协调解决，这就需要设计者选择合理的设计方案。离心风机的用途不同，要求也不一样，如公共建筑所用的离心风机一般用来作通风换气用，一般重要的要求就是低噪声，多翼式离心风机具有这一特点；而要求大流量的离心风机通常为双吸气型式；对一些高压离心风机，比转速低，其泄漏损失的相对比例一般较大。

离心风机在设计时需注意以下几点：

(1)叶片出口角的选定：叶片出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用，通常把叶片分类为：强后弯叶片、后弯圆弧叶片、后弯直叶片、后弯机翼形叶片；径向出口叶片、径向直叶片。

(2)叶片型式的合理选择：常见风机在一定转速下，后向叶轮的压力系数较小，则叶轮直径较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。

(3)蜗壳外形尺寸的选择：蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数风机，可采用缩短的蜗形，对低比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案，此时采用出口扩压器以提高其静压值。

(4)叶片数的选择：在离心风机中，增加叶轮的叶片数则可提高叶轮的理论压力，因为它可以减少相对涡流的影响。但是，叶片数目的增加，将增加叶轮通道的摩擦损失，这种损失将降低风机的实际压力而且增加能耗。因此，对每一种叶轮，存在着一个叶片数目。具体确定多少叶片数，有时需根据设计者的经验而定。

(5)全压系数的选定：设计离心风机时，实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系数。

(6)离心叶轮进出口的主要几何尺寸的确定：叶轮是风机传递给气体能量的元件，故其设计对风机影响甚大；能否正确确定叶轮的主要结构，对离心风机的性能参数起着关键作用。它包含了离心风机设计的关键技术--叶片的设计。而叶片的设计关键的环节就是如何确定叶片出口角。