通风机课程设计

风机课程设计-0-XXXXXXX大学xxxxxxxxxx学院风机课程设计姓名：班级：学号：年月日风机课程设计-1-目录离心式通风机设计2性能参数要求2主要设计过程2MATLAB程序5轴流式通风机设计7性能参数要求7主要设计过程7a、变环量设计7b、等环量设计9MATLAB程序10风机课程设计-2-一、离心式通风机设计：性能参数要求：𝑃𝑡=300Pa，Q=8000m3h⁄，𝑃𝑖𝑛=101325Pa，𝑡𝑖𝑛=20度，n=730rpm介质为空气设计过程：1、计算比转速ns，确定通风机类型及叶片形式已知进口状态𝑃𝑖𝑛=101325Pa，𝑡𝑖𝑛=20度，为通风机标准状态，无需换算。𝑛s=Q1/2P3/4n=（80003600）1/2（300）3/4×730=15.0965比转速𝑛s接近16，而且流量较大，选用采用双吸式离心通风机，此时单边流量Q=4000m3s⁄.重新计算比转数：𝑛s=𝑛𝑄12𝑃34=10.6748ns=3.6~16，则采用后向叶片离心通风机,圆弧叶片。2、选取叶片出口安装角根据经验，在后向叶轮中,𝛽2𝐴=40°时，其效率一般较高，查图，得𝑃̅=0.47。3、由通风机全压关系计算所需周速u2的大小𝑢2=√𝑃𝜌𝑃̅=√3001.2043×0.47=23.0221m/s4、确定叶轮外径D2和其圆周u2大小𝐷2=60𝑢2πn=60×23.0221π×730=0.6023m选定𝐷2=0.60m，计算𝑢2的值：u2=πD2n60=22.9336ms⁄5、确定叶片进口直径大小计算流量系数。已知理论流量𝑄𝑇=𝑄+Δ𝑄0,今取Δ𝑄0=0.01Q，则有：𝑄𝑇=1.01×𝑄=1.1222m3s⁄𝑄̅=𝑄𝑇𝜋4𝐷22𝑢2=0.1731𝐷1𝐷2≥1.194√𝑄̅3=0.6654则得𝐷1=𝐷1𝐷2×𝐷2=0.4𝑚6、确定叶轮进口直径𝐷0的大小风机课程设计-3-考虑到叶片进口转弯分离，常要求略有加速。一般取𝐷1=(1.0~1.05)𝐷0,今取𝐷0=𝐷11.05=0.381𝑚7、确定叶片数𝑧≈8.5𝑠𝑖𝑛𝛽2𝐴(1−𝐷1𝐷2)=16.32叶片数z取168、确定叶片进出口宽度b1、b2计算出口阻塞系数大小：𝜏2=𝜋𝐷2𝑧−𝛿2𝑠𝑖𝑛𝛽2𝐴−2∆𝛿2𝑏2𝑠𝑖𝑛𝛽2𝐴𝜋𝐷2𝑧今选取压制叶片,板厚δ=2mm,与前后盘联接采用焊接工艺，此时折边∆=0，则有𝜏2=𝜋𝐷2𝑧−𝛿𝑠𝑖𝑛𝛽2𝐴𝜋𝐷2𝑧=09736根据𝛽2𝐴=40°，选取，𝑐2𝑟𝑢2=0.24,求𝑏2=𝑄̅𝐷24𝜏2𝑐2𝑟𝑢2=0.1111𝑚已选定后向叶轮，锥形前盘，则有𝑏1≈𝑏2𝐷2𝐷1=0.1667𝑚9、确定进口安装角𝛽1𝐴大小假设：𝜏1=0.9374有：𝑐1𝑟=𝑄𝑇𝜋𝐷1𝑏1𝜏1=5.7165𝑚𝑠⁄𝑢1=𝜋𝐷1𝑛60=15.2891𝑚𝑠⁄𝛽1=𝑡𝑎𝑛−1𝑐1𝑟𝑢1=20.5°今取𝑖=3.5°𝛽1𝐴=𝛽1+𝑖=24°然后验算阻塞系数𝜏1值𝜏1=𝜋𝐷1𝑧−𝛿1𝑠𝑖𝑛𝛽1𝐴𝜋𝐷1𝑧=0.9374风机课程设计-4-假设合适。10、验算全压计算无限多叶片理论压力𝑃𝑇,∞大小𝑃𝑇,∞=𝜌𝑢22(1−𝑐2𝑟𝑢2cot𝛽2𝐴)=452.237pa计算环流系数K的大小，求的理论压力𝑃𝑇大小K=11+𝑠𝑖𝑛𝛽2𝐴𝜋2𝑧(1−𝐷1𝐷2)=0.8408则得理论压力𝑃𝑇为：𝑃𝑇=𝐾𝑃𝑇,∞=380.25pa取流动效率𝜂=0.8则实际压力为：𝑃=𝑃𝑇𝜂=304.2pa与设计要求Pt=300pa接近，因而合适。11、叶片形线绘制已知所选为后向叶轮，圆弧叶片，计算该叶片圆弧半径和圆弧中心所在半径大小𝑅𝑘=𝐵22−𝐵122(𝑅2cos𝛽2𝐴−𝑅1cos𝛽1𝐴)=0.5307𝑚𝑅0=√𝑅𝑘2+𝑅22−2𝑅𝑘𝑅2cos𝛽2𝐴=0.3574𝑚在结构设计中绘制叶轮图。12、确定蜗壳尺寸依经验选取蜗壳宽度B=2.0𝑏1=0.3333𝑚𝑐2𝑢=𝑢2−𝑐2𝑟cot𝛽2𝐴=16.3741𝑚𝑠⁄一般经验公式有：𝑐2𝑢′=(0.65~0.75)𝑐2𝑢今取𝑐2𝑢′=0.69𝑐2𝑢𝑐2𝑢′=11.2981𝑚𝑠⁄蜗壳出口张开度A为：A=𝑄𝐵𝑐2𝑢′=0.2951𝑚故等边基方边长a=A4=0.07377𝑚计算各段圆弧半径:𝑅2′=𝑅2=0.30𝑚𝑅Ⅰ=𝑅2+18𝐴=0.337m𝑅Ⅱ=𝑅2+38𝐴=0.410m风机课程设计-5-𝑅Ⅲ=𝑅2+58𝐴=0.484m𝑅Ⅳ=𝑅2+78𝐴=0.558m蜗壳出口长度：C=1.4A=0.41m取蜗舌处圆弧半径𝑟′𝐷2=0.03𝑚则：𝑟′=0.018𝑚取：t=0.06𝐷2=0.036𝑚离心式通风机设计Matlab计算程序：clcclearpi=3.1415926pt=300;Qv=4000;pin=101325;n=730;rou=1.2043;%空气密度beta2a=40*pi/180;%根据比转速ns，取后向叶片，出口角pxishu=0.47;%查表，得压力系数d=0.002;%厚度c2ru2=0.24;%由出口角=40度经验选取taoxishu1=0.9374;%假设的阻塞系数i1=3.5;etaf=0.8;%流动效率ns=n*((Qv/3600)^0.5)/pt^0.75u2=(pt/(rou*pxishu))^0.5D2=60*u2/(pi*n);D2=vpa(D2,2)u2=pi*D2*n/60Qvt=1.01*Qv/3600Qxishu=Qvt/(0.25*pi*D2^2*u2)%流量系数D1=(1.194*Qxishu^(1/3))*D2;D1=ceil(100*D1)/100D0=D1/1.05风机课程设计-6-z=8.5*sin(beta2a)/(1-D1/D2);z=round(z)taoxishu2=(pi*D2/z-d/sin(beta2a))*z/(pi*D2)b2=Qxishu*D2/(4*taoxishu2*c2ru2)b1=b2*D2/D1c1r=Qvt/(pi*D1*b1*taoxishu1)u1=pi*D1*n/60u1=vpa(u1,6)beta1=atan(c1r/u1)beta1a=(round(beta1/pi*180*10)/10+i1)/180*pi%beta1a=vpa(bela1a,6)taoxishu11=(pi*D1/z-d/sin(beta1a))*z/(pi*D1)taoxishu11=vpa(taoxishu11,6)Ptulim=rou*u2^2*(1-c2ru2*cot(beta2a))K=1/(1+sin(beta2a)*pi/(2*z*(1-D1/D2)))Pt=K*PtulimP=Pt*etafRk=((D2/2)^2-(D1/2)^2)/(D2*cos(beta2a)-D1*cos(beta1a))Rk=vpa(Rk,6)R0=(Rk^2+(D2/2)^2-2*Rk*(D2/2)*cos(beta2a))^0.5R0=vpa(R0,6)B=2*b1c2u=u2-c2ru2*u2*cot(beta2a)c2u1=0.69*c2uA=Qv/3600/(B*c2u1)a=A/4fori=1:4R1i=(D2/2)+(2*i-1)/8*AEndC=1.4*Ar1=0.03*D2t=0.06*D2风机课程设计-7-二、轴流式通风机设计参数要求：Pt=550pa，Qv=1.2𝑚3𝑠⁄，𝜌=1.22kgm3⁄，n=2450rpm无预旋，等环量+变环量，孤立翼设计。设计过程1、初选叶轮形式为后导叶单级叶轮。效率取：𝜂=0.852、计算比转数𝑛s𝑛s=𝑛𝑄12𝑝34=2450×1.21255034=23.6311取叶轮叶片数z=13。3、查图表得轮毂比和系数ν=0.75,𝐾𝑢=1.8。则叶轮外径𝐷𝑡：𝐷𝑡=60𝐾𝑢√2𝑃𝑡𝜌𝜋𝑛==60×1.8×√2×5501.22𝜋×2450m=0.2979m轮毂直径𝐷ℎ：𝐷ℎ=ν𝐷𝑡=0.75×0.373𝑚=0.2234𝑚4、圆周速度𝑢𝑡𝑢𝑡=𝜋𝐷𝑡𝑛60=𝜋×0.2979×245060=38.2185𝑚𝑠⁄压力系数𝑝̅（p_）=𝑃𝑡𝜌𝑢𝑡2=5501.22×38.21852=0.3086，从压力系数和比转数看出选择带后导叶单级叶轮是合理的。5、轴向速度𝑐𝑧𝑐𝑧（cz）=𝑄𝑣𝜋4(𝐷𝑡2−𝐷ℎ2)=1.2𝜋4×(0.29792−0.22342)𝑚𝑠⁄=39.3455𝑚𝑠⁄6、各基元级的设计a、按变环量设计将叶片分成五个计算截面，按变环量计算各参数。𝐷𝑚(Dm)=√𝐷𝑡2+𝐷ℎ22=√0.29792+0.223422𝑚=0.2633𝑚风机课程设计-8-𝑢𝑚(um)=𝜋𝐷𝑚𝑛60=𝜋×0.2633×245060𝑚𝑠⁄=33.7807𝑚𝑠⁄∆𝑐𝑢𝑚(deltacum)=𝑃𝑡𝜌𝑢𝑚𝜂=5501.22×33.7807×0.85𝑚𝑠⁄=15.7006𝑚𝑠⁄取α=0.6∆𝑐𝑢=∆𝑐𝑢𝑚∙(𝐷𝑚2)0.6𝑟0.6选取LS翼型，取相对厚度c=0.10，叶片计算结果见下表。变环量设计结果：项目单位截面0.75000.81250.87500.93751.0000Dm0.22340.24210.26070.27930.2979ums⁄28.663931.052633.441235.829938.2185η0.850.850.850.850.85∆𝑐𝑢ms⁄17.326716.514215.796015.155514.5798P=ρu∆𝑐𝑢𝜂Pa515.0260531.7825547.7822563.1099577.8361𝑐𝑧ms⁄39.345539.345539.345539.345539.3455𝑐𝑧𝑢⁄1.37261.26711.17661.09811.0295𝛽1=tan−1𝑐𝑧𝑢⁄53.926051.718549.637547.677545.8324u−𝑐𝑢211.337214.538317.645220.674423.6387𝑐𝑧(u−𝑐𝑢2)⁄3.47052.70632.22981.90311.6645𝛽2=tan−1𝑐𝑟(u−𝑐𝑢2)⁄73.925969.720565.845362.280059.0026u−0.5∆𝑐𝑢20.000622.795425.543228.252130.9286(u−0.5∆𝑐𝑢)2400.0223519.6323652.4556798.1832956.5795𝑐𝑧21548.10001548.10001548.10001548.10001548.1000𝑤𝑚=√𝑐𝑧2+(u−0.5∆𝑐𝑢)2ms⁄44.137245.137246.909748.438150.0464𝑐𝑧𝑤𝑚⁄0.89140.86530.83870.81230.7862𝛽𝑚=sin−1𝑐𝑧𝑤𝑚⁄63.054359.913457.008254.319751.8299𝑐𝑦0.98000.93500.89000.84500.80006.05.55.04.54.0𝛽𝐴69.054365.413462.008258.819755.82991313131313ω1s⁄256.5634256.5634256.56342