一种基于变工况的离心风机的蜗壳的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了属于离心风机机械结构领域的一种基于变工况的离心风机的蜗壳。在风机蜗壳（2）内安装叶轮（1），并对风机蜗壳在变工况下进行重新设计，在离心风机小旋转角处的蜗壳半径减小，壁面曲率增大；在大旋转角处的蜗壳半径增大，壁面曲率减小。可减小风机在非设计流量下运行时的能量损失，提高风机在非设计流量下的运行性能。
【专利说明】—种基于变工况的罔心风机的蜗壳
【技术领域】
[0001]本实用新型属于离心风机机械结构领域。特别涉及一种基于变工况的离心风机的蜗壳。
【背景技术】
[0002]目前，矩形蜗壳主要依据对数螺线和设计流量进行设计。未考虑到蜗壳壁面曲率和变工况对风机性能的影响。蜗壳壁面曲率对蜗壳内部流体的流动稳定性和二次流效应有重要的影响。由于目前风机蜗壳是基于设计流量进行设计的，当风机在非设计流量(即变工况)下运行时，风机性能低下。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术中风机在非设计流量(即变工况)下运行时，风机性能低下的不足，提出一种基于变工况的离心风机的蜗壳，其特征在于，在风机蜗壳2内安装叶轮I，并对风机蜗壳在变工况下进行重新设计，在离心风机小旋转角处的蜗壳半径减小，壁面曲率增大；在大旋转角处的蜗壳半径增大，壁面曲率减小。
[0004]本实用新型的有益效果是在设计蜗壳半径时不仅修正了原风机蜗壳的对数螺旋线曲率，而且在设计时充分考虑了变工况对风机性能的影响:减小风机在非设计流量下运行时的能量损失，同时，修正蜗壳壁面的曲率，改变蜗壳流道内流体的流动稳定性和二次流效应，提闻风机性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1是离心风机结构示意图。
[0006]图2是设计的新风机蜗壳半径与原风机蜗壳半径的对比示意图。
【具体实施方式】
[0007]本实用新型提出了一种基于变工况的离心风机的蜗壳。在风机蜗壳2内安装叶轮1，并对风机的蜗壳在变工况下进行重新设计，在离心风机小旋转角处的蜗壳半径减小，壁面曲率增大；在大旋转角处的蜗壳半径增大，壁面曲率减小。下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0008]图1所示是离心风机结构示意图。风机蜗壳2内安装叶轮1，
[0009]图2所示为设计得到的风机蜗壳半径与原风机蜗壳半径的对比示意图。在非设计流量(即变工况)下运行时，蜗壳在变工况下进行重新设计；图2中，实线表示为原G4-73 No 8风机对数螺旋线蜗壳，虚线表示为G4-73 No 8风机基于变工况的对数螺旋线蜗壳。蜗壳重新设计过程如下:
[0010]目前风机蜗壳半径的计算公式为
[0011]Rv = R2Ql7tec^ip(I)
[0012]在设计蜗壳半径时引入一个修流量正系数Φ，对设计流量进行修正，则蜗壳半径
K为
[0013]
R1v = R1Q27ibc^v(2)
[0014]其中，施量修正系数Φ的计算公式为
[0015]
(φ'、
Φ = ^ι K2^-(3)
Vy
[0016]式(I)?式(3)中，Q是设计流量/m3/s，B是蜗壳宽度/m，(:’211是叶轮出口处流体周向速度/m/s, R2是叶轮半径/m, Ψ是旋转角/rad, K” K2和K3是Φ /2 π的修正系数。
[0017]所述在蜗壳半径$;计算式中引入变工况数和面积因数，对新的蜗壳结构进行优化，其目标函数公式如下
[0018]
?、[卜XW)]) ?去Γ(?)#?
/ =Σ u /,.u Λ~1 +C⑷
,乂 ο,φ,叫 j i2j?气
[0019]其中，n是变工况数，C是面积因数，R41是原风机蜗壳半径/m，Φ’ (i)是负荷数，
[0020]其计算公式为:Φ’(i)=a+0.l(1-l)，在这里，a为设计蜗壳半径时所考虑到的最小负荷，i为工况数，i e [l，n]。
[0021]所I/?(负荷为Φ’⑴时的蜗壳半径)的计算公式为
[0022]
0.Φ'(?)
R, = r^bc2ur/(5)
[0023]其中，Q是设计流量/m3/s，B是蜗壳宽度/m，Φ’ (i)是负荷数，C’2u是叶轮出口处流体周向速度/m/s，R2是叶轮半径/m，炉是旋转角/rad。具体蜗壳半径优化过程为:
[0024]1.选择变工况数η (变工况数n=13);
[0025]2.根据目标函数(4)，求出1、1(2和1(3的最优解，风机基于变工况的对数螺旋线蜗壳 K1=L 1415，K2=0.1589 和 K3=0.9891 ；
[0026]3.将上述优化结果代入式(2 )和式(3 )，计算优化后的蜗壳半径，在图2中，新蜗壳与原蜗壳相比，在小旋转角处的蜗壳半径2.1减小,壁面曲率增大；大旋转角处的蜗壳半径
2.2增大，壁面曲率减小。
[0027]本实用新型克服目前风机蜗壳的对数螺旋线曲率和变工况对风机性能的不利影响，减小风机在非设计流量下运行时的能量损失。
【权利要求】
1.一种基于变工况的离心风机的蜗壳，其特征在于，在风机蜗壳(2)内安装叶轮(1)，并对风机蜗壳在变工况下进行重新设计，在离心风机小旋转角处的蜗壳半径减小，壁面曲率增大；在大旋转角处的蜗壳半径增大，壁面曲率减小。
【文档编号】F04D29/42GK203962480SQ201420157824
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】吕玉坤, 宋宝军, 李弘扬 申请人:华北电力大学（保定）