椭圆形进口集流器对多翼离心风机性能影响的实验研究
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针对中央空调中广泛使用的多翼离心风机，设计了一种新结构的椭圆形进口集流器，实验研究了这种集流器对风机性能的影响．研究结果表明:适当增加集流器出口面积有利于改进风机的气动性能，但同时噪声有所提高；相比传统集流器，具有合理参数及安装位置的椭圆形集流器能够更好地提高风机的综合性能．当椭圆形集流器的偏心角目为o。、偏距比el和e2均为O．067时，风机在变转速工况范围内的风量增加了8．8％～12．8％，总效率提高了1．7％～4．6％，噪声降低了O．4～O．6 dB；当日为30。、e1和￡2均为O．067时，风机风量增加了2．5％～6．O％，总效率提高了0．6％～1．4％，噪声降低1．2～1．5 dB．实验结果为改进前向多翼离心风机的性能提供了一条可以继续探索的途径，也可为完善该类风机的设计方法提供参考．前向多翼离心风机(下面简称多翼风机)广泛应用于家用电器、空气调节及各种通风换热等场合，对其进行节能降噪具有现实意义．文献[1]表明，多翼风机的内部气流流动是一种复杂的三维非对称流动，而集流器起着引导气流均匀进入叶轮的作用，所以集流器结构参数将影响着风机的性能[2-s3；文献[4—5]通过改进集流器结构使风机内部气流流动得以改善，从而达到提高风机性能、降低噪声的目的；文献[6—7]研究表明，集流器偏心安装有助于提高风机的气动性能．多翼风机广泛采用进、出口截面均为圆形的进口集流器，这种在圆周方向上的对称结构未必适用于叶轮进口的非对称流场，而研究中也多采用结构完全对称的圆形集流器，很少涉及非完全对称集流器．为此，本文以中央空调中广泛使用的多翼风机为对象，设计了一种椭圆形进口集流器，同时实验研究了这种集流器对风机性能的影响．
1椭圆形进口集流器设计
1．1双吸前向多翼离心风机的基本结构图1是双吸前向多翼离心风机的结构．风机由进口集流器、叶轮和蜗壳组成，集流器中心与叶轮转轴中心重合，叶片之间通过外径处的边框来固定．风机主要结构参数如表1所示．．2椭圆形进口集流器设计传统的集流器进、出口截面一般为圆形，本文设计的椭圆形集流器的出口截面如图2b所示，图中集流器子午面型线不变，集流器出口的圆形截面对称分为两半，两圆心分别为Ol、Q，两半圆之间通过直线连接，形成类椭圆结构．定义01到叶轮中心0的距离为偏距L，，02到0的距离为偏距L:，椭圆形集流器长轴与y轴的夹角为偏心角口，叶轮旋转方向为正方向．实验中不改变椭圆形集流器的短轴长度，偏心角口、偏距比￡-=L-／Dz和￡2一L2／D:作为设计参数．
2实验装置及实验方案
2．1实验装置中央空调广泛采用变转速风机来控制送风量[8]．本文实验中风机运行的最高转速为988 r／min，变转速时取700 r／min、800 r／min、900 r／min、988 r／min、1 100 r／min，同时保持蜗壳与电机之间的相对位置不变，保持叶轮与集流器轴向间隙不变，最后测量风机在进、出口全开状态下的性能．包括电机功耗在内的风机总效率叩定义为^^n订一笋×100％‘Wtotal式中:△A为风机进、出口全压差；Q为风机的容积流量；Wtotal为电机功耗和风机功率之和．(1)风机气动性能与噪声实验装置．按照《GB／T 1236—2000通风机空气动力性能实验方法》对风机气动性能进行了测试，其中流量测量范围为300～4 000 m3／h，主要硬件包括:HMD70Y型温湿度传感器，K3TR．NBllA-L2型转速传感器，EJAllo型差压变送器，数据采集系统，HLPAooD4237型变频器．风机噪声测量按照《GB／T 2888—91风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》在专业半消声室中进行，半消声室的有效体积为4 m×4 m×3 m，背景噪声为(18±2)dB，测量仪器采用了Brnel＆Kj笼r公司的声学测量仪器及噪声分析系统．B&K 4145 1in声压传感器置于风机出风口轴线45。方向、距离出风口中心长度1 m处．测试信号经过B&K 2669前置放大器放大后用B&K 3560B声学测量仪来采集，采集信号通过B&K 7700软件系统进行处理．线性声压级采用1／24倍频程来测量，采集和分析的频率范围为19．7～10 144．9 Hz．实验前用B&K 4231声压校准器对声压传感器进行了标定，校准器在频率为1 kHz提供了声压级为94 dB的校准信号．实验中，用AFC_11003型单相输入、输出稳压电源来调节电机转速并记录电机输入功率，用LutronD，r-2234B手持式转速仪测量风机转速．图3是原风机(圆形集流器风机)进、出口全开状态下Q、刁以及A计权声压级“随转速的变化曲线．变转速工况下Q的变化范围为520～836 m3／h，叩的变化范围为7．3％～15％，厶的变化范围为44．1～56．6 dB．(2)实验仪器误差．Lutron DIT-2234B仪器精度为O．05％；差压变送器量程为一200～800 Pa，测量精度为O．2％，差压变送器信号经过精度为o．1％的数字调节器和精度为o．3％的混合记录仪传输到计算机；风机性能实验台的重复性精度为±1％；功率表测量精度为0．3％；B&K 4145 1in声压传感器测量精度为±O．2皿