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蝸殼優(yōu)化對通風機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響

蝸殼是離心風機金屬葉輪的重要組成部分。它可以通過導流與擴大壓力來提高離心風機的效率。蝸殼入口氣流由于受到蝸殼流動不對稱的影響，導致分布不均的現(xiàn)象發(fā)生。這種分布不均勻的現(xiàn)象會直接堵塞葉輪出口，從而使葉輪發(fā)生周期性的加速或減速，進而降低離心風機的工作效率，縮小了通風機工作的范圍，影響了金屬葉輪的平穩(wěn)運行。因此在蝸殼的優(yōu)化設計過程中必須將蝸殼寬度對流場的影響考慮在內(nèi)，合理設計外殼的寬度，降低對流場的影響。從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行。

電機優(yōu)化對通風機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響吸油煙機、空調(diào)系統(tǒng)等設備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會使用內(nèi)藏電動機設備。內(nèi)藏電動機的長度、頭部傾角等在一定程度上影響著風機性能和噪音。對內(nèi)藏電動機的形狀設計不當會增加金屬葉輪內(nèi)部的流動損失，從而導致噪聲增大，離心風機性能降低。電動機的軸向長度和氣流的排擠率呈正相關的關系。葉輪進口處的流道變窄會使前盤處脫流區(qū)域變大，從而導致金屬葉輪內(nèi)部損失增加。因此，在設計電機形狀時，應充分考慮電機形狀對葉輪內(nèi)部流動的影響，從而提高金屬葉輪的穩(wěn)定性，確保離心風機的性能。

本文以通風機為研究對象，對4 種組合方式的消聲蝸殼進行了試驗測量，研究了每一種組合的降噪效果及對風機氣動性能的影響。試驗在符合ISO3745 標準的半消聲室中進行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100 Hz，本底噪聲為26 dB( A) 。試驗裝置和測試系統(tǒng)按照國家標準GB/T1236－2000《工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗》和GB/T2888－91《通風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》的要求設計、制造、測試。通風機進氣口端連接符合GB/T 1236 規(guī)定的風機性能試驗進氣試驗裝置。使用智能壓力風速風量儀測出PL3 位置的靜壓和PL5 處的流量壓差，然后再根據(jù)其他測量的數(shù)據(jù)算出風機全壓和靜壓試驗裝置。

試驗采用進口堵片方式調(diào)節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8 個工況點，分別測試每個工況點的風機流量、壓力、功耗和噪聲。后計算風機標況下流量、全壓、全壓效率、總A 聲級。本試驗風機的結構簡圖，在風機蝸板和前后蓋板上可分別固定穿孔鋼板，穿孔板與蝸殼本體之間形成10 mm 的空腔，空腔內(nèi)填充超細玻璃棉，形成消聲蝸殼。以此形成4 種消聲蝸殼組合: A 組合，周向蝸板有消聲層;B 組合，蝸殼后蓋板有消聲層; C 組合，周向蝸板和后蓋板有消聲層; D 組合，周向蝸板和前蓋板有消聲層。選用的穿孔板采用板厚1 mm，孔徑6 mm，穿孔率約為22%。各種加裝吸聲結構組合，風機蝸殼內(nèi)部的通流結構尺寸和原風機一致。

消聲蝸殼對通風機氣動性能的影響原風機與不同消聲組合試驗所得的氣動性能對比如圖3 所示。試驗結果表明: 由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力，導致加裝穿孔板后的風機壓力和效率在整個測試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。4種消聲組合方式的壓力損失并不相同，當額定轉(zhuǎn)速為3 800 r /min，在設計工況下，A 組合改進風機全壓降低了約16．0 Pa，效率下降了約1．28%; B 組合改進風機全壓降低了約5．0 Pa，通風機效率下降了約0．9%; C 組合改進風機全壓降低了約36．8 Pa，效率下降了約3．18%; D 組合改進風機全壓降低了約45．8 Pa，效率下降了約3．28%。

主要由于安裝穿孔板的面積不同，導致不同消聲組合方式的摩擦損失不同。B 組合即只在風機后蓋板上安裝穿孔板，風機壓力損失小。不同工況下，風機壓力和效率損失也不相同，在設計工況及偏大流量工況下，通風機壓力和效率損失較大，效率也同步降低。主要原因是大流量工況下，蝸殼內(nèi)部氣流速度較高，氣流與穿孔板之間的摩擦損失增加。消聲蝸殼為A 組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。可以看出，不同工況下，A 型消聲蝸殼的降噪效果不同，通風機在額定工況點附近，降噪效果好; 在大流量工況下，降噪效果變差，這主要因為大流量情況下，蝸殼內(nèi)氣體流速較大，而氣體流速對吸聲材料的吸聲效果影響很大; 在小流量工況下，風機流動惡化，風機振動較大，導致振動噪聲很大以致降噪效果反而變差。與原風機相比，在額定工況點A 聲級降低約4．5 dB( A) ，在大流量工況下，A 聲級降低約3．6 dB( A) ，在小流量工況下，A 聲級降低約1．9 dB( A) 。