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空调用开式轴流风机性能试验研究

王 军 成 超 / 华中科技大学能源学院    

 

摘要:针对国内各大主流空调企业室外用开式轴流风机的发展趋势,结合Z401系列不同结构叶轮,系统地进行性能试验,详细给出了性能试验的原理,并给出测试得到的外部性能。试验结果显示开式叶轮在根部结构与后缘结构的变化,对整机的性能影响很大。为后期风机叶片优化方向提供依据。

关键词 :轴流式通风机;试验研究;优化

中图分类号: TH432.1    文献标识码: B

The Test Research on Performance of Opened Axial-flow Fans for Air-conditioner

Abstract: According to the opened axial-flow fan’s developing trend in the field of air-conditioning, a performance test based on the impellers in Z401 series had been carried out. The principle of the performance test and the external performance are presented in detail in this paper. The test result shows that the variations of the foot edges and the leading edges structure of the opened impeller affect the blade performance apparently. This test also provides a new proof for fan’s further optimization research.

Key words axial-flow fan; test research; optimization

0  引言

  空调用轴流风机是室外机换热的关键部件,其叶轮结构设计得好坏直接影响整机的性能与节能降噪效果。近十年来,国内各大空调企业技术研发人员十分重视室外轴流风机的开发研究,在风机的内流与外部性能方面取得了较多的成果。但由于室外风机半开式的结构特点,使得叶片的扭曲与弯掠规律存在差异,至今没形成完整的设计系统。传统的轴流设计一般借助工程轴流风机设计的方法可以完成[1-3],但对于开式风扇设计,性能并不很理想,CFD优化方法的发展[4],为开式风扇结构优化提供了条件。因此,结合Z401近年来在结构优化发展形成的特点,开展外部性能试验的研究对比分析,对叶片后缘不同结构上进行性能试验对比,旨在为降噪寻求后期结构优化方向与趋势,并积累性能试验依据。

1  试验研究模型   

     空调风机的性能取决于风机结构,气流绕轴流风机叶片的流动是一个复杂的空间三维流动。通过对已有基本叶片进行局部优化并进行试验研究,以改善风机性能。由欧拉方程得到叶轮叶栅传给单位质量气体的功与通风机全压升成正比。从理论上改善风机做功能力的途径有4条:(1)增加圆周速度u;(2)选择合适的气流转折角(气流转折角过大,会引起效率下降);(3)增加轴向速度CZ,但是应限制在CZ≤40m/s;(4)改变叶片表面结构。

  本测试用目前采用最多的Z400左右的3种结构的叶轮,主要针对原弯掠Z401图1a,发展成在叶轮后缘开缺口或开锯齿口(图1b、c)。图1a、b、c其结构上的主要差异在叶片数目、直径、轮毂比不变时,其后缘结构型式不同。

  优化方案的出发点是通过改善叶轮前沿部分来改善气流入流状态,改变叶片表面边界层分布,从而改善叶轮整体性能。


2  试验装置及性能数据采集

  试验装置根据GB/T1236-2000[5]A型试验装置(出口侧试验风室)进行建设,风室中采用多喷嘴测定流量,通过在性能试验台进行风机试验。制作试验方案风机,在试验台上通过试验系统自动采集流量、进出口压力等相关试验数据[2]

3  性能试验结果对比分析

3.1  试验曲线处理方法

  对每一测试方案,在转速不变时,采集6个不同工况点的参数,形成Q-p试验数据表格,利用exelse形成试验数据表格,并为对比方便,将3种方案同一转速下的不同工况参数整理在同一的表格文件中。直接导入试验数据处理软件,形成特性曲线结果。

3.2  不同转速下性能结果

  试验采用国内先进综合性能试验平台对原始叶轮、缺口叶轮及锯齿边叶轮3种叶轮模型进行性能检测。通过对不同叶轮在转速700r/min、800r/min、900r/min下的性能进行试验,通过调节流量来改变工况,以此对比不同叶轮的性能指标。图2为对所采集的数据进行对比分析,用ORIGIN数据处理软件得到3种方案在不同转速下的特性性能曲线。其中图2a、b、c分别为3种不同叶轮在转速700r/min、800r/min、900r/min下的压力流量特性曲线。

       

3.3 试验结果分析

  由图 2 试验性能对比曲线可看出:

  (1)改进的叶轮在小流量工况下性能稍差于原始叶轮,而在额定工况以上表现出了很好的适应性,扩大了稳定工作区域;

  (2)针对风机一般工作流量大的特点,两种改进有效地优化了风机做功能力。

4  结论

  (1)开式结构轴流风机的叶片结构改进对性能影响较大,后缘结构上的不同,能够带来一定的降噪效果。

  (2)3种结构的试验结果显示,空调风机的叶片改型能够改善工作区间,在大流量范围内缓解了因流量增大而引起压力快速下降所造成的有效功率下降的问题,扩大了风机稳定工作范围。在小流量下优化的成果不明显,有待进一步改善风扇在小流量下的工作状态。

参 考 文 献

[1] 吴玉林,等.通风机和压缩机[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2] 吴秉礼,高延福.电站空冷风机技术评述[J].风机技术,2006(1):12-14,28.

[3] 李庆宜.通风机[M].北京:机械工业出版社,1981.

[4] 王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社,2004.

[5] GB/T1236-2000工业通风机 用标准化风道进行性能试验[S].

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  评论人:mlyfwuda   打分:85 分  发表时间:2011-4-6 12:04:42
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  评论人:mhxsnkeizvo   打分:85 分  发表时间:2010-7-18 0:09:21
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