Các điều kiện thường được đưa ra khi thiết kế quạt ly tâm là: lưu lượng thể tích, áp suất đầy đủ, môi trường làm việc và mật độ của nó (hoặc nhiệt độ môi trường làm việc), và đôi khi các yêu cầu về cấu trúc và các yêu cầu đặc biệt, v.v.
Hầu hết các yêu cầu đối với thiết kế quạt ly tâm là: để đáp ứng lưu lượng và áp suất cần thiết, điểm điều kiện làm việc phải ở gần điểm tỷ lệ; Giá trị tỉ lệ phải lớn một chút, đường cong hiệu quả bằng phẳng; Phạm vi làm việc ổn định của đường cong áp suất rộng; Cấu trúc quạt đơn giản và công nghệ tốt; Lựa chọn vật liệu và phụ kiện thuận tiện; Có đủ sức mạnh, độ cứng, làm việc an toàn *; Hoạt động ổn định, tiếng ồn thấp; Hiệu suất điều chỉnh tốt, khả năng thích ứng làm việc mạnh mẽ; Kích thước quạt càng nhỏ càng tốt và trọng lượng nhẹ; Dễ vận hành và bảo trì, tháo dỡ và vận chuyển rất đơn giản và dễ dàng.
Tuy nhiên, đồng thời đáp ứng toàn bộ yêu cầu trên, nói chung là không thể. Giữa hiệu suất khí nén và cấu trúc (sức mạnh, công nghệ) thường có mâu thuẫn, thường phải nắm bắt các mâu thuẫn chính để giải quyết. Điều này đòi hỏi người thiết kế phải lựa chọn phương án thiết kế hợp lý để giải quyết mâu thuẫn chính. Ví dụ: với việc sử dụng quạt khác nhau, các yêu cầu không giống nhau, chẳng hạn như các tòa nhà công cộng sử dụng quạt thường được sử dụng để thông gió và trao đổi khí, yêu cầu chung quan trọng là tiếng ồn thấp, quạt ly tâm đa cánh có đặc điểm này; Và quạt ly tâm yêu cầu lưu lượng lớn thường là loại hút đôi; Đối với một số quạt ly tâm áp suất cao, tốc độ quay thấp hơn, tỷ lệ tổn thất rò rỉ của chúng nói chung là lớn.
Lựa chọn một số phương án quan trọng khi thiết kế quạt ly tâm:
(1) Lựa chọn hợp lý của loại cánh quạt: quạt thông thường ở tốc độ quay nhất định, hệ số áp suất của cánh quạt phía sau nhỏ hơn Ψt, sau đó đường kính cánh quạt lớn hơn, trong khi hiệu quả của nó cao hơn; Ngược lại với bánh công tác phía trước.
(2) Lựa chọn chế độ truyền quạt: chẳng hạn như chế độ truyền là A, D và F ba, sau đó tốc độ quạt và tốc độ động cơ điện là như nhau; Trong khi B, C và E ba là tốc độ thay đổi, tốc độ quạt có thể được lựa chọn linh hoạt khi thiết kế. Nói chung, quạt nhỏ được sử dụng rộng rãi với truyền động A kết nối trực tiếp với động cơ điện, đối với quạt lớn, đôi khi ổ đĩa vành đai không thoải mái, chủ yếu là ổ D và F.
Đối với nhiệt độ cao và điều kiện bụi, chế độ truyền cũng xem xét các vấn đề bảo vệ và làm mát của động cơ điện, ổ trục.
(3) Lựa chọn kích thước tổng thể xoắn ốc: kích thước tổng thể xoắn ốc nên càng nhỏ càng tốt. Đối với quạt quay số tỷ lệ cao, có thể sử dụng hình dạng xoắn ốc rút ngắn, và thường chọn hình dạng xoắn ốc tiêu chuẩn cho quạt quay số tỷ lệ thấp. Đôi khi để giảm kích thước volute, tốc độ đầu ra của volute lớn hơn sơ đồ tốc độ đầu vào của quạt có thể được lựa chọn, tại thời điểm này, bộ khuếch đại đầu ra được sử dụng để tăng giá trị áp suất tĩnh của nó.
(4) Chọn góc đầu ra của lưỡi dao: Góc đầu ra của lưỡi dao là một trong những thông số hình học chính được chọn đầu tiên khi thiết kế. Để thuận tiện cho việc áp dụng, chúng tôi phân loại các lưỡi dao như: lưỡi cong phía sau mạnh mẽ (loại bơm nước), lưỡi vòng cung cong phía sau, lưỡi thẳng cong phía sau, lưỡi cánh cong phía sau; Lưỡi thoát xuyên tâm, lưỡi thẳng xuyên tâm; Cánh cong phía trước, cánh cong phía trước mạnh (cánh nhiều cánh). Bảng 1 liệt kê phạm vi gần đúng của góc thoát của các cánh quạt thuộc các loại cánh quạt này trong quạt ly tâm.
(5) Lựa chọn số cánh quạt: Trong quạt ly tâm, tăng số cánh quạt có thể cải thiện áp suất lý thuyết của cánh quạt, vì nó có thể làm giảm tác động của dòng xoáy tương đối (tức là tăng giá trị K). Tuy nhiên, sự gia tăng số lượng cánh quạt sẽ làm tăng tổn thất ma sát của kênh cánh quạt, tổn thất này sẽ làm giảm áp suất thực tế của quạt và tăng tiêu thụ năng lượng. Bởi vậy, đối với mỗi một loại bánh công tác, tồn tại một số lượng phiến lá tốt. Xác định cụ thể số lượng phiến lá, đôi khi cần căn cứ vào kinh nghiệm của người thiết kế mà định ra. Theo tình hình ứng dụng hiện tại của Trung Quốc, phạm vi lựa chọn số lưỡi dao được đề xuất trong Bảng 2.
(6) Lựa chọn hệ số áp suất đầy đủ Ψt: Khi thiết kế quạt ly tâm, áp suất thực tế luôn được đưa ra trước. Tại thời điểm này, bạn cần chọn hệ số áp suất đầy đủ Ψt, và phạm vi lựa chọn chung của hệ số áp suất đầy đủ có thể được tham khảo trong Bảng 3.
(7) Xác định kích thước hình học chính của đầu vào và đầu ra của cánh quạt ly tâm: Kích thước chính của cánh quạt được thể hiện trong Hình 1. Cánh quạt là yếu tố truyền năng lượng khí của quạt, vì vậy thiết kế của nó ảnh hưởng rất lớn đến quạt; Cho dù cấu trúc chính của cánh quạt có thể được xác định chính xác hay không, nó đóng một vai trò quan trọng trong các thông số hiệu suất của quạt. Nó bao gồm công nghệ then chốt của thiết kế quạt ly tâm - thiết kế cánh quạt. Mà khâu thiết kế then chốt của phiến lá chính là làm thế nào xác định góc đầu ra của phiến lá β 2A.
Phân tích thiết kế các công nghệ chính
Khi thiết kế quạt ly tâm, điều quan trọng là nắm vững việc xác định góc đầu ra của cánh quạt β 2A.
Theo góc đầu ra của lưỡi dao β 2A, lưỡi dao có thể được chia thành ba loại, đó là lưỡi dao uốn phía sau (β 2A<90 ℃), lưỡi dao hướng tâm (β 2A=90 ℃) và lưỡi dao uốn phía trước (β 2A>90 ℃).
Ba loại cánh quạt kiểu cánh quạt, hiện nay đều được ứng dụng trong thiết kế quạt. Các tính năng của cánh quạt lưỡi cong phía trước là trọng lượng kích thước nhỏ, giá rẻ, và cánh quạt lưỡi cong phía sau có thể nâng tỷ lệ, tiết kiệm năng lượng. Vì vậy, trong các quạt sản xuất hiện đại, đặc biệt là các quạt lớn có công suất lớn nhất sử dụng lưỡi cong phía sau.
Hiệu quả của quạt lưỡi cong phía trước hiện đại, đã được cải thiện đáng kể so với các sản phẩm cũ, vì vậy nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong các dịp áp suất cao hoặc áp suất thấp.
Lưỡi xuất khẩu xuyên tâm không còn được sử dụng phổ biến ở Trung Quốc, và trong một số quạt yêu cầu chống mài mòn và chống ăn mòn, lưỡi thẳng xuất khẩu xuyên tâm thường được sử dụng.
Khi thiết kế cánh quạt ly tâm cũng phải tính đến tốc độ quay cụ thể và loại lưỡi dao tồn tại một mối quan hệ nhất định (ví dụ: Bảng 4), do đó, trong khi xác định góc đầu ra của lưỡi dao, cần phải xem xét toàn diện ảnh hưởng của ba loại lưỡi dao đối với áp suất, kích thước xuyên tâm và hiệu quả, sau đó tổng hợp lại các bảng 1 và 4 để xác định.
Xác định chính xác góc đầu ra của cánh quạt ly tâm β 2A sẽ đặt nền tảng vững chắc cho việc xác định các kích thước hình học chính khác của cánh quạt, do đó đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất của toàn bộ quạt ly tâm.