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CN104612990B - 一种轴流式风机风墙 - Google Patents

一种轴流式风机风墙 Download PDF

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CN104612990B CN201510050175.8A CN201510050175A CN104612990B CN 104612990 B CN104612990 B CN 104612990B CN 201510050175 A CN201510050175 A CN 201510050175A CN 104612990 B CN104612990 B CN 104612990B
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朱玲玲
陈兴
窦华书
杨徽
张帆
张一帆
李哲弘
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F04D25/166—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows using fans

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轴流式风机风墙，包括直径为D的轴流式风机，轴流式风机风墙还包括有：2～3组风机组，各风机组由若干轴流式风机组成，同一风机组内各轴流式风机的叶轮轴相邻且相互平行布置；同一风机组内各叶轮轴位于同一平面上，该平面为组基面；两相邻风机组的组基面间呈7～13°夹角设置，且其中一风机组内各轴流式风机按顺序依次与另一风机组内各轴流式风机一一对应，该两相对应的轴流式风机的中心距离为X，1.8D≤X≤2.5D。通过多个小型轴流式风机集合呈一个组，再通过多组配合形成一个完整的风墙，由此等同于单个大型轴流式风机的输出气流。两相邻风机组间呈夹角设置，不仅有效避免相邻风机组间的气流干涉，而且气流稳定，额定工况效率提高。

Description

一种轴流式风机风墙
技术领域
本发明涉及一种风墙，尤其是一种轴流式风机风墙。
背景技术
轴流式风机因其气流特点而具有广泛的应用范围，主要应用于电风扇、空调外机风扇、轴流风洞等系统中。目前，轴流风洞内通过大型轴流式风机来提供气流动力，从而在风洞内形成大流量轴向气流，以期满足相应实验的需要。在轴流式风机因其风量大、静压小的特点而备受青睐的同时，也因其启动电流高，额定工况效率低而导致能耗成本居高不下。
一般低速风洞的功率很大，中型风洞则达一千千瓦以上，大型风洞可达几千千瓦甚至上万千瓦。因此风洞中轴流式风机的效率必须很高，否则能量损失太大。经试验获知，在同等输出风量的前提下，多个小型轴流式风机组合的额定工况效率高于单个大型轴流式风机的额定工况效率。为此，部分厂家或实验室通过将多个小型轴流式风机平行安装的方式组成风墙，从而在流量不变的前提下提高额定工况效率，并降低能耗成本。但是，由于轴流式风机的输出气流为涡流，而根据风的流体特性，两相邻的平行涡流间会产生相互干涉，并形成涡脱落，不仅扰乱正常的气流流动，而且无法达到如单个大型轴流式风机那样的气流效果。
在流体力学领域，CFX流体动力学模拟软件是英国AEA Technology公司为解决工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX可获得精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性，因此被直接应用于流体动力模型的模拟运算中。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种与单个大型轴流式风机气流效果等同，且气流稳定，额定工况效率高的轴流式风机风墙。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轴流式风机风墙，包括出风口直径为D的轴流式风机，轴流式风机风墙还包括有：
2～3组风机组，各风机组由若干轴流式风机组成，同一风机组内各轴流式风机的叶轮轴相邻且相互平行布置；
同一风机组内各叶轮轴位于同一平面上，该平面为组基面；
两相邻风机组的组基面间出风口相分离、且呈7～13°夹角设置，且其中一风机组内各轴流式风机按顺序依次与另一风机组内各轴流式风机一一对应，该两相对应的轴流式风机的中心距离为两轴流式风机叶轮中心的距离，该中心距离为X，1.8D≤X≤2.5D。
本发明的有益效果是：通过多个小型轴流式风机集合呈一个组，再通过多组配合形成一个完整的风墙，由此等同于单个大型轴流式风机的输出气流。两相对应的轴流式风机的中心距离指的是两轴流式风机叶轮中心（叶轮轴中心）的距离。两相邻风机组间呈5～15°夹角设置，不仅有效避免相邻风机组间的气流干涉，防止涡脱落的产生，而且气流稳定，额定工况效率高。两相邻风机组间一一对应的轴流式风机的中心距离为X，该X的距离过宽和过窄都将会影响风墙整体的气流输出，影响额定工况效率。
优选设置为，两相邻风机组的组基面间呈11°夹角设置。
进一步优选设置为，两相邻风机组间一一对应的轴流式风机的中心距离X为1.8D。
进一步优选设置为：风机组数量为3组，各风机组均由3个轴流式风机组成。
再进一步优选设置为：同一风机组内各风机的出风口均位于同一平面上。
附图说明
图1为本发明实施例的主视图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例一：如图1、2所示，本实施例包括3组风机组1，各组风机组1由3个直径为D的轴流式风机11组成，同一风机组1内各轴流式风机11的叶轮轴111相邻且相互平行布置；同一风机组1内各叶轮轴111位于同一平面上，该平面命名为组基面a；两相邻风机组1的组基面a间呈11°夹角设置。在两相邻风机组1内，其中一风机组1内各轴流式风机按顺序依次与另一风机组1内各轴流式风机一一对应，且两相邻风机组1间一一对应的轴流式风机11的中心距离为1.8D。（D为80cm，下同）
通过CFX流体动力学模拟软件，本实施例在流量为103m3/h，全压为804Pa时，获得最优的额定工况效率为84%。上述测试结果均为三次模拟后所取的平均值，本说明书所涉及的所有数值结果均为平均值，且同一测试中各数值偏差在±5范围内。
实施例二：与实施例一的区别仅在于，两相邻风机组1的组基面a间呈7°夹角设置。
通过CFX流体动力学模拟软件，本实施例在流量为103m3/h，全压为823Pa时，获得最优的额定工况效率为86%。
实施例三：与实施例一的区别仅在于，两相邻风机组1的组基面a间呈13°夹角设置。
通过CFX流体动力学模拟软件，本实施例在流量为103m3/h，全压为833Pa时，获得最优的额定工况效率为85%。
实施例四：与实施例一的区别仅在于，两相邻风机组1间一一对应的轴流式风机11的中心距离为2.0D。
通过CFX流体动力学模拟软件，本实施例在流量为103m3/h，全压为795Pa时，获得最优的额定工况效率为83%。
实施例五：与实施例一的区别仅在于，两相邻风机组1间一一对应的轴流式风机11的中心距离为2.5D。
通过CFX流体动力学模拟软件，本实施例在流量为103m3/h，全压为803Pa时，获得最优的额定工况效率为83%。
相对于传统模型下，两相邻风机组1的组基面a间相互平行设置，且两相邻风机组1间一一对应的轴流式风机11的中心距离为1.8D时，两相邻风机组1的出风气流将会相互干扰影响，导致风墙额定工况效率低下。通过CFX流体动力学模拟软件，则可以定量地发现传统模型下，流量为103m3/h，全压为774Pa时，获得最优的额定工况效率为81%。
本发明中，通过多个小型轴流式风机11集合呈一个组，再通过多组配合形成一个完整的风墙，由此等同于单个大型轴流式风机的输出气流。两相邻风机组1间呈夹角设置，不仅有效避免相邻风机组1间的气流干涉，防止涡脱落的产生，而且气流稳定，额定工况效率提高了约3～5%，特别是对于中型甚至大型无蜗壳离心风机而言，约3～5%的提高就能为本发明带来极其显著的经济效益。

Claims (5)

1.一种轴流式风机风墙，包括出风口直径为D的轴流式风机，其特征是，轴流式风机风墙还包括有：
2～3组风机组，各风机组由若干轴流式风机组成，同一风机组内各轴流式风机的叶轮轴相邻且相互平行布置；
同一风机组内各叶轮轴位于同一平面上，该平面为组基面；
两相邻风机组的组基面间出风口相分离、且呈7～13°夹角设置，且其中一风机组内各轴流式风机按顺序依次与另一风机组内各轴流式风机一一对应，该两相对应的轴流式风机的中心距离为两轴流式风机叶轮中心的距离，该中心距离为X，1.8D≤X≤2.5D。
2.根据权利要求1所述的轴流式风机风墙，其特征是：两相邻风机组的组基面间呈11°夹角设置。
3.根据权利要求1或2所述的轴流式风机风墙，其特征是：两相邻风机组间一一对应的轴流式风机的中心距离X为1.8D。
4.根据权利要求3所述的轴流式风机风墙，其特征是：所述风机组数量为3组，各风机组均由3个轴流式风机组成。
5.根据权利要求1所述的轴流式风机风墙，其特征是：同一风机组内各风机的出风口均位于同一平面上。
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