设计一带后整流器的轴流风机,ψ=0.2,φ'=0.5,如果截面的冲角是5°,叶片角度&bea;1是多少? 解：ψ=0.2=&ho;ucu/（0.5&ho;u2）=2cu/u     cu=0.1u     φ'=0.5=c/u  c=0.5u    &bea;1-a=an-1{c（u-0.5cu）}       =an-1{0.5u（u-0.05u）}         =27.8°  &bea;=（&bea;-a）+a=27.8°+5°=32.8°  

   通风机在输送含有大量粗粒子的空气时给设计带来一系列的严重问题。其中防止粒子粘附于叶轮上是产个相当重要的间题,同时,还必需设法使叶轮的磨损降低到最小。已设计出了满足这些要求的特殊轴流叶轮和离心叶轮。    大约在30或40年前,大都是采用叶片很陡,出口角往往是90的离心式叶轮。叶片出口角取90,则有可能防止粒子的附。不过其效率就不得不降低至约60~70%。这时,具有机翼型叶片,效率高达80%的轴流式通风机业已设计成功曾试图将这种型式的通风机用于输送含有大量粒子的气体中。不幸的是,它的磨损是如此之大,以至在抽风机中根本无法使用。它的磨损正好发生在机翼型叶片上那些对机翼空气动力特性起着决定性作用的部位,即在机翼吸入面的前部,这表明这种通风机的效率将剧烈地下降。往往这种通风机的效率在使用了几天以后即会降低。    改进这种通风机导出了一种完全新型的轴流式通风机设计,即所谓的子年加速轴流式通风机。这种通风机的子午面积沿气流方向逐渐变小。而且由于其加速气流的关系,叶片流道可不用机翼型而用薄板来构成。虽然如此,它的效率却达到了80%或更高些。更重要的是,不可避免的磨损并没有使其效率降低。以后即出现了两种型式的轴流式通风机。一种是由席希特研制的等压型轴流式通风机另一种是不等压型轴流式通风机[17)。过去,几乎完全采用这两种型式的通风机。然而,大约在40年前出现了一种效率高达90%的离心式通风机。因此人们也试图将这些新型的通风机应用于排风(1)。但是,试验开始后不久即发现了很严重的运转问题。通风机产生很大的振动,以致不得不停车。检査通风机后发现,在叶片的非工作面上沉积了很厚的一层灰尘粒子从而大大地减小了叶片流道间的空间。当通风机运转时,这些粒子会突然从叶片上飞逸,因此造成了通风机的振动和不稳定性。这样,通风机就不得不停车。为了克服这一同题,最初的办法是采用一个小的拉伐尔喷管,喷管靠压缩空气吹气,并且每隔一定的时间沿整个叶片宽度来回慢慢地移动。   图109d示出了这种装置。沉积在叶片上的灰尘粒子层就好象是被金属刀具切割掉那样被吹除。根据所输送气体中粒子的性质可以每隔几天或一星期吹除一次。某些这样的装置现今仍在满意地运转。但是,这一问题的合理解決办法应该是采用径向叶片的通风机,这样就不会有粒子粘附在叶片上。这种通风机将达到最大可能高的效率和最小的磨损。 粒子的直径在设计时是一个重要的因素。试验指出,只有非常微小的粒子才粘附在叶片上。粒子在进入叶轮和在叶片流道中流动时被分离成两股气流。由于在进入叶轮时有一个90°的转弯,所以较大的粒子将冲撞在叶轮的后盘上,而后即沿着后盘流动。但较小的子被较早地带着转动,并由向着叶轮后盘流动的较大粒子中分离出来。图10a示出了这种情况。这里要指出粒子 入叶轮以后,管道对固体粒子不再起抽吸作用。粒了将或多或少地弹跳于叶片的工作面上,并且还会反弹回来或继续着滑动或滚着过去。这种分离情况如图110a所示。其中较大的粒子直接沿叶片的工作面流动,而非常微小的粒子则沿非工作面滑动。微小拉子粘附作用的解释是由素流和摩擦的研究结果得出的。这些研究所得到的许多重要结果之一是：一块完全浸没在液体中的平板,它的粗糙度只有在悬浮于液体中的粒子超过了一定的尺度时方オ起较大的作用。其解释是这样的,即使在素流情况下也会产生一层很的层流平面层,即层流边界层。在该边界层内的任何形式之粗糙度均会被其平滑地铺平,从而不会引起层流的横向力增加。这些力的数值可以相当准确地确定,并可由下式计算出：                   Wk/v≈100 式中：               W——自由流体的速度               k——不会产生水力粗度时的粒子尺寸 于是在边界层中的粒子尺寸就可以按自由流体的速度来确定。除此以外,各种材料的平均粗糙度还与材料的加工过程有关。对一般轧制的钢板,其平均的凹凸度大约是0.05~0.12毫米,即50~120μ。 以下我们按相对速度为25米/秒进行计算。由此得到圆周速度为其2倍,即约50米/秒。这样,据上述公式即得到 k=100v/W=100x15x10-8/25x106μ=60μ 由此看出,粗糙度在60μ范固内将不会产生大的影响,事实上,粘附于叶片非工作面上的粒子,在大多数情况下它的尺寸均小于60μ。所以这些小粒子就可能沉积在钢板制造的叶片表面的凹坑中。在这种情况下,这些粒子是处于边界层内而不会暴露于气流中。现在,我们来分析这种粒子的情况。 图110b示出了在这种情况下的一个小粒子。作用于粒子上的离心力由法向力N和切向力T组成。根我们所熟知的摩擦定律,如果&bea;角大于粒子和壁间的摩擦角,则粒子将发生滑动。这就是说,叶片角必须略大于摩擦角。图110c简单地示出了较大粒子的情形。很明显,粒子受到速度W的影响,面W取决于边界层的厚度。作用在粒子上的力为离心力z和阻力W。它们的合力R向圆周速度的反方向偏了一个很小的角度△&bea;。这就表示摩擦角应该增加一个△&bea;角,或如果摩擦角为&bea;时,这些粒子应该已经开始滑动了。图110示出了以下的关系式：             △&bea;=Wcos&bea;/Z 和前面一样,我们假设该处速度为25米/秒,粒子直径为2毫米,并再假设阻力的二次方定律。此外再假设阻为系数ξ=0.5,该处叶片的弯曲半径=1米。如果用d表示粒子的直径,利用这些数值即可得到以下的经验结果: