摘要：离心式风机是一种流体机械，广泛应用于工业、农业、能源等各个领域，是电力生产中主要耗能设备之一。引风机不仅在工业生产的各个领域有着较为宽广的发展前景，在日常生活中也有着广泛的应用，在我国的基础设施建设中更是发挥着重要作用。引风机是依靠叶轮的转动在风机内部形成负压，将外界气体吸入并经叶轮流道和蜗壳排出风机的一种比较精密的运转机械。
经过合理的设计可以我们能够提升风机的工作效率，本次设计通过对流量为30000m3/h，全压为2400Pa的离心式引风机的理论设计和校核，对引风机选型、相似设计、材料选择和强度校核进行设计，最终设计出一台合格的引风机，能够对风机行业提供一定的参考意义。 关键词：引风机 相似原理 设计
第一章 设计原理综述
根据引风机气体流动方向的不同，引风机可以分为离心式、轴流式、斜流式等类型。离心
式引风机行业存在着巨大的潜在市场，早在建国初期我国就开始自行研究制造引风机，经过几十年的技术改革和材料进步，引风机不断更新换代，在工业等各个领域发挥着重要的作用。离心式引风机中的在离心力的作用下，先是轴向流动，在进入风机叶轮后，气流改为径向流动。
本次设计利用无因次参数进行引风机的相似设计选型。无因次的参数去掉了各种计量单位的物理性质，对每一种型式的离心式引风机，仅有一组无因次性能曲线，所以使用起来方便。在确定性能参数时，根据国家电力公司的规定，考虑了一定的富裕量，在选型时应多选取几种类型的风机进行效率，功率，性能，结构等方面的比较，择优选取其中的一种，最后对其主要零件进行强度校核[1]。 第二章 离心式引风机选型
2.1 引风机选型概述
2.1.1 引风机选型原则
选型的主要内容是确定风机的型号、转速、规格等。具体来说，主要原则如下：
1、选用后曲式叶片。后曲式叶片做功能力小，动能减小，动能转变为压力能在结构上较为简单，损失小，级效率高； 2、蜗壳外形尺寸应尽可能小；
3、采取后弯式叶片，后弯式叶片流道效率高，流动效率高，性能稳定，产生的总压头较小，静压头在总压头中所占份额较大，流道能量损失小，效率较高；
4、风机噪声要低；
5、对于有特殊要求的风机，除上述要求外，还应尽可能满足其他方面的要求。
2.2 引风机选型设计
2.2.1设计初参数给定
设计离心式引风机时，所涉及到的初参数流量、全压由设计要求给定；进气温度、当地大气压力视为引风机运行已知参数；风机转速从初选得到，计算完转子临界转速后，在初选择工作转速保证偏离临界转速在一定的范围内时候，即能够满足通风机安全运行后，确定其工作转速。
（1）通风机内流动介质空气密度：（已知）;
（2）流量:=30000（设计要求给定）;
（3）全压:= 2400（设计要求给定）;
（4）风机入口初温度：=180（已知）;
（5）风机转速：=1450（初选）;
（6）当地大气压力：（已知）.
2.2.2 参数换算
由于风机设计规范中的工作参数是按标准入口状态确定的，而风机实际工作参数和大气条件却会随着当地条件而不同而改变，因此在选型之前应该将实际参数换算为标准参数，即将参数转换为风机进口温度180、大气压力760mmHg状态下的参数[2]。
（1）流量换算:=30000==8.333 （2-1）
（2）全压换算：
标准状态下=
=
（2-2）（3）取流过通风机空气密度:
2.2.3 计算比转速并选择风机型号
(1)计算比转速:
由公式:
所以引风机选型时由取整并选择常用经验取 =66,查《风机产品样本（上册）》,选择4-68型风机的无因次性能参数：
（全压系数）=0.450；（流量系数）=0.202；（效率）=90。
第三章 由相似原理对引风机气动计算和结构设计
3.1由相似原理对引风机主要部件尺寸确定
同一系列，一定转速下的引风机的无因次性能特性曲线，可利用相似原理绘制出。这种特性曲线适用于在不同转速下工作的同类型的系列引风机中[4]。我已经选定模型Y6-48型离心式引风机，接下来通过查Y4-68型引风机的空气动力学略图来确定各部件的几何尺寸比例，再将该几何尺寸按比例得到所求的的几何尺寸,即得到所设计引风机部件的几何尺寸。
3.1.1 引风机气动计算
由无因次参数得：
所以取叶轮外径
计算得到叶轮速度
引风机轴功率
3.1.2 确定引风机主要部件尺寸
引风机相似设计就是利用相似理论。在比转速相等的引风机产品中，所有机号不同的引风机都是按相似方法设计的，所以它们不仅各部件尺寸满足几何相似，而且无因次性能曲线也是相同的。所以可以根据相似定理，以叶轮外径为特征尺寸，推出该引风机其他部件数据[10]：
依次即得到引风机所有尺寸与其叶轮外径的比值，在一个系统中都对应相等。参考《风机手册》中的Y4-68的空气动力学略图，令引风机流道部分叶轮外径为100，则可以得出模型各部分几何尺寸与模型的比值。由相似原理可知，实际设计引风机叶轮外径乘以相对应部件模型部分与的比值，即得到设计的引风机的各主要部件尺寸。
按相似理论计算处理，对引风机进行相似结构设计，即实际设计引风机叶轮直径乘以相应部件比值，即得到所要设计离心式引风机相应部件的尺寸。其中由相似理论得叶轮叶片数为Z=12，与模型数相同。叶片入口角度，，采用后弯式叶片，叶片选用机翼形叶片。
3.2引风机其他部件结构设计
3.2.1 进气口集流器结构设计
气流由进风箱流入叶轮的过程，是一个气流的主流方向由径向转到轴向再转到径向的过程。而集流器位于进风箱与叶轮之间，其作用是使上游气流均匀平滑地导入叶轮，起到承上启下的作用。离心式引风机集流器有很多种型式，锥弧形集流器进气口涡流区最小，本次设计进气口选择锥弧形集流器，选择其厚度为8mm。
3.2.2 进气口导流器结构设计
在集流器或进气室装设进气口导流器，可以扩大引风机的使用范围和调节性能。本次设计采用轴向导流器，且导流器叶片数为Z=11，由前面相似设计理论结合引风机空气动力学图，设计进气口导流器其主要尺寸如下：==0.900m,内轴径d=0.21m.
3.2.3 引风机部分部件结构及尺寸选择
参考机械设计手册及材料性能分析，初选前盘厚度为10mm，后盘厚度为10mm；叶轮叶片数为Z=12，叶片入口角度，，采用后弯式叶片，叶片选用机翼形叶片；集流器厚度选为8mm；机壳厚度10mm；铆钉直径初选为20mm。待后面设计对其进行强度设计校核时再确定其可行性。
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