具有边壁喷水管的喷雾轴流风机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流体机械装置，特别涉及一种喷雾轴流风机。
【背景技术】
[0002]轴流喷雾风机在许多行业都有应用。在纺织行业中，为了保持纺织车间的温度、湿度，以保障纺织产品质量，必须设立空气调节装置。现在广泛采用的纺织空调系统以传统的喷雾风机为核心，通过喷雾风机产生的大量细微水滴，将水雾液滴与空气直接进行热质交换，从而调整空气的湿度和温度，达到调节空气的目的。传统的喷雾风机聚一般风机的送风功能和产生喷雾的功能于一身，是在普通轴流风机的基础上，通过安装喷雾装置所构成的一种轴流风机。传统的喷雾轴流风机的基本结构如图1所示，水从进水管流入到风机轮毂内的存水套内，穿过轮毂后，流向轮毂的迎风侧(或称上游侧)，然后流出轮毂，冲击到挡水盘。由于被挡水盘阻挡，水流改变方向成径向离心运动，同时被挡水盘圆周的锯齿切割，形成水线沿径向飞出。在风力作用下，沿径向向外运动的水线破裂成粗水滴，并被吹向叶轮，粗水滴在旋转动叶叶片的打击下破裂成雾，随气流从风机出口流出。
[0003]以喷雾风机为核心设备的空调系统，同时具有送风加湿的能力，故不再需要淋水室，从而可以简化喷嘴，喷淋排等构件。由于喷雾风机的雾化效果好，与空气的热湿交换的时间长，故水利用率高；同时，喷雾风机的喷雾装置，对供水压力要求很小，水泵耗功小；第三，由于不再采用喷嘴，没有喷嘴堵塞问题。相对于传统的淋水式空调系统，采用喷雾轴流风机的空调系统可节约用水量80%，节约总能耗20-30%，经济和社会效益显著。
[0004]但是，对传统的喷雾轴流风机的现场测试表明，在大水气比工况下下，传统喷雾风机的运行效率很低。当水气比达0.1时，即体积比为0.12X10_3，风机效率降低近30%，压力下降近20%。随着水气比的增加，电机功耗迅速增大。由于对电机耗功监测不准确，电机进入大水气比工况运行导致烧毁电机的情况经常发生。
[0005]针对传统喷雾轴流风机的这些缺点，已有的改进的喷雾轴流风机采用入口设置喷水环的形式来进行优化改进(图2)，改进的喷雾风机主要是在叶轮上游、风机流道内设置有一个环形的喷水环，水从输水管道将外部的水从风机筒壁两侧连接到喷水环后，沿喷水环侧面设置的喷水孔向叶轮喷射水流，在叶轮的打击下，水滴破裂成雾。该喷雾轴流风机有效地改善了图1喷雾风机大水气比条件下的风机能耗增加，效率下降的问题，但是该喷雾轴流风机入口喷水环的设置大大增大了风机流道的阻力，扰乱了叶轮进口气流，导致风机的流量和效率有明显降低，而且环形喷水管在高速气流冲击下，容易振动导致松动，因此，需要进一步改进。
[0006]虽然喷雾轴流风机的出现，大大降低了老式纺织空调系统的功耗，但是喷雾风机作为新型纺织空调系统的关键设备，其本身存在着传统喷雾风机的水气比的可使用工况范围狭窄，改进的喷雾风机管道阻力大导致效率下降比较多等问题。在纺织工业中，通风机的能耗约占总能耗的15%左右，而且又是连续运行的设备，因此，进一步设计开发高效率、适应大水气比工况的喷雾风机将具有很好的经济和社会效益。
【发明内容】
[0007]针对【背景技术】所述喷雾轴流风机存在的问题，本发明的目的是提供一种可显著减小进口流道的流动阻力、提高风机效率和设备运行安全的喷雾轴流风机。
[0008]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0009]一种具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，包括电机、轮毂、动叶叶片、风机风筒、集流器和疏水栅，其中，动叶叶片上设有径向挡水装置。其特征在于，在电机和轮毂间的风机风筒内外壁，设置有边壁喷水管，该边壁喷水管由一个置于风机风筒外壁的输水环管和多个伸进风机风筒内壁的喷水管头构成，每个喷水管头均与输水环管连通，多个喷水管头沿输水环管周向均布，各喷水管头出水口均面向动叶叶片，以轴向或近似轴向将水喷向旋转的动叶叶片。
[0010]上述方案中，所述喷水管头的数量在6至12个之间。喷水管头为弯管或直管。其中，弯管为直角弯管或钝角弯管，其出水口轴向或近似轴向面对动叶叶片的侧面。直角弯管出口可为喇叭形，喇叭面上再开喷水孔。直管则末端封闭，该直管相对动叶叶片的一侧开有若干个喷水孔。
[0011]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0012]1、通过设置边壁喷水管，克服了传统的喷雾风机的效率不高及水气比范围下的缺点。通过使水流直接沿近似轴线喷水，消除了原轮毂供水导致的水滴径向运动速度，可大大降低动叶能耗。
[0013]2、边壁喷水管的设置对风机入口流道基本无阻挡效果，因此，所导致的管道阻力的增加很小，基本不会影响风机的气动性能，相对改进的喷雾风机，可明显提高喷雾风机的全压和效率。
[0014]3、结构简单，易于加工制造，同时结构牢固，流动导致的振动小，安全性提高。
[0015]4、本发明所提出具有边壁喷水管的喷雾风机，电机功耗明显减小，同时可以在大的水气比工况下运行，适应范围广。
【附图说明】
[0016]图1是传统喷雾轴流风机的结构简图。
[0017]图2是一种改进的喷雾轴流风机的结构简图。
[0018]图3是本发明具有边壁喷水管的喷雾轴流风机结构简图。
[0019]图4是图3中的边壁喷水管左视图。
[0020]图2-图4中:1.风机风筒，2.动叶叶片，3.轮毂，4.集流器，5.电机，6.径向挡水环，7.喷水环，8.疏水栅，9.附加导叶，10.边壁喷水管，11.径向挡水装置，12.喷水管头，13.输水环管。
[0021]图5是图3、4中喷水管头的几种可选择的形式。
[0022]图6是动叶上径向挡水装置的示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及具体实施例对本发明的结构和工作原理作进一步的详细描述。
[0024]参考图3，一种具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，包括集流器4，风机风筒1、电机5、轮毂3、动叶2和疏水栅8，在叶轮进口前、电机5和轮毂3之间的风机风筒内外壁，设置有边壁喷水管10，动叶2上设有径向挡水装置11。
[0025]参考图4，边壁喷水管10由一个置于风机风筒外壁的输水环管13和多个伸进风机风筒内壁的喷水管头12构成，每个喷水管头均与输水环管13连通，多个喷水管头沿输水环管13周向均布，数量可在6至12个之间。各喷水管头出水口均面向动叶叶片2，以轴向或近似轴向方向将水喷向旋转的动叶叶片。
[0026]参考图5，喷水管头12可以做成弯管(图5b);特别地，可做成直角“L”形弯管(图5a)，其出水口轴向或近似轴向面对动叶叶片的侧面；也可以做成没有出水口的直管(图5c)，该直管相对动叶叶片的一侧开有若干个喷水孔，开孔位置的变动可控制水流在动叶叶片2上的碰撞位置。图5a的喷水管头出水口也可做成喇叭形(图5d)，喇叭面上再开喷水孔(图5e)。
[0027]参考图6，动叶叶片2上的径向挡水装置7可以是整体的一个或多个径向环。这些径向环阻碍了液滴径向流动，可减小液滴径向速度，降低动叶能耗。
[0028]本发明的工作原理是，风机工作时，电机5带动轮毂3和动叶叶片2转动，气流经集流器4进入风机风筒1，经过旋转的动叶2对气流做功后，通过出口排出。在喷雾工况时，水流进入边壁喷水管10的输水环管13，通过多个喷水管头12的出口沿轴向(或近似轴向)喷向旋转的动叶叶片2，水流与动叶叶片2发生碰撞，被打碎成雾滴，产生喷雾，被来流的空气带走，流向下游。喷溅到风机风筒I壁面上的水最后由风机风筒上对应动叶位置的疏水栅8排出，该疏水栅外围带为呈斜坡状。
[0029]采用仿真技术模拟了图3结构的一喷雾轴流风机，以及图2结构的一喷雾轴流风机。对两种风机均按照经过数值验证的计算网格和湍流计算模型进行风机性能计算。结果表明，图3的喷雾轴流风机相比图2的喷雾轴流风机，对于同样的风机叶轮，在同样的设计流量7600立方米/小时，风机的全压提高10.7% ;风机的全压效率提高6.7%。
【主权项】
1.一种具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，包括电机、轮毂、动叶叶片、风机风筒、集流器和疏水栅，其中，动叶叶片上设有径向挡水装置，其特征在于，在叶轮进口前、电机和轮毂间的风机风筒内外壁，设置有边壁喷水管，该边壁喷水管由一个置于风机风筒外壁的输水环管和多个伸进风机风筒内壁的喷水管头构成，每个喷水管头均与输水环管连通，多个喷水管头沿输水环管周向均布，各喷水管头出水口均面向动叶叶片，以轴向或近似轴向将水喷向旋转的动叶叶片。2.如权利要求1所述的具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，其特征在于，所述喷水管头的数量在6至12个之间。3.如权利要求1所述的具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，其特征在于，所述喷水管头为弯管或直管。4.如权利要求3所述的具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，其特征在于，所述弯管为直角弯管或钝角弯管，其出水口轴向或近似轴向面对动叶叶片的侧面。5.如权利要求4或所述的具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，其特征在于，所述直角弯管出口为喇叭形，喇叭面上再开喷水孔。6.如权利要求3所述的具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，其特征在于，所述直管末端封闭，直管相对动叶叶片的一侧开有若干个喷水孔。
【专利摘要】本发明公开了一种具有边壁喷水管的喷雾轴流风机，包括集流器，风机风筒、电机、轮毂、动叶和疏水栅，动叶叶片上设置有径向挡水装置。其特征在于，在电机和轮毂之间，设置有边壁喷水管，边壁喷水管通过位于风机风筒外的环形输水管输入水流，边壁喷水管伸进风机风筒内的喷水管头出水口面向动叶叶片，沿轴向向旋转的动叶叶片喷水。由于设置了边壁喷水管和径向挡水装置，相比已有喷雾轴流风机，本发明轴流喷雾风机可以显著提高风机效率，降低电机功耗。
【IPC分类】F04D29/00, F24F5/00, F04D25/08
【公开号】CN104929965
【申请号】CN201510374936
【发明人】李景银, 熊琎, 崔浩禹
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月30日