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1、 通风机空气动力性能测试装置设计与传感器的选择 课程设计说明书 题目:通风机空气动力性能测试装置设计与传感器的选择院（部）： 机械工程学院 专业班级： 机设09-9 学 号： 2009302392 学生姓名： 指导教师： 2012年 1月17日目录1、引言.21.1 概述.21.1 通风机实验.22、实验通风机型号.33、实验装置选择.33.1 通风机实验分为风管式和风室式两类.33.2 选用出去实验装置.43.3 各个部分零部件的设计及定位.44、传感器的选择.154.1 压力传感器.154.2 温度传感器.164.3 转速传感器.174.4 压差传感器.184.5 扭矩传感器.19通风机空
2、气动力性能测试装置设计与传感器的选择1、 引言1.1 概述 通风机是输送气体的设备，它在我国的各个部门当中应用十分广泛，随着我国各行各业的不断发展，对通风机的要求越来越高。目前国内的通风机，基本上都有系列产品满足各行各业的需求，例如：工业锅炉通风机有两种，一种是向锅炉内输送空气的叫做锅炉送风机，另一种是从锅炉吸烟气的。叫做锅炉引风机，疏松的介质是高温空气，温度在70250摄氏度。1.2 通风机实验1.2.1 根据GB 1236-85，本标准适用于在制造厂试验台上，以空气为介质，对离心式和轴流式通风机（以下称通风机）进行空气动力性能实验。本标准也适用于通风机系列模型空气动力性能实验。1.2.2
3、通过实验和计算确定通风机在标准进气状态下的空气动力性能参数实验量： A通风机的进口容积流量 B通风机全压和静压 C通风机的轴功率和内功率 D通风机的全压效率和静压效率或全压内效率和静压内效率。 又以上实验量绘制通风机产品有因次性能曲线；由系列模型试验绘制有因次性能曲线或无因次特性曲线。1.2.3 对于输送空气以外特殊气体或特殊状态下的通风机，须于订货合同中认可，方能使用本标准进行实验。1.2.4 本标准采用国标单位制，并用 给出相应的工程单位制。2、 实验通风机型号2.1 选用Y5-47-12 No8C 其中，Y代表工业锅炉通风机；压力系数乘5化整后为5； 47代表比转速；机号为8即叶轮直径为
4、800mm；C代表带轮悬臂安装在轴的一端，叶轮悬臂安装在轴的另一端2.2 Y5-47-12 No8C型通风机外形及安装尺寸如附图（1）2.3 实验管道内径D2.3.1 测试管路一律需用圆形截面管道，其中尺寸形状及表面要求应符合下面要求：A.风管实验装置的出气口实验管路截面面积应尽量与出气口法兰面积相同。当不同时，应当用圆锥形连接管连接，但系列模型实验尽量不使用圆锥形街头。B.出气实验管路用收敛形或扩散形连接管，其两截面面积比m不超过0.71.3。C.出气实验管路的内壁应平整光洁，无尘垢和无起皮，管路长度符合GB 1235-85通风机空气动力学性能实验方法图（3），如下图a。2.3.2 根据Y5
5、-47-12 No8C通风机的外形及安装尺寸图，可知D1=800mm。得出管路的内径范围（8001040）mm，取壁厚10mm，查国标取管道外径323.9mm，则管路内径D=323.9-2*10=303.9mm。可知法兰内孔直径为323.9mm。三、实验装置的选择3.1通风机实验分为风管式和风室式两类2.3.3 风管式实验装置风管式实验装置由测试管路、流量调节装置、整流装置及锥形连接管等组成。根据实验管路与通风机进出气口连接方式的不同可以分为进气、出气和进出气三种实验装置。2.3.4 风室式实验装置风室式实验装置由流量测试管路、腔室、辅助通风机、流量调节器和整流器组成。根据腔室与通风机进气口和
6、出气口连接方式的不同分为进气风室和出气风室。2.4 选用进气实验装置 由于Y10-24 No5C是锅炉离心引风机，属于负压工作，选用GB 1236-85对通风机空气动力学实验方法规定选择图3，如下图a。 图a 出气实验装置示意图3.4 各个部分零部件的设计及定位3.4.1 整流装置整定管路内气流的装置分为整流栅和整流金属网两种。根据GB 1236-85 图3中对通风机整流的规定，应当选择整流栅，如下图b。 图b 多孔整流栅3.4.2 整流装置尺寸及形状应符合下述规定 A.整流栅栅格（正方形）节距t赢去测试管路的1/41/12; B.整流栅的轴向长度l应大于或等于栅距的3倍。 本实验装置的栅距尺
7、寸计算如下： t=(1/41/12)*D 其中：D=303.9mm t=(25.376.0)mm，取 t=50mm l=3*t;则l=150mm。3.4.3 流量调节装置 GB 1236-85 中规定出气实验采用圆锥形流量调节器。本流量调节器采用三个固定支架焊接在测试管路上，通过支架固定一个圆柱形螺纹管，由丝杠穿过其中，通过手柄的旋转带动丝杠的转动，从而带动流量调节器的转动，以达到流量调节的作用。3.4.4 锥形连接管锥形连接管外形尺寸应符合以下规定： 1、由圆形过度到圆形时连接管的收缩角小于30，扩散型小于14。 2、由矩形过渡到圆形时，按下式确定（出气侧）：收敛管（m1）： 扩散管（m1）
8、: 3、由圆形过渡到矩形时，按下式确定（进气侧）： 收缩管（m1）: 由于Y10-24 No5C 属于圆形到圆形过度，故选择1。通风机进气口面积S=60232，钢管圆形面积S1=D2=*303.92=72498，m=72498/60232=1.2,故选择收敛管，如图c 取收敛角20度， 图c 收敛管3.4.5 支架设计容器的支架式用来支撑容器的重量，固定其位置并使其在操作过程中保持稳定的容器附件。支座的结构尺寸和形式，主要取决于容器的重量、形式、结构材料和其他动载荷。常用的支座形式有三种：卧式容器支座、直立容器支座和球形容器支座。由于本设计的测试装置时在水平状态下工作的容器，所以应该采用卧式容
9、器支座。卧式容器支座主要有鞍式支座、圆座和支腿式支座，其中以鞍式支座应用最广，并有鞍式支座标准，一般可以按照JB1167-81选用，具体后述。对于大直径飞薄壁容器和真空操作的容器，或需要两次以上支撑的容器，采用圆座比偶采用鞍式支座的受力情况要好。支腿式支座结构简单，但由于支撑反力集中作用于肩部壳体上，因此只适用于较轻的小容器。置于支座上的卧式容器与梁相似，采用多支座比采用双支座好。但对于大型卧式容器，由于地基不均匀下沉，基础水平度的误差，筒体的直线度和圆度，以及容器下同部位抗局部变形的相对刚性度的微小差异，均会造成支座反力不均匀分布，反而使设备的局部应力增大。因此卧式容器一般尽可能设计成支撑于
10、两个横截面上。采用双支座时，根据JB1167-81鞍式支座的规定，如下图d，当ARm/2时，可以充分利用封头对临近的筒体部分的加强作用，为使筒体承受的轴向弯矩分布恰当，应该使AL/4。 F F图d 鞍式支座其中：A-支座形心至封头切线的距离(mm)；b-制作的轴向宽度(mm)；F-每个制作的反力(N)；h封头曲面深度(mm)；L-圆筒长度即两封头线之间的距离(mm)；R-圆筒内半径(mm)；-圆筒有效厚度(mm)；-鞍座角度。 由于设计中的测试管路不是很大也并非真空操作的容器，所以可以选用鞍式支座。卧式支座在一般情况下采用鞍式支座支撑，鞍座包角通常在120-150范围内。钢制鞍式支座的宽度b一
11、般可取。鞍式支座承受的水平分力Fz由下式计算：Fz=KgFN,鞍式支座有效断面的平均应力按下式计算：其中：bo-钢制支座的腹板厚度(mm)；Hz-计算高度，取鞍座实际高度与Rm/3两者中较小值（mm） 在下述情况下，每台容器应有一个支座具有某种形式的滑轮支撑或滚动装置：（1） 当钢制支座焊于容器筒体上时；（2） 在容器较长的情况下，当热膨胀或轴向应变有可能产生较大的位移时。 对于标准鞍式支座形式、尺寸和选用，按JB1167-81，根据容器的公称直径的不同，鞍式支座的形式和尺寸不同选用时应注意：表中带括号的容器公称直径尽量不采用；同一直径的鞍式支座分为A型-轻型支座，B型-重型支座，每种又分为F
12、型-固定支座；S型-活动支座（F、S配对使用），活动支座的地脚螺栓采用两个螺母，以使鞍座能在基础面上自由滑行。根据JB/T 4712.1-2007容器支座第一部分：鞍式支座，管路直径在159mm到550mm,120包角重型带垫板或不带垫板鞍式支座结构和尺寸的规定，如下图e和下表a： 图e 重型带垫板支座结构（焊制）表a 重型带垫板尺寸表 由于本实验管路的外径为323.9mm，故只能选择公称直径为325mm的鞍座。其中，DN=325mm，允许载荷Q=55KN，鞍座高度h=200mm，l1=300mm,b1=120mm,1=8mm,b2=8mm,l3=275mm,b3=96mm,3=8mm,垫板弧长390mm，b4=180mm,4=6mm.e=38mm,螺栓间距l2=210mm,鞍座质量带垫板11kg，不带垫板7kg，增加100mm高度增加2kg。具体鞍座如下。3.4.6 法兰的设计 法兰连接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使连接严密不漏。法兰连接是一种可拆连接。按所连接的部件可分为容器法兰及管法兰；按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。 常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚
