风力灭火机的灭火特性
来源 : www.jnfr.net 发布时间 : 2014-11-26
风力灭火机的灭火特性也就是叶轮叶片的空气动力特性。风力灭火机是通过内燃机带动叶轮将燃料内能转换成叶轮转动的机械能,通过叶轮上叶片的动力作用将能量传递给连续流动的空气,因此叶轮的翼型结构将直接影响整台机器的效率。
影响风力灭火机空气动力性能的因素有风机叶轮上的摩擦阻力、压差阻力、感应阻力、最佳气流特性等。
(1)风机叶轮上的摩擦阻力:
空气是具有黏性的气体,当风机叶轮在转动过程中将能量传递给空气时,空气与叶轮相互作用,接触叶轮表面的空气分子便附着其上并产生摩擦力,这就形成了摩擦阻力。由于空气的黏性不会消失,所以叶轮上一定有摩擦阻力存在。摩擦阻力的大小取决于环境中空气的黏性。此外,叶轮表面愈粗糙,摩擦阻力愈大;叶轮表面积愈大,摩擦阻力也愈大。为了减少摩擦阻力,现代风机叶轮(尤其是高速运转的风机)尽量把表面做得光洁如镜,并把暴露在空气中必要部分的面积尽量减至最小。
(2)风机叶轮上的压差阻力:
风机叶轮上压差阻力的大小主要与叶轮曲面形状有关。同时叶轮正面面积(叶轮正对风的迎风投影面积)愈大,压差阻力也愈大。相同的正面面积,形状不同的叶轮叶型,其压差阻力也不相同,其中流线体的压差阻力最小,所以为了减小压差阻力,叶轮的形状应尽量为流线型。风机叶轮上的压差阻力和摩擦阻力所占比例的大小随风机叶轮的形状而变化,形状平滑(例如流线体),其压差阻力较小,摩擦阻力相对较大;如果风机叶轮不平滑(例如近似平板),其压差阻力则比较大,摩擦阻力相对就小。如果叶型的剖面形状相当平滑,接近于完善的流线型,其压差阻力就会很小,摩擦阻力占的比例就大。
风机叶轮的摩擦阻力和压差阻力合称为羽型阻力。风机叶轮上的羽型阻力在其旋转时起阻碍作用,消耗风机的功率。
(3)风机叶轮上的感应阻力:
风机叶轮上的另外一种阻力是随着叶轮上举力产生而产生的,这个力称为感应阻力(或诱导阻力,由举力感应出来的阻力)。
它的产生是当气流流过叶轮时(叶轮与气流作相对运动时)上羽面压力低、下羽面压力高,气流有从高压区流向低压区的趋势。
由于风机叶轮羽型长度是有限的,所以气流将由底面高压区绕过羽尖流至上面的低压区,这样在羽尖处造成旋涡(紊流),因此,国外将风机叶轮设计成一种羽型风扇,并在风扇的叶片后缘开有锯齿形缺口,以此来改变引起噪声的涡流流线和噪声频率,从而显著减少涡流噪声的强度。
(4)风力灭火机的最佳气流特性:
风力灭火机在运转时与空气相互作用,叶轮及机壳内壁上所受的力,特别是叶轮上所受的摩擦、压差、感应等阻力是随着组成风机的叶轮和机壳的材料,机壳内腔的形状、光洁度,风机和叶轮的内外径、轴向长度、叶片数、叶型形面的大小,叶片与轴线的扭转角及其表面粗糙度等诸因素变化而变化的,但最终均体现在风机的空气动力特性——最佳气流特性上。
不同类型风机的气流特性均有相同之处:①风机的风量、风压(静压)在平面直角坐标系中都是一条曲线;②风机的风量、风压(静压)之间的变化成反比关系;③风机的静压最大时风量一般趋向于零,当静压趋向于零时风量为最大;④各种不同类型的风机都有自己固有的风量、风压(静压)曲线图,但它们的曲线形状均不相同,有S形、近似“一”形、凹凸形等等。
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