前言
眾所周知,風(fēng)機變風(fēng)量調(diào)節(jié)方式較具代表性的有閥門調(diào)節(jié)、進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、變頻調(diào)速調(diào)節(jié)等。其中,閥門調(diào)節(jié)簡便,但不節(jié)能;進口導(dǎo)葉具有較好的調(diào)節(jié)經(jīng)濟性,尤適用于大功率風(fēng)機,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格昂貴;變頻調(diào)速性能調(diào)節(jié)范圍寬,調(diào)節(jié)經(jīng)濟性最好,在大中型風(fēng)機上得到較廣泛的應(yīng)用,但價格約為配套風(fēng)機的3~5倍。
近年來,隨著我國空調(diào)設(shè)備向智能化、節(jié)能化的快速發(fā)展,亟需研制一種既易于控制又具有節(jié)能效果并且價格低廉的可變風(fēng)量風(fēng)機。在日本,某公司大量地采用了出口蝸殼調(diào)節(jié)方式。1996年北京國際空調(diào)設(shè)備展覽會上展出了這種調(diào)節(jié)方式的空調(diào)機樣機。據(jù)稱,該調(diào)節(jié)方式可使風(fēng)機性能曲線扁平化,即風(fēng)量變化范圍較大時仍可維持風(fēng)壓的基本穩(wěn)定。但該調(diào)節(jié)方式是否適用于集中空調(diào)系統(tǒng)中常用的后彎型離心風(fēng)機?其節(jié)能效果如何?這將是本文要探討的問題。
一、實驗裝置
依據(jù)國家標準GB 1236—85,實驗臺設(shè)計為出風(fēng)式,并略加修改.實驗系統(tǒng)如圖1所示。
實驗用風(fēng)機選用沈陽某風(fēng)機廠生產(chǎn)的4-72No.6雙吸風(fēng)離心風(fēng)機。實驗中將其蝸殼改變?yōu)榭烧{(diào)式,形成蝸殼調(diào)節(jié)可變風(fēng)量風(fēng)機,如圖2所示。其中,蝸殼調(diào)節(jié)折板可通過手輪絲桿調(diào)節(jié)器繞鉸點O轉(zhuǎn)動。
實驗中使用的主要儀表有皮托管,傾斜式微壓計,測壓管,功率計等。為配合節(jié)能對比實驗,選用富士FRN7. SPPS - 4JE變頻調(diào)速器。
二、實驗過程和實驗結(jié)果
(1)原型風(fēng)機性能實驗
風(fēng)機改造前進行原型風(fēng)機性能實驗。出口蝸殼調(diào)節(jié)板置0位,插板閥置0位,實驗中依次開大風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,到最大位置后依次關(guān)小,如圖3各位置。分別讀取動壓、靜壓、功率等數(shù)值,經(jīng)計算機回歸處理成光滑的曲線,如圖4中實線所示。
(2)蝸殼調(diào)節(jié)變風(fēng)量風(fēng)機性能實驗
實驗中,首先驗證蝸殼折板位于0時,風(fēng)機性能與原風(fēng)機一致。
轉(zhuǎn)動蝸殼調(diào)節(jié)絲桿手輪,調(diào)節(jié)折板到某一位置后固定。實驗中依次開大風(fēng)量,到最大位置后依次關(guān)小,每次分別讀取儀表數(shù)值,整理后繪入圖4中,即為折板在該位置時的變風(fēng)量風(fēng)機的性能曲線。
由圖可見,蝸殼調(diào)節(jié)方式未使曲線扁平化,且其性能與原型風(fēng)機性能基本一致。
(3)節(jié)能效果實驗
在原型風(fēng)機實驗基礎(chǔ)上,找到最高效率點對應(yīng)的全壓、功率、流量、效率,即為該原型風(fēng)機的額定性能指標,分別以Po,No,Qo,no表示;調(diào)整調(diào)節(jié)閥位置使原型風(fēng)機處于額定狀態(tài)并維持實驗過程中位置不變。依次關(guān)小蝸殼調(diào)節(jié)板,到最大位置后依次開大,各位置分別讀取實驗數(shù)值,將實驗數(shù)據(jù)無因次化可得到N/N0,Q/Q0。
為使該調(diào)節(jié)方式的節(jié)能效果與其它幾種調(diào)節(jié)方式進行對比,實驗中對插板閥調(diào)節(jié)、變頻調(diào)速調(diào)節(jié)進行了實驗,并將無因次數(shù)值繪入文獻[2]的圖中,如圖5所示。
可見,蝸殼調(diào)節(jié)方式與插板閥調(diào)節(jié)十分接近,并沒有明顯的節(jié)能效果。
三、實驗結(jié)果影響因素分析
(1)蝸殼調(diào)節(jié)方式改變了風(fēng)機的蝸道曲線形狀,與理論上合理的對數(shù)螺旋線[3]偏差太大,氣體輸送中形成較大的撞擊損失。
(2)蝸殼調(diào)節(jié)板與管道連接部位造成流動斷面的突縮,產(chǎn)生二次流旋渦區(qū),增大了能量損失。
(3)由于電機性能柔順性不佳,使電機的輸入功率不能隨電機軸功率的變化而變化。
四、結(jié)論與推測
(1)出口蝸殼調(diào)節(jié)方式不適于4 - 72系列后彎型離心風(fēng)機,既不能使曲線扁平化,亦沒有節(jié)能效果。
(2)出口蝸殼調(diào)節(jié)方式適于小型前彎葉片離心風(fēng)機,尤其是對避免或消除小流量風(fēng)機的喘振有較好效果。