一種高效節能的冷卻塔風機

近年來，隨著生產設備的負荷增加，工業生產的難度也越來越大，許多早期修建的冷卻塔面臨著擴能改造和變工況運行。同時，因冷卻塔使用數年后，散熱填料由于結垢及灰塵積累，使冷卻塔冷卻效果下降，使許多生產設備的處理量受到約束，效益損失巨大。據調查，目前大部分冷卻塔都在使用TW、TB或其他翼型的風機葉片，由于有些葉片空氣效率較低，造成能源浪費，不能滿足生產工藝的要求。

隨著國家對能源的需求日益加大，節約能源以及減少對環境的污染，節能減排的意義極其重大。為此，使用高效率的冷卻塔風機，提高冷卻效果是一項很有意義的工作。

冷卻塔風機是一種低壓頭、大流量、小輪轂比、無前后導葉的單級軸流通風機。軸流通風機的設計方法主要有兩種，一是利用單獨翼葉進行空氣動力試驗所得到的數據進行設計，稱為孤立葉型設計法。另一種是利用葉柵的理論和葉柵的吹風試驗成果來進行設計，稱為葉柵設計法。對于空冷風機來說，由于葉柵稠度小于1，所以一般采用孤立葉型設計法。

設計高效低噪冷卻塔風機，選用先進的葉片切面翼型和正確的設計方法是關鍵。深菱生產廠家現役冷卻塔風機葉片選用了具有國際先進水平的系列翼型。這種翼型主要用于輕型飛機和飛機螺旋槳。這一翼型為超臨界流動翼型，具有較好的低速特性。在低馬赫數、低雷諾數下，最大升力系數可達1.6左右，升阻比達100以上，正常沖角范圍在20°左右。而且上、下翼面的壓力分布較為平緩，失速沖角大，后緣分離區小。這一翼型是目前應用于冷卻塔風機設計較為先進的翼型。

深菱廠家生產的冷卻塔風機葉片的氣動設計是依據儒柯夫斯基渦流理論而建立的孤立翼型設計方法和T.Fukano、Y.Kadama、Y.Scnoo對低壓軸流通風機噪聲的估算方法，對影響冷卻塔風機全壓效率和噪聲的主要參數進行分析。通過計算、比較，設計出具有高效率、低噪聲的冷卻塔風機葉片，這種葉片后部寬、扭角大，葉片前部窄、扭較小，使風機流動氣體軸向分速度沿徑向的分布保持一致，沒有速度梯度的變化，防止了由于環面間的速度差所產生的渦系而導致三維流動的出現。

對于風機的轉速，既考慮風機設計工況的全壓效率，又考慮風機的噪聲。目前國內廣泛使用的葉片葉尖線速度為61m/s，HY型系列葉片的葉尖線速度設計為52m/s。由于線速度的降低，使得風機的使用壽命有很大提高，并且風機的噪聲降低。TB系列葉片的噪聲≤85dB，HY系列葉片的噪聲≤80dB。

為提高葉片的強度和剛度，葉片切面的相對厚度沿葉片長度是逐漸變化的。葉尖相對厚度是13%，最大弦長處的相對厚度是17%。風機的性能計算是在已知葉片的幾何參數和風機運行參數下，假設風機流量，通過插值尋找各切面的真正環量值。計算攻角、升力系數和阻力系數，最終計算出各切面的氣動載荷和扭矩，通過數值積分得出在該流量下的全壓、軸功率和全壓效率。由于計算時未考慮葉尖的三維效應影響和二次流損失，故計算結果可能在小流量區和大流量區與實際風機的性能有差異。

為驗證葉片設計的可靠性，首先進行模型級性能試驗，然后進行實際工況測試。經試驗測試證明：正常使用情況下，HY型葉片風機全壓效率在0.85~0.89之間。而且效率包絡線平緩，當實際工況偏離設計點時，風機全壓效率變化不大。風機可長期在高效區運行。全壓效率比現有葉片提高10~20%，噪聲降低5dB（A）

我公司將新型的HY型葉片用于冷卻塔風機上，在石油化工行業取得了很好的成績。并在冷卻塔風機的改造傷，解決了生產上由于冷卻塔出水溫度超出生產工藝要求的問題，得到了用戶的好評。由于冷卻塔風機處于長期不間斷的運轉狀態，一般冷卻塔風機的電機功率在20～30kw，如果節能效果在10%，那么1臺風機每天就可以節約48～72度電，一年可以節約2萬多度電。

由此可見，推廣高效冷卻塔風機具有很高的經濟價值和深遠的社會效益。另外，由于HY型葉片風機的轉速較其它葉型風機低，使得風機噪聲低，可以保護操作工的身心健康。也使風機的壽命延長，減少風機的維護，降低使用維護成本，減少因風機故障造成的經濟損失。

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