在查閱了國內所有關于軸流通
風機擴散筒效率的論述和測量數據的基礎上，詳細推導了軸流通風機擴散筒效率、損失和靜壓升系數等公式，并對一臺按當量直徑設計的16號軸流通風機的擴散筒和擴散塔的效率進行了測量，結果表明：擴散筒的效率較文獻推薦值低。軸流通風機具有效率高、相對尺寸小、調節方便、便于安裝等突出的優點。然而，如文獻1所介紹，在煤礦通風系統中，軸流主扇的耗電占全礦總耗電的14％以上。因此，如何提高風機效率對降低生產成本，建設節約型社會意義重大。軸流通風機的出口速度大，一般其出口動能占風機全壓的30%以上2，對于有些流量大而壓力較低的軸流通風機，其出口動能甚至占到風機全壓的50％左右。因此，必須在軸流通風機的后面安裝擴散筒或擴散筒－塔來回收動能，特別是抽出式通風機。所以，擴散筒的效率對風機整機的效率影響極大。關于軸流通風機擴散筒的效率有許多不同的說法，文獻2認為效率一般在80%～85％之間；文獻3則認為，擴散筒效率選取80％是比較保守的，一般在進口邊界層較薄時，效率可到87%～88％，再加上排氣管效率可再增加1%～4％；而文獻4在計算壓縮機進出口元件時，推薦擴壓器的效率為60%～80%。由此可見，不同文獻對軸流通風機擴散筒的效率的選擇相差很大。從查閱的有限的測量擴散筒、塔效率的文獻5，6看，擴散筒－塔效率一般在40％～69％之間，比文獻2，3推薦的效率要低得多。綜上所述，目前對實際使用中的軸流通風機擴散筒的效率研究還很少，同時，也是分歧比較大的一個關鍵問題。1軸流通風機擴散筒效率計算的方法和一些基本概念大型軸流通風機的擴散筒一般是圓環形漸擴通道，目前多數文獻2,3,7采用當量直徑的方法設計擴散筒。文獻7利用文獻3中的資料，對軸流通風機擴散筒的設計作了較詳細的介紹，但是，其擴散筒的效率還是采用了選取的方法，設計具有相當大的盲目性。文獻8是筆者查到的唯一一個具體計算擴散筒水利損失的國內文獻。該文獻采用水利直徑，將擴散筒比擬成當量圓錐，從而計算擴散筒的沿程損失和擴壓損失，該方法可以考慮擴散筒材料等影響因素，但是，文獻3稱，環形通道采用水利直徑計算的水利損失比實際的要小。雖然采用當量直徑和水利直徑都可以將風機環形擴散筒比擬成當量圓錐，但是，對于同樣的圓環形擴散筒，分別采用當量直徑和水利直徑，得出的當量圓錐直徑和擴散角差別很大，因此，計算的水利損失也不同。筆者通過三維粘性數值計算發現，兩種方法最終計算的結果與數值計算結果都相差較多，而且也沒有規律（該研究內容將另文發表）。所以，對通風機擴散筒的損失和效率還需要大量的數值研究和相應的試驗研究。風機擴散筒的作用就是將擴散筒的進口氣流動能通過減速變為壓力增加，所以，其效率就應該是實際壓力增加與理想壓力增加的比值。具體推導如下：由實際不可壓氣體伯努力方程可知：根據以上公式，就可以計算或測量出擴散筒的效率，也可以根據風機本體的性能和擴散筒的效率，估算出風機加裝擴散筒后的效率和壓力。文獻5稱風機行業使用的風機全壓力是指風機主體出口截面與進口截面的全壓力差，是不妥當的說法，是對風機測試標準不了解所致。2軸流通風機擴散筒－塔的測試方法和儀器一個帶有擴散筒－塔的軸流通風機結構如圖1所示。采用工程方法，在符合GB/T1236-2000標準的抽出式風筒測試平臺上，對風機本體，風機本體+擴散筒，風機本體+擴散筒+消聲器+擴散塔3種不同安裝方式時的風機裝置的性能進行了測試。按定義對擴散筒的性能的測定應該是在風機本體+擴散筒的裝置中，在擴散筒的邊壁開測壓孔和測量進口風速的分布，并在擴散筒出口測量風速的分布，然后，按式（2）積分計算。由于測試的風機太大，按該方法測量，皮托管不易定位，所以按工程方法，通過假定風機本體+擴散筒的性能，與風機本體性能相減去的方法，計算出擴散筒的效率。該方法不是非常嚴謹的測試擴散筒性能的方法。同樣，也按該方法測試了擴散筒－塔的效率。所用的測量風機靜壓和流量的變送器為EJA110A-DLS5A-92DA，量程為0～7500Pa和0～1500Pa，精度0.075％。其余相應的測量儀器均符合國家測量精度和標準。在測試過程中，壓力測量與補償式微壓計做工了對比，符合很好。該擴散筒的進口外徑為1632mm，進口內徑為994mm，出口外徑為1910mm，出口內徑為340mm，當量擴散角為12.7°，擴散塔出口面積為2730mm×1950mm。3測試結果分析本次試驗分別對圖1所示的全套設備、只帶有擴散筒和只有風機本體的風機性能做了測量，性能處理結果如圖2和圖3所示。只有風機本體的風機性能試驗是按照環面積處理試驗數據的。 從圖2和圖3看出，風機的性能測試沒有壞點，測試曲線比較光滑。為了方便計算擴散筒和擴散筒－塔的擴散效率，將兩個圖的靜壓和動壓性能曲線按最小二乘法，按兩次和三次曲線進行擬合，然后在同樣流量下，按式（2）計算擴散效率。進口的靜壓和動壓為風機本體的環面出口靜壓和動壓，出口的動壓和靜壓為相應的擴散筒和擴散筒－塔的出口動壓和靜壓，計算結果見表1。表1測量的擴散筒效率和擴散筒－塔的效率流量/（m3/min）擴散筒效率擴散筒－塔效率，擴散筒的效率最高接近70％，并不高。擴散筒－塔的擴壓效率更低，這是由于在風機擴散筒后面又裝了圓變方接管、消聲器等器件，使流道損失大大增加，所以，擴壓效率更低。4結論與建議從實際測量數據看，通風機擴散筒的效率最大約為70％，效率并不高；同時，從查閱國內所有的測量擴散筒效率的數據看，擴散筒的效率也沒有超過80％。因此，擴散筒效率的選擇按80％是比較高的。而且通過數值試驗，發現將環形擴散筒按等效錐形擴散筒計算的擴散筒流動損失，無論直徑按當量直徑還是水利直徑，都不能與數值計算結果始終保持一致。因此，對擴散筒這個對軸流通風機性能影響較大的重要器件進行更加深入的數值計算和試驗研究是十分必要的。
