在查阅了国内所有关于轴流通
风机扩散筒效率的论述和测量数据的基础上，详细推导了轴流通风机扩散筒效率、损失和静压升系数等公式，并对一台按当量直径设计的16号轴流通风机的扩散筒和扩散塔的效率进行了测量，结果表明：扩散筒的效率较文献推荐值低。轴流通风机具有效率高、相对尺寸小、调节方便、便于安装等突出的优点。然而，如文献1所介绍，在煤矿通风系统中，轴流主扇的耗电占全矿总耗电的14％以上。因此，如何提高风机效率对降低生产成本，建设节约型社会意义重大。轴流通风机的出口速度大，一般其出口动能占风机全压的30%以上2，对于有些流量大而压力较低的轴流通风机，其出口动能甚至占到风机全压的50％左右。因此，必须在轴流通风机的后面安装扩散筒或扩散筒－塔来回收动能，特别是抽出式通风机。所以，扩散筒的效率对风机整机的效率影响极大。关于轴流通风机扩散筒的效率有许多不同的说法，文献2认为效率一般在80%～85％之间；文献3则认为，扩散筒效率选取80％是比较保守的，一般在进口边界层较薄时，效率可到87%～88％，再加上排气管效率可再增加1%～4％；而文献4在计算压缩机进出口元件时，推荐扩压器的效率为60%～80%。由此可见，不同文献对轴流通风机扩散筒的效率的选择相差很大。从查阅的有限的测量扩散筒、塔效率的文献5，6看，扩散筒－塔效率一般在40％～69％之间，比文献2，3推荐的效率要低得多。综上所述，目前对实际使用中的轴流通风机扩散筒的效率研究还很少，同时，也是分歧比较大的一个关键问题。1轴流通风机扩散筒效率计算的方法和一些基本概念大型轴流通风机的扩散筒一般是圆环形渐扩通道，目前多数文献2,3,7采用当量直径的方法设计扩散筒。文献7利用文献3中的资料，对轴流通风机扩散筒的设计作了较详细的介绍，但是，其扩散筒的效率还是采用了选取的方法，设计具有相当大的盲目性。文献8是笔者查到的唯一一个具体计算扩散筒水利损失的国内文献。该文献采用水利直径，将扩散筒比拟成当量圆锥，从而计算扩散筒的沿程损失和扩压损失，该方法可以考虑扩散筒材料等影响因素，但是，文献3称，环形通道采用水利直径计算的水利损失比实际的要小。虽然采用当量直径和水利直径都可以将风机环形扩散筒比拟成当量圆锥，但是，对于同样的圆环形扩散筒，分别采用当量直径和水利直径，得出的当量圆锥直径和扩散角差别很大，因此，计算的水利损失也不同。笔者通过三维粘性数值计算发现，两种方法最终计算的结果与数值计算结果都相差较多，而且也没有规律（该研究内容将另文发表）。所以，对通风机扩散筒的损失和效率还需要大量的数值研究和相应的试验研究。风机扩散筒的作用就是将扩散筒的进口气流动能通过减速变为压力增加，所以，其效率就应该是实际压力增加与理想压力增加的比值。具体推导如下：由实际不可压气体伯努力方程可知：根据以上公式，就可以计算或测量出扩散筒的效率，也可以根据风机本体的性能和扩散筒的效率，估算出风机加装扩散筒后的效率和压力。文献5称风机行业使用的风机全压力是指风机主体出口截面与进口截面的全压力差，是不妥当的说法，是对风机测试标准不了解所致。2轴流通风机扩散筒－塔的测试方法和仪器一个带有扩散筒－塔的轴流通风机结构如图1所示。采用工程方法，在符合GB/T1236-2000标准的抽出式风筒测试平台上，对风机本体，风机本体+扩散筒，风机本体+扩散筒+消声器+扩散塔3种不同安装方式时的风机装置的性能进行了测试。按定义对扩散筒的性能的测定应该是在风机本体+扩散筒的装置中，在扩散筒的边壁开测压孔和测量进口风速的分布，并在扩散筒出口测量风速的分布，然后，按式（2）积分计算。由于测试的风机太大，按该方法测量，皮托管不易定位，所以按工程方法，通过假定风机本体+扩散筒的性能，与风机本体性能相减去的方法，计算出扩散筒的效率。该方法不是非常严谨的测试扩散筒性能的方法。同样，也按该方法测试了扩散筒－塔的效率。所用的测量风机静压和流量的变送器为EJA110A-DLS5A-92DA，量程为0～7500Pa和0～1500Pa，精度0.075％。其余相应的测量仪器均符合国家测量精度和标准。在测试过程中，压力测量与补偿式微压计做工了对比，符合很好。该扩散筒的进口外径为1632mm，进口内径为994mm，出口外径为1910mm，出口内径为340mm，当量扩散角为12.7°，扩散塔出口面积为2730mm×1950mm。3测试结果分析本次试验分别对图1所示的全套设备、只带有扩散筒和只有风机本体的风机性能做了测量，性能处理结果如图2和图3所示。只有风机本体的风机性能试验是按照环面积处理试验数据的。 从图2和图3看出，风机的性能测试没有坏点，测试曲线比较光滑。为了方便计算扩散筒和扩散筒－塔的扩散效率，将两个图的静压和动压性能曲线按最小二乘法，按两次和三次曲线进行拟合，然后在同样流量下，按式（2）计算扩散效率。进口的静压和动压为风机本体的环面出口静压和动压，出口的动压和静压为相应的扩散筒和扩散筒－塔的出口动压和静压，计算结果见表1。表1测量的扩散筒效率和扩散筒－塔的效率流量/（m3/min）扩散筒效率扩散筒－塔效率，扩散筒的效率最高接近70％，并不高。扩散筒－塔的扩压效率更低，这是由于在风机扩散筒后面又装了圆变方接管、消声器等器件，使流道损失大大增加，所以，扩压效率更低。4结论与建议从实际测量数据看，通风机扩散筒的效率最大约为70％，效率并不高；同时，从查阅国内所有的测量扩散筒效率的数据看，扩散筒的效率也没有超过80％。因此，扩散筒效率的选择按80％是比较高的。而且通过数值试验，发现将环形扩散筒按等效锥形扩散筒计算的扩散筒流动损失，无论直径按当量直径还是水利直径，都不能与数值计算结果始终保持一致。因此，对扩散筒这个对轴流通风机性能影响较大的重要器件进行更加深入的数值计算和试验研究是十分必要的。
