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發布時間:2020-07-21 02:18  







高壓離心通風機是廣泛應用的一種機械,它的工作原理是將機械能轉化成氣體的壓力能,進而排送氣體,在建筑業、鋼鐵業和農業等領域都有應用。金屬葉輪是離心風機的重要組成部分,對于離心風機的安全運行和性能起著決定作用。隨著經濟的發展以及技術的發展,老舊的離心風機已經不能適應現代化發展的需要。高壓離心通風機對比分析在額定轉速下,假定風機進出口處截面上動壓靜壓均勻分布,對風機進口、出口壓力及壓差,集流器進出口壓力及其壓差進行統計。因此,對高壓離心通風機進行結構優化成為了人們廣泛關注的問題。離心風機結構優化對金屬葉輪的穩定運行起著重要的推動作用。
本文通過結構優化對離心風機金屬葉輪穩定運行影響進行研究,主要通過各部件結構優化對離心風機金屬葉輪穩定運行的作用作簡要分析,以達到為保證金屬風機的平穩運行提供理論支持的目的。離心風機和金屬葉輪互相影響,互為補充。金屬葉輪是離心風機的重要組成部分,在一定程度上決定著離心風機的性能。本文在傳統蝸殼型線設計理論基礎上,以某抽油煙機用多翼離心風機為研究對象,高壓離心通風機采用動量矩修正方法對其進行性能優化。同時,離心風機的結構優化又促進了葉輪的平穩運行。離心風機廣泛應用于鍋爐引風、中央空調系統等多個領域,為人們的生產生活帶來了極大的便利。然而離心風機也會造成大量的能源消耗,必須實現對離心風機的結構優化,以保證金屬葉輪的平穩運行,達到節約能源的目的。
高壓離心通風機在大流量區計算值比實測值偏高,小流量區計算值比實測值偏低,但是整體上計算結果與實測結果基本吻合。由效率曲線圖可知,大流量區計算結果比實測結果偏高,小流量區計算結果比實測結果偏低,說明計算結果與實測結果吻合。1Pa,相比可以看出,高壓離心通風機加米字形集流器導流效果比普通圓弧形集流器好。通過實驗值與計算值的對比,CFX 軟件的數值模擬結果與實測結果一致,由此驗證了采用CFX 軟件對帶進氣箱的離心風機的數值模擬是可靠的。
試驗噪聲分析
離心風機的噪聲按照流體動力聲源的發聲機制,分為三類:1)單極子,2)偶極子,3)四極子,風機正常工作狀態下產生的噪聲主要來源于偶極子源。根據GB/T2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法標準》對有無進氣箱離心風機的噪聲進行測試。試驗地點:浙江上風高科專風實業有限公司CNAS 檢測中心;采用聲級計對風機出口處的噪聲進行測試,測試方式及儀器。電機優化對高壓離心通風機金屬葉輪穩定運行的影響吸油煙機、空調系統等設備空間較小,為了節省空間,一般會使用內藏電動機設備。測量時,除地面外無其他的反射條件,測點位置D 距地面的高度與風機出口中心持平,水平方向上與出氣口軸線成45° ,距離出氣口中心L=1m。
高壓離心通風機的噪聲在小流量區,帶進氣箱的離心風機噪聲低于不帶進氣箱,隨著流量的增加,帶進氣箱的風機噪聲顯著提高,在大流量區,明顯的高于不帶進氣箱的噪聲。
煤礦生產中, 掘進工作面是主要的產塵環節。粉塵不僅嚴重危及采掘工作面人員的身體健康,而且容易造成重大事故隱患。采用除塵風機對掘進工作面進行降塵是主要降塵方式之一。但是,由于工作面粉塵極易隨風四處擴散,如何將粉塵定向導入離心風機,提高除塵效率,是亟待解決的問題。同時,由于蝸殼張開度擴大能夠抑制流動分離,使蝸舌附近區域的旋渦強度及其影響區域減小,從而有效地降低了多翼離心風機噪聲2。其中集流器是引導粉塵氣體進入高壓離心通風機的重要結構,其結構形式對風機性能有很大的影響。有關研究表明圓弧形集流器對提高風機性能效果好。山東冠熙環保設備有限公司對集流器進行改進,在高壓離心通風機集流器內部的側壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。
本文將對加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進行整機數值模擬,重點分析這2 種結構形式對掘進工作面的粉塵的導流效果,并對比其對風機性能的影響,為掘進工作面降塵效率的提高提供理論依據。
高壓離心通風機流體的數學模型
粉塵流體在風機中流動的物理條件較為復雜,影響因素較多,因此在離心風機的數值計算中,假設流體為連續等溫不可壓縮的牛頓流體穩態運動而且各組分之間沒有化學反應。另外,為了方便模型的建立,在盡量減小數值模擬誤差的前提下對電動機結構進行一定程度的簡化,。其在風機中的流動要遵循質量守恒定律、動量定理和能量守恒定律3 個基本物理守恒定律的支配。
將建立好的高壓離心通風機三維模型導入ICEM 軟件進行混合網格的劃分。其中進出口和葉輪區域采用結構化網格,而蝸殼部分由于其內部結構復雜,尤其是電動機周圍結構并非規則模型,故采用適應性較強的非結構化四面體網格,具體網格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區域對數值模擬預測結果的影響,在進行網格劃分時,對邊界層進行加密處理,其較低網格質量雅克比[14]在0.3 以上。其出口速度的不均勻性對高壓離心通風機性能影響明顯,有必要對其特性進行研究。為了保證數值計算結果的準確性,避免網格誤差對其模擬結果造成影響,對高壓離心通風機進行網格無關性驗證,如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知,當網格數為25 萬左右時預測結果較為合理,終確定整個計算域的網格數為2513558。k-ε 模型作為為普遍有效的湍流模型,能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動,被廣泛應用于各類風機的數值求解計算中。
由于有梯度擴散項,模型k-ε 方程為橢圓形方程,故其特性同其他橢圓形方程,需要邊界條件:高壓離心通風機出口或對稱軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對高雷諾數而言,在固體壁面附近,流體粘性應力將取代湍流雷諾應力,并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風機由于結構尺寸小、相對馬赫數低,氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用,因此,在實際運用過程中,標準k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響,導致計算模型出現偏差。15m3/s,主要尺寸參數為:高壓離心通風機蝸殼寬度b1152mm,葉輪內徑1D210mm,葉輪外徑2D246mm,葉片進口安裝角178A,葉片出口安裝角2160A,葉片圓弧半徑r14mm,葉片數z60。運用Visual C 將上述修正函數編寫為UDF代碼,并導入Fluent 內置Calculation module。為符合實際運行狀態,高壓離心通風機進出口邊界條件設置為壓力入口和壓力出口,出口壓降與動能成正比,從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。后以CFD 計算的定常結果作為初始條件,進行非定常數值計算。