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為改善離心風(fēng)機(jī)受氣體粘性影響導(dǎo)致流動(dòng)分離加劇的現(xiàn)象,在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上,研究氣體粘性力矩對(duì)蝸殼壁線分布的影響,并采用動(dòng)量矩修正方法對(duì)其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。另外,為真實(shí)反映風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)分布情況,在標(biāo)準(zhǔn)k-ε 計(jì)算模型的擴(kuò)散項(xiàng)中加入粘性應(yīng)力作用,高壓離心風(fēng)機(jī),使其高計(jì)算誤差降低至3%。對(duì)比分析改型前后風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可知,濱州離心風(fēng)機(jī),采用修改的k-ε 模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)改型后風(fēng)機(jī)內(nèi)旋渦強(qiáng)度減小,蝸殼出口靠近蝸舌處流動(dòng)分離得到改善。試驗(yàn)結(jié)果表明:改型離心風(fēng)機(jī)出口靜壓提升約25Pa,較大全壓效率較原型機(jī)提升約10%。
同時(shí),由于蝸殼張開度擴(kuò)大能夠抑制流動(dòng)分離,使蝸舌附近區(qū)域的旋渦強(qiáng)度及其影響區(qū)域減小,從而有效地降低了多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲2.5dB。多翼離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,是工業(yè)生產(chǎn)中主要耗能設(shè)備之一,蝸殼作為離心風(fēng)機(jī)中不可或缺的基本元件,離心風(fēng)機(jī)報(bào)價(jià),其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性及內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性會(huì)對(duì)葉輪出口氣流角造成較大影響,使其沿圓周方向呈現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱性。而在風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中,離心風(fēng)機(jī)葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強(qiáng)烈的非定常干涉,使得蝸殼壁面成為風(fēng)機(jī)的主要噪聲源。因此提高蝸殼型線設(shè)計(jì)水平,不僅能改善風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能,還能達(dá)到降低噪聲的效果。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)離心風(fēng)機(jī)蝸殼型線的研究,主要集中在尋找能真實(shí)反映蝸殼內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。
煤礦生產(chǎn)中, 掘進(jìn)工作面是主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。粉塵不僅嚴(yán)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(fēng)機(jī)對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)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(fēng)四處擴(kuò)散,如何將粉塵定向?qū)腚x心風(fēng)機(jī),提高除塵效率,是亟待解決的問題。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進(jìn)入離心風(fēng)機(jī)的重要結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式對(duì)風(fēng)機(jī)性能有很大的影響。有關(guān)研究表明圓弧形集流器對(duì)提高風(fēng)機(jī)性能效果好。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對(duì)集流器進(jìn)行改進(jìn),在離心風(fēng)機(jī)集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。
本文將對(duì)加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬,重點(diǎn)分析這2 種結(jié)構(gòu)形式對(duì)掘進(jìn)工作面的粉塵的導(dǎo)流效果,并對(duì)比其對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響,為掘進(jìn)工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。
離心風(fēng)機(jī)流體的數(shù)學(xué)模型
粉塵流體在風(fēng)機(jī)中流動(dòng)的物理?xiàng)l件較為復(fù)雜,影響因素較多,因此在離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中,假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。其在風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)要遵循質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量定理和能量守恒定律3 個(gè)基本物理守恒定律的支配。
綜上所述,本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究,簡(jiǎn)要分析了各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響。主要從集流器優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、窩殼優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、電機(jī)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響,離心風(fēng)機(jī)型號(hào),以及葉片形狀優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響四個(gè)方面進(jìn)行分析,為保證金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響
集流器優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響
集流器的工作原理是通過將氣流均勻地送入葉輪進(jìn)口截面,以達(dá)到提高離心風(fēng)機(jī)葉輪的效率以及風(fēng)機(jī)整體性能的目的。集流器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)氣流的流動(dòng)損失以及金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行都有很大影響,因此對(duì)集流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常重要的。在設(shè)計(jì)集流器的結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)確保較大程度地符合金屬葉輪附近氣流的流動(dòng)情況,同時(shí)還應(yīng)保證集流器內(nèi)氣流的平穩(wěn)運(yùn)行。集流器的類型有很多種,常用的集流器是錐弧形集流器,錐弧形集流器的氣流運(yùn)行一般比較平穩(wěn),但是集流器喉部到葉輪進(jìn)口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象,增加離心風(fēng)機(jī)的損失,導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率降低。因此,必須優(yōu)化集流器結(jié)構(gòu),通過減小集流器的錐度、增加喉部半徑的方式,提高離心風(fēng)機(jī)的效率,保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。
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