蝸殼優(yōu)化對除塵用風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響

蝸殼是離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪的重要組成部分。它可以通過導(dǎo)流與擴(kuò)大壓力來提高離心風(fēng)機(jī)的效率。蝸殼入口氣流由于受到蝸殼流動不對稱的影響，導(dǎo)致分布不均的現(xiàn)象發(fā)生。這種分布不均勻的現(xiàn)象會直接堵塞葉輪出口，從而使葉輪發(fā)生周期性的加速或減速，進(jìn)而降低離心風(fēng)機(jī)的工作效率，縮小了除塵用風(fēng)機(jī)工作的范圍，影響了金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。消聲蝸殼為A組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級隨流量變化的對比圖。因此在蝸殼的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中必須將蝸殼寬度對流場的影響考慮在內(nèi)，合理設(shè)計(jì)外殼的寬度，降低對流場的影響。從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。

電機(jī)優(yōu)化對除塵用風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響吸油煙機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會使用內(nèi)藏電動機(jī)設(shè)備。內(nèi)藏電動機(jī)的長度、頭部傾角等在一定程度上影響著風(fēng)機(jī)性能和噪音。對內(nèi)藏電動機(jī)的形狀設(shè)計(jì)不當(dāng)會增加金屬葉輪內(nèi)部的流動損失，從而導(dǎo)致噪聲增大，離心風(fēng)機(jī)性能降低。電動機(jī)的軸向長度和氣流的排擠率呈正相關(guān)的關(guān)系。但是同流量下，普通圓弧形集流器比加米字形集流器風(fēng)機(jī)壓差大，有效值大2366Pa，風(fēng)機(jī)全壓差加米字形比普通圓弧形小2350。葉輪進(jìn)口處的流道變窄會使前盤處脫流區(qū)域變大，從而導(dǎo)致金屬葉輪內(nèi)部損失增加。因此，在設(shè)計(jì)電機(jī)形狀時(shí)，應(yīng)充分考慮電機(jī)形狀對葉輪內(nèi)部流動的影響，從而提高金屬葉輪的穩(wěn)定性，確保離心風(fēng)機(jī)的性能。

除塵用風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱出口處（葉輪進(jìn)口處）水平橫向截面速度的矢量圖及云圖，從圖中可以看出，雖然其出口幾何結(jié)構(gòu)是對稱的，然而在出口處其流速為不均勻分布，靠進(jìn)氣方向處流速較高，被進(jìn)氣方向速度較低，氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后，流速分布比較紊亂，從而使得進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的流速不均勻，與文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致，這是導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率低的原因之一。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，對于離心風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行和性能起著決定作用。

進(jìn)氣箱內(nèi)的流動損失

進(jìn)氣箱的流動損失可以通過數(shù)值模擬計(jì)算分析，為理論研究提供參考，其大小為進(jìn)氣箱出口截面的動壓乘以損失系數(shù)。由于進(jìn)氣箱出口速度大致與葉輪的進(jìn)口速度一樣。

進(jìn)氣箱對離心風(fēng)機(jī)性能的影響可知在進(jìn)氣箱出口與除塵用風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口處存在渦旋現(xiàn)象，研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān)，在大流量區(qū)渦旋不明顯，且位于進(jìn)氣箱側(cè)的葉輪葉套的進(jìn)口處，隨著流量的減小，渦旋形狀更加的明顯，并向進(jìn)氣箱出口方向B側(cè)偏移。可以看出，原始風(fēng)機(jī)葉輪流道內(nèi)靠近出口處形成渦旋，主要原因是葉片出口附近存在較為嚴(yán)重的邊界層分離現(xiàn)象。除塵用風(fēng)機(jī)是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。除塵用風(fēng)機(jī)葉片表面存在附面層，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，吸力面和壓力面附面層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是不同的。

本文以除塵用風(fēng)機(jī)為研究對象，對4 種組合方式的消聲蝸殼進(jìn)行了試驗(yàn)測量，研究了每一種組合的降噪效果及對風(fēng)機(jī)氣動性能的影響。試驗(yàn)在符合ISO3745 標(biāo)準(zhǔn)的半消聲室中進(jìn)行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100 Hz，本底噪聲為26 dB( A) 。試驗(yàn)裝置和測試系統(tǒng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1236－2000《工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn)》和GB/T2888－91《除塵用風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測量方法》的要求設(shè)計(jì)、制造、測試。除塵用風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口端連接符合GB/T 1236 規(guī)定的風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)進(jìn)氣試驗(yàn)裝置。由于蝸殼壁面是離心風(fēng)機(jī)主要的氣動噪聲源，蝸殼不消聲時(shí)，聲波在風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)連續(xù)反射，形成一個(gè)混響聲場，聲壓級較高。使用智能壓力風(fēng)速風(fēng)量儀測出PL3 位置的靜壓和PL5 處的流量壓差，然后再根據(jù)其他測量的數(shù)據(jù)算出風(fēng)機(jī)全壓和靜壓試驗(yàn)裝置。

試驗(yàn)采用進(jìn)口堵片方式調(diào)節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8 個(gè)工況點(diǎn)，分別測試每個(gè)工況點(diǎn)的風(fēng)機(jī)流量、壓力、功耗和噪聲。后計(jì)算風(fēng)機(jī)標(biāo)況下流量、全壓、全壓效率、總A 聲級。本試驗(yàn)風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖，在風(fēng)機(jī)蝸板和前后蓋板上可分別固定穿孔鋼板，穿孔板與蝸殼本體之間形成10 mm 的空腔，空腔內(nèi)填充超細(xì)玻璃棉，形成消聲蝸殼。以此形成4 種消聲蝸殼組合: A 組合，周向蝸板有消聲層;B 組合，蝸殼后蓋板有消聲層; C 組合，周向蝸板和后蓋板有消聲層; D 組合，周向蝸板和前蓋板有消聲層。測量時(shí)，除地面外無其他的反射條件，測點(diǎn)位置D距地面的高度與風(fēng)機(jī)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。選用的穿孔板采用板厚1 mm，孔徑6 mm，穿孔率約為22%。各種加裝吸聲結(jié)構(gòu)組合，風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部的通流結(jié)構(gòu)尺寸和原風(fēng)機(jī)一致。