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山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品: 通風機
高壓吸塵引風機-爐窯引風機-吸塵引風機
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引風機廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點是整體結(jié)構(gòu)緊湊,葉輪寬徑比小,內(nèi)、外徑比小,長、短葉片分布均勻,壓力系數(shù)高,流量系數(shù)小,因此常用于高壓、小流量場合。(2)改造后引風機電耗降低26384kWh,增壓風機電耗降低52159kWh,合計77543kWh,輔助電耗降低0。針對風機效率低、加工工藝復雜等缺點,提出了一種改進的風機效率設(shè)計方案,并采用CFD數(shù)值計算方法進行了分析驗證。
本文對風機進行改進和設(shè)計的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算斜槽風機樣機的流量。數(shù)值計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好,證明了該計算模型和數(shù)值計算方法的可行性。通過對引風機不同截面的等值線和流線的觀測,分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離,降低了風機的內(nèi)部流動損失。針對風機內(nèi)部流動狀況,提出了三種不同的改進方案。在改進方案不能滿足性能要求的情況下,對風機進行了重新設(shè)計。由于氣體通道的粘性和形狀不同,在整個流動過程中存在摩擦損失和渦流損失(邊界層分離、二次流、尾流損失等)。為了使風機葉片通道內(nèi)的流動更加合理,根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理,建立了風機葉片型線形成的數(shù)學模型,并根據(jù)該數(shù)學模型完成了風機葉片型線的設(shè)計。風機葉片的設(shè)計采用“雙圓弧”成形方法,不僅簡化了風機的加工工藝,而且使風機的總壓力提高到5257pa,效率提高到68%。最后介紹了離心風機的瞬態(tài)計算方法,分析了瞬態(tài)計算中時間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計的風機內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后,引風機采用FW-H模型計算了設(shè)計風機的氣動噪聲,遠場噪聲值為58dB。
本文主要完成設(shè)計引風機的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值計算,在瞬態(tài)數(shù)值計算結(jié)果穩(wěn)定后,采用FW-H模型計算設(shè)計風機的氣動噪聲值。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,得出以下結(jié)論:
(1)通過比較設(shè)計風機樣機和斜槽離心風機樣機的數(shù)值計算結(jié)果,可以看出在設(shè)計流量條件下重新設(shè)計的離心機,風機的總壓值高于E設(shè)計目標,效率68%,效率比樣機高19.9%,總壓值由4626pa提高到5257pa,均滿足合作單位的性能要求。
(2)通過觀察原型風機和斜槽風機葉片通道的流線圖,可以看出設(shè)計風機的長、短葉片吸力面分離較弱,但沒有強渦流區(qū)。與樣機的內(nèi)部流程相比,該流程有了很大的改進,效率也有了很大的提高。
(3)根據(jù)計算出引風機的噪聲頻譜,可以看出設(shè)計風機的聲壓在1100Hz時有一個峰值,聲壓值為58dB。在遠場噪聲計算中,隨著受流點到葉輪中心距離的增加,風機噪聲值呈下降趨勢。
整機壓力云圖分布
通過Fluent 軟件對掘進工作面離心風機進行流場數(shù)值模擬,模擬得出在同流量下,加米字集流器和普通集流器離心風機壓力云圖可以看出,風機靜壓從進口至出口逐漸增大,在蝸殼外達到較大。加米字集流器風機進口靜壓明顯高于普通集流器離心風機, 其較大靜壓達到2 510 Pa,普通集流器達到1 440 Pa;加米字風機的全壓較大可達5 860 Pa,而普通集流器較大達到4 260 Pa。對流項采用二階迎風格式離散,擴散項采用二階中心格式離散,時間項采用二階隱式格式離散。
引風機集流器的壓力用Tecplot 軟件對模擬結(jié)果進行后處理,可以對離心風機集流器的受壓進行對比分析。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示, 引風機米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa,到集流器出口達到-18 000 Pa,壓差10 000 Pa;普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa,到集流器出口達到-16 000 Pa,壓差8 000 Pa,小于米字形集流器。同時也可以看出,加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩,對穩(wěn)定進口氣流,保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。引風機葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成,這些參數(shù)對離心風機的性能有著重要的影響。
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