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發(fā)布時間:2020-07-23 03:07  







離心引風(fēng)機進氣箱出口處(葉輪進口處)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,靠進氣方向處流速較高,被進氣方向速度較低,氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后,流速分布比較紊亂,從而使得進入風(fēng)機葉輪的流速不均勻,與文獻的研究結(jié)果一致,這是導(dǎo)致離心風(fēng)機效率低的原因之一。5)與實驗測試結(jié)果對比分析,結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機性能是可行的。
進氣箱內(nèi)的流動損失
進氣箱的流動損失可以通過數(shù)值模擬計算分析,為理論研究提供參考,其大小為進氣箱出口截面的動壓乘以損失系數(shù)。由于進氣箱出口速度大致與葉輪的進口速度一樣。
進氣箱對離心風(fēng)機性能的影響可知在進氣箱出口與離心引風(fēng)機葉輪進口處存在渦旋現(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,且位于進氣箱側(cè)的葉輪葉套的進口處,隨著流量的減小,渦旋形狀更加的明顯,并向進氣箱出口方向B側(cè)偏移。可以看出,原始風(fēng)機葉輪流道內(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重的邊界層分離現(xiàn)象。離心引風(fēng)機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。離心引風(fēng)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(fēng)機集流器的受壓進行對比分析。
1)離心引風(fēng)機在進氣箱出口與葉輪進口處有渦旋產(chǎn)生,其位置與流量大小相關(guān),渦旋的存在導(dǎo)致葉輪流道發(fā)生了堵塞,是離心風(fēng)機效率降低的原因之一。
2)加進氣箱后,風(fēng)機葉輪尾緣的“尾跡-射流”現(xiàn)象更加的嚴重,且在小流量區(qū)風(fēng)機內(nèi)部流場存在偏心現(xiàn)象。
3)加進氣箱后離心引風(fēng)機不僅效率有所降低,其全開流量與壓力與無進氣箱相比也有所下降,加進氣箱后離心風(fēng)機較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移,進氣箱內(nèi)部流場的復(fù)雜性以及出口速度的不均勻性對風(fēng)機內(nèi)部的流場分布產(chǎn)生了影響。
4)相比于無進氣箱的情況下,加進氣箱后,風(fēng)機隨流量的增加,噪聲提升的更快,且在大流量區(qū)明顯高于不帶進氣箱的噪聲。
5)與實驗測試結(jié)果對比分析,結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機性能是可行的。
為了提高掘進工作面離心風(fēng)機導(dǎo)流效果, 提出對離心引風(fēng)機圓弧形集流器加米字支撐架改造。葉輪進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。通過建立離心風(fēng)機幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件,利用Fluent 軟件對加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風(fēng)機進行了整機內(nèi)部流場數(shù)值模擬, 采用Tecplot 軟件進行后處理,顯示同流量下離心風(fēng)機的壓力云圖。
整機壓力云圖分布
通過Fluent 軟件對掘進工作面離心風(fēng)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(fēng)機壓力云圖可以看出,風(fēng)機靜壓從進口至出口逐漸增大,在蝸殼外達到較大。試驗在符合ISO3745標準的半消聲室中進行,其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈,消聲室截止頻率100Hz,本底噪聲為26dB(A)。加米字集流器風(fēng)機進口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)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(fēng)機的全壓較大可達5 860 Pa,而普通集流器較大達到4 260 Pa。
離心引風(fēng)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(fēng)機集流器的受壓進行對比分析。進氣箱對離心風(fēng)機性能的影響可知在進氣箱出口與離心引風(fēng)機葉輪進口處存在渦旋現(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,且位于進氣箱側(cè)的葉輪葉套的進口處,隨著流量的減小,渦旋形狀更加的明顯,并向進氣箱出口方向B側(cè)偏移。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, 離心引風(fēng)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。
本文以離心引風(fēng)機為研究對象,對4 種組合方式的消聲蝸殼進行了試驗測量,研究了每一種組合的降噪效果及對風(fēng)機氣動性能的影響。試驗結(jié)果表明:由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力,導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機壓力和效率在整個測試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。試驗在符合ISO3745 標準的半消聲室中進行,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) 。試驗裝置和測試系統(tǒng)按照國家標準GB/T1236-2000《工業(yè)通風(fēng)機用標準化風(fēng)道進行性能試驗》和GB/T2888-91《離心引風(fēng)機和羅茨鼓風(fēng)機噪聲測量方法》的要求設(shè)計、制造、測試。離心引風(fēng)機進氣口端連接符合GB/T 1236 規(guī)定的風(fēng)機性能試驗進氣試驗裝置。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)機全壓和靜壓試驗裝置。
試驗采用進口堵片方式調(diào)節(jié)流量,從大流量至小流量共選取8 個工況點,分別測試每個工況點的風(fēng)機流量、壓力、功耗和噪聲。離心引風(fēng)機流體的數(shù)學(xué)模型粉塵流體在風(fēng)機中流動的物理條件較為復(fù)雜,影響因素較多,因此在離心風(fēng)機的數(shù)值計算中,假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運動而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。后計算風(fēng)機標況下流量、全壓、全壓效率、總A 聲級。本試驗風(fēng)機的結(jié)構(gòu)簡圖,在風(fēng)機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。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)機蝸殼內(nèi)部的通流結(jié)構(gòu)尺寸和原風(fēng)機一致。