柜式离心通风机进气箱出口处(叶轮进口处)水平横向截面速度的矢量图及云图,从图中可以看出,虽然其出口几何结构是对称的,然而在出口处其流速为不均匀分布,靠进气方向处流速较高,被进气方向速度较低,气流经弯头转弯后,流速分布比较紊乱,从而使得进入风机叶轮的流速不均匀,与文献的研究结果一致,这是导致离心风机效率低的原因之一。本文将对加米字支撑架的集流器和普通圆弧形集流器
柜式离心通风机
柜式离心通风机进气箱出口处(叶轮进口处)水平横向截面速度的矢量图及云图,从图中可以看出,虽然其出口几何结构是对称的,然而在出口处其流速为不均匀分布,靠进气方向处流速较高,被进气方向速度较低,气流经弯头转弯后,流速分布比较紊乱,从而使得进入风机叶轮的流速不均匀,与文献的研究结果一致,这是导致离心风机效率低的原因之一。本文将对加米字支撑架的集流器和普通圆弧形集流器进行整机数值模拟,重点分析这2种结构形式对掘进工作面的粉尘的导流效果,并对比其对风机性能的影响,为掘进工作面降尘效率的提高提供理论依据。
进气箱内的流动损失
进气箱的流动损失可以通过数值模拟计算分析,为理论研究提供参考,其大小为进气箱出口截面的动压乘以损失系数。由于进气箱出口速度大致与叶轮的进口速度一样。
进气箱对离心风机性能的影响可知在进气箱出口与柜式离心通风机叶轮进口处存在涡旋现象,研究中发现该涡旋与流量大小有关,在大流量区涡旋不明显,且位于进气箱侧的叶轮叶套的进口处,随着流量的减小,涡旋形状更加的明显,并向进气箱出口方向B侧偏移。可以看出,原始风机叶轮流道内靠近出口处形成涡旋,主要原因是叶片出口附近存在较为严重的边界层分离现象。因此提高蜗壳型线设计水平,不仅能改善风机气动性能,还能达到降低噪声的效果。柜式离心通风机叶片表面存在附面层,随着叶轮旋转,吸力面和压力面附面层的结构和形态是不同的。
柜式离心通风机在大流量区计算值比实测值偏高,小流量区计算值比实测值偏低,但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。由效率曲线图可知,大流量区计算结果比实测结果偏高,小流量区计算结果比实测结果偏低,说明计算结果与实测结果吻合。电机优化对柜式离心通风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小,为了节省空间,一般会使用内藏电动机设备。通过实验值与计算值的对比,CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致,由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。
试验噪声分析
离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制,分为三类:1)单极子,2)偶极子,3)四极子,风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。试验地点:浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心;采用声级计对风机出口处的噪声进行测试,测试方式及仪器。1Pa,相比可以看出,柜式离心通风机加米字形集流器导流效果比普通圆弧形集流器好。测量时,除地面外无其他的反射条件,测点位置D 距地面的高度与风机出口中心持平,水平方向上与出气口轴线成45° ,距离出气口中心L=1m。
柜式离心通风机的噪声在小流量区,带进气箱的离心风机噪声不带进气箱,随着流量的增加,带进气箱的风机噪声显著提高,在大流量区,明显的高于不带进气箱的噪声。
1)柜式离心通风机在进气箱出口与叶轮进口处有涡旋产生,其位置与流量大小相关,涡旋的存在导致叶轮流道发生了堵塞,是离心风机效率降低的原因之一。
2)加进气箱后,风机叶轮尾缘的“尾迹-射流”现象更加的严重,且在小流量区风机内部流场存在偏心现象。
3)加进气箱后柜式离心通风机不仅效率有所降低,其全开流量与压力与无进气箱相比也有所下降,加进气箱后离心风机较优工况点向小流量区偏移,进气箱内部流场的复杂性以及出口速度的不均匀性对风机内部的流场分布产生了影响。
4)相比于无进气箱的情况下,加进气箱后,风机随流量的增加,噪声提升的更快,且在大流量区明显高于不带进气箱的噪声。
5)与实验测试结果对比分析,结果表明采用数值模拟研究风机性能是可行的。
为了提高掘进工作面离心风机导流效果, 提出对柜式离心通风机圆弧形集流器加米字支撑架改造。加进气箱后,离心风机的全开流量降低,与无进气箱相比,流量降低了16。通过建立离心风机几何模型和数值模型,并施加边界条件,利用Fluent 软件对加米字圆弧集流器和普通圆弧集流器离心风机进行了整机内部流场数值模拟, 采用Tecplot 软件进行后处理,显示同流量下离心风机的压力云图。
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