蜗壳优化对供应离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。振动无论大小,只要符合相关技术要求即可,但是异常的、超标的振动必须及时处理,否则振动会恶化,造成事故和经济损失。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响,导致分布不均的现象发生。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出
供应离心风机
蜗壳优化对供应离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。振动无论大小,只要符合相关技术要求即可,但是异常的、超标的振动必须及时处理,否则振动会恶化,造成事故和经济损失。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响,导致分布不均的现象发生。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口,从而使叶轮发生周期性的加速或减速,进而降低离心风机的工作效率,缩小了供应离心风机工作的范围,影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内,合理设计外壳的宽度,降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对供应离心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。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。其中入口类型采用速度进口,出口设为压力边界条件,本计算采用的样机是矿用式离心风机,出口静压可以近似为0,蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失,从而导致噪声增大,离心风机性能降低。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大,从而导致金属叶轮内部损失增加。因此,在设计电机形状时,应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响,从而提高金属叶轮的稳定性,确保离心风机的性能。
供应离心风机进气箱出口处(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。5%,修正的k-ε模型,各流量工况下供应离心风机出口静压计算值与试验值吻合,其性能曲线趋于重合,两者误差值明显减小,且较大误差降低至3%,充分验证了所采用的数值计算模型修正方法的可行性,同时为下文供应离心风机性能的准确度和可靠性预测提供支撑。
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供应离心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。供应离心风机绝大多是由电动机驱动工作的主要由叶轮、蜗壳、轴和轴承座及一些控制附件组成,属动设备。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。供应离心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。
本文以供应离心风机为研究对象,对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量,研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。加米字风机的全压较大可达5860Pa,而普通集流器较大达到4260Pa。试验在符合ISO3745 标准的半消声室中进行,其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈,消声室截止频率100 Hz,本底噪声为26 dB( A) 。试验装置和测试系统按照GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888-91《供应离心风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。供应离心风机进气口端连接符合GB/T 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出PL3 位置的静压和PL5 处的流量压差,然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置。
试验采用进口堵片方式调节流量,从大流量至小流量共选取8 个工况点,分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。后计算风机标况下流量、全压、全压效率、总A 声级。进气箱是离心风机重要的组成部分,主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。本试验风机的结构简图,在风机蜗板和前后盖板上可分别固定穿孔钢板,穿孔板与蜗壳本体之间形成10 mm 的空腔,空腔内填充超细玻璃棉,形成消声蜗壳。以此形成4 种消声蜗壳组合: A 组合,周向蜗板有消声层;B 组合,蜗壳后盖板有消声层; C 组合,周向蜗板和后盖板有消声层; D 组合,周向蜗板和前盖板有消声层。选用的穿孔板采用板厚1 mm,孔径6 mm,穿孔率约为22%。各种加装吸声结构组合,风机蜗壳内部的通流结构尺寸和原风机一致。
供应离心风机与4 种消声方式风机的A 声级对比。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形,里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究,使改进后的风机A声级降低了9~12dB(A)。从图中可以看出,每一种方式都有着不错的降噪效果,其中C 型改进风机降噪效果好,在额定工况点附近总A声级能降低约7 dB( A) ; B 型改进风机降噪效果也比较理想,优于A 和D 型改进风机; A 型改进风机的消声效果差。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大,而没有被吸声材料有效吸收。但后盖板加装消声材料,恰好吸收了电机的部分噪声,因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。
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