以高压离心通风机为研究对象,利用NUMECA 软件对其叶片进行开缝数值模拟,结果表明,开缝对风机内部流场有一定优化作用,并依据叶轮流场和风机性能的改善情况,确定了较优的开缝角度和开缝位置,在较优开缝方案下,流体在流道出口的速度比较均匀一致,且风机全压提高4.25%,效率提高1.49%。风机的压力值,效率基本不变,增大蜗壳舌与风机叶轮之间的间隙,可使风机总
高压离心通风机
以高压离心通风机为研究对象,利用NUMECA 软件对其叶片进行开缝数值模拟,结果表明,开缝对风机内部流场有一定优化作用,并依据叶轮流场和风机性能的改善情况,确定了较优的开缝角度和开缝位置,在较优开缝方案下,流体在流道出口的速度比较均匀一致,且风机全压提高4.25%,效率提高1.49%。风机的压力值,效率基本不变,增大蜗壳舌与风机叶轮之间的间隙,可使风机总压值提高到4711pa,效率提高2。
风机属于通用机械类。它们广泛应用于国民经济的各个部门。风机是工农业生产不可缺少的设备。据统计,风机用电量约占总用电量的9%。目前,离心风机在我国能源系统中占有很大的比重。因此,提高离心风机的性能对于工矿企业节能增效具有重要意义。高压离心通风机的节能方法主要是从运行调整和结构改造两个方面进行的,对运行调节的研究非常广泛;高压离心通风机结构改造主要包括换流器的安装、动静叶的改造等,目前对风机叶片开槽技术的研究还不多见。而且工程应用不广泛。清华大学等人通过对长、短叶片的开槽,使离心风机的性能曲线变平,区变宽,使非设计性能更好。对叶片弦缝进行了研究,改善了叶栅周围的压力分布,降低了总压损失15.8%。研究了吸入点和回流点的位置,即狭缝的位置,并提出了良好的建议。杨科等人对航空工业风力机的开槽问题进行了研究。(3)根据计算出高压离心通风机的噪声频谱,可以看出设计风机的声压在1100Hz时有一个峰值,声压值为58dB。模拟了不同攻角下的上、下风面开槽和自下而上的开槽。分析了不同工况下的流场和流线分布。结果表明,开槽对改善风力机静失速特性非常有益。



通过数值计算方法,观察离心风机蜗壳内部的流动情况,通过收缩蜗壳180°~360°之间的型线,改进后的离心风机出口静压,出口全压和风机效率都有所提高。
Beena D. Baloni等采用实验方法,对具有相同叶轮,高压离心通风机蜗壳采用等环量法与等平均速度法成型的离心风机内部流动特性进行了研究,结果表明采用等平均速度法成型的蜗壳内部气流的速度梯度与压力梯度都小于采用等环量法成型的蜗壳,内部流动情况更优。在设计流量条件下,通过改变蜗舌与叶轮之间的间隙,可以有效地提高风机的总压,降低风机所需的扭矩,提高风机效率2。
高压离心通风机应用广泛,但由于其叶片结构复杂、叶道较长导致其内部流动损失较大,效率较低。复杂的叶片结构导致其加工工艺复杂,在批量生产时叶片模具制造的成本较大,一般企业都只单件生产甚至不生产,导致产品的供不应求。因此本文采用数值计算得方法,找到高压离心通风机内部流动损失的根源,改善风机内部的流动特性,提高风机的综合性能。首先由高压离心通风机的活动特性分析中能够知道,高压离心通风机的短叶片吸力面存在两个旋涡区,为了改善涡流带来的活动损失,提出了通过改变短叶片的长度来改善风机活动的计划。
根据以上分析,本文对斜槽式离心风机进行了改进设计,从改善风机内部流动特性出发,首先在原型机的基础上进行改进,而后根据风机的现代设计方法,以合作单位的性能指标为设计条件,完成风机的设计工作,具体的内容如下:
本文通过查阅大量离心风机优化设计的文献,深入理解了风机的不同结构参数对风机内部流动特性的影响,并采用数值计算方法
(CFD)对风机原型机进行了数值模拟,通过观察风机不同截面处的等值线图和流线图,对风机的内部流动特性进行了分析,为离心风机的改进提供思路。以提高高压离心通风机的效率和增大其全压为改进目标,对风机的短叶片长度、增大风机叶轮的旋转直径和改变风机蜗壳蜗舌与叶轮的间隙,对风机性能的影响进行了研究。结果表明,采用数值计算方法可以简单、准确地得到给定子午线分布的叶轮子午线轮廓。
改造后,对两台高压离心通风机进行性能评价试验,包括全负荷风机数据试验、改造前后数据试验和风机较大出力试验数据,如下所示。(1)满负荷风机数据试验:锅炉满负荷运行时,炉内氧含量维持在2.5%,炉内负压维持在0-50pa,锅炉稳定运行2小时后,现场测量两台引风机数据。满足机组满负荷要求。叶片开槽使风机的总压和效率增加,但总压明显增加,效率增加不大。风机满负荷数据见表2。
(2)改造前后数据试验:风机改造后,锅炉正常运行1小时,运行参数稳定。采集风机的数据,并与改造前的数据进行比较。锅炉满负荷时,两台引风机电流降低48A。
(3)高压离心通风机较大出力试验:冷态下,风机挡板开度为80%时,风机电流达到设计值。A风机入口挡板开启80%时,风机电流为146A,B风机入口挡板开启80%时,风机电流为145.6A,满足设计要求。
结论
(1)与改造前后引风机试验数据相比,A风机效率提高17.2%,B风