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高壓離心通風(fēng)機的點和難點在于以、高壓、節(jié)能為風(fēng)機的設(shè)計目標(biāo),要求產(chǎn)品性能達到或接近高壓、技術(shù)水平的先進水平。但風(fēng)機的性能參數(shù)是互補的、矛盾的。工作壓力的增加也會導(dǎo)致電耗和噪聲水平的提高,這是風(fēng)機常見的技術(shù)問題。如何使風(fēng)機的工作參數(shù)滿足設(shè)計要求,提高風(fēng)機的整體性能,不僅關(guān)系到單個零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化,而且關(guān)系到材料、制造、加工工藝和裝配精度的優(yōu)化。(1)滿負荷風(fēng)機數(shù)據(jù)試驗:鍋爐滿負荷運行時,爐內(nèi)氧含量維持在2。因此,這是一個對風(fēng)機進行整體優(yōu)化的系統(tǒng)工程,是高壓離心通風(fēng)機較大的技術(shù)難點。
另外,高壓離心通風(fēng)機的點如下:
(1)通過對斜槽離心風(fēng)機樣機的數(shù)值計算和內(nèi)部流動特性分析,對樣機結(jié)構(gòu)進行了改進,并提出了各種改進方案。通過延長斜槽風(fēng)機的短葉片,降低了風(fēng)機所需的扭矩,提高了風(fēng)機的效率;通過向外延伸風(fēng)機的長葉片和短葉片,提高了風(fēng)機的效率。大型風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)半徑可以增加風(fēng)機的總壓力,但效率基本不變。減小樣機葉輪與蝸殼舌之間的間隙,不僅可以提高風(fēng)機的總壓,而且可以提高風(fēng)機效率2.1%。通過數(shù)值計算方法,觀察離心風(fēng)機蝸殼內(nèi)部的流動情況,通過收縮蝸殼180°~360°之間的型線,改進后的離心風(fēng)機出口靜壓,出口全壓和風(fēng)機效率都有所提高。為XQ斜槽風(fēng)機的進一步改進和完善提供了良好的參考。
(2)取消原高壓離心通風(fēng)機的設(shè)計結(jié)構(gòu)。根據(jù)葉輪流道橫截面積逐漸變化的原理,建立了風(fēng)機葉片型線成形的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機葉片型線的設(shè)計。葉片的“雙圓弧”設(shè)計被原來復(fù)雜的“多圓弧”設(shè)計思想所取代,從而改善了原模型低壓低效的缺點。
(3)放棄傳統(tǒng)的以實驗為基礎(chǔ)的風(fēng)機設(shè)計方法,以數(shù)值計算方法為主要研究手段,改進高壓離心通風(fēng)機的設(shè)計,降低風(fēng)機的開發(fā)成本和周期,加快離心風(fēng)機產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
高壓離心通風(fēng)機原型機的短葉片是在長葉片的基礎(chǔ)上在直徑為320mm的圓弧方位截斷,改善計劃一的短葉片長度進行了多種長度的挑選,并經(jīng)過數(shù)值計算得到醉優(yōu)的短葉片長度是在長葉片的基礎(chǔ)上在直徑為259mm的圓弧方位打斷。改善完成后按照高壓離心通風(fēng)機原型機的數(shù)值計算方法,對改善后的風(fēng)機進行數(shù)值計算,能夠看出通過向內(nèi)延伸斜槽式離心風(fēng)機的短葉片,將風(fēng)機的所需扭矩由4.53N.m降低為4.33N.m,使風(fēng)機的功率進步了2.3%。流量損失會降低高壓離心通風(fēng)機的實際壓力,泄漏損失會降低風(fēng)機的流量,葉輪損失和機械損失會導(dǎo)致風(fēng)機附加功率的增加,從而降低風(fēng)機的效率。能夠看出在延伸短葉片后,改善計劃一的風(fēng)機短葉片吸力面的兩個旋渦消失,葉片鄰近的別離區(qū)顯著的減小,但改善計劃一的長葉片吸力面依然存在較大的別離區(qū),因此風(fēng)機的全體功率進步并不太顯著。
增大高壓離心通風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑改善計劃一使斜槽式離心風(fēng)機的功率進步2.3%,但風(fēng)機的全壓值根本堅持不變,這樣的改善計劃并不能滿足對風(fēng)機全壓值5000Pa的要求。因此本文依據(jù)風(fēng)機規(guī)劃的相似原理,即在風(fēng)機滿足類似條件的情況下,風(fēng)機的全壓值與風(fēng)機的轉(zhuǎn)速的平方和全壓的平方呈正比,依據(jù)風(fēng)機的類似規(guī)劃原理,在滿足類似規(guī)劃條件下,相應(yīng)的增大風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑,能夠有用的進步風(fēng)機的全壓值。高壓離心通風(fēng)機邊界條件下的工作壓力為101325pa,入口邊界條件下的壓力入口,表壓為0,初始壓力為-50pa。
本文主要完成設(shè)計高壓離心通風(fēng)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(fēng)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(fēng)機樣機和斜槽離心風(fēng)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(fēng)機的總壓值高于E設(shè)計目標(biāo),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(fēng)機和斜槽風(fēng)機葉片通道的流線圖,可以看出設(shè)計風(fēng)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)計算出高壓離心通風(fēng)機的噪聲頻譜,可以看出設(shè)計風(fēng)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(fēng)機噪聲值呈下降趨勢。