改变部件参数对离心风机性能影响-pg电子试玩链接

发布企业重要信息, 增加企业透明度,更真实,更权威!
行业资讯

改变部件参数对离心风机性能影响

信息来源:发布时间:2021-03-08阅读:428
摘要:本文首先对某高效离心风机进行全三维整机数值模拟,得到其性能曲线并与实验结果进行对比分析。通过使用不同形式的进口集流
器和采用长度不同的整流板等改变风机部件参数来研究风机性能的变化,结果表明锥形进口集流器制造简单同时有效提高了风机的效率,合理的整流板长度可以改善风机内部流动状态并提高风机效率。
0 引言
离心风机是国民经济各部门中应用量大、使用面广的通用机械,是工业生产中主要的耗能设备,因此研究和改进离心风机,提高其工作效率对节约能源有着非常重要的意义。离心风机主要包括进口集流器、叶轮和蜗壳三大部件,其几何结构和内部流体的流动状态直接影
响离心风机的能源利用率和工作效率[1]。
王昊[2]等通过对一台离心风机更换叶轮翼型和改变叶片的安装角,采用数值模拟的方法分析了风机的性能和流场。张顾钟[3]采用多目标法对某离心风机进行优化,通过改变叶片出口角、叶片数和转速等参数,得到风机整机性能的提高。阳诚武[4]等通过对 9-26 型离心风
机的模型进行数值模拟,研究了短叶片长度、短叶片周向位置、短叶片的安装角度及长短叶片数对风机性能的影响。李新宏[5]等对 9-19no.1 离心风机进行了三维全粘性的整机数值模拟,得到风机的压力场和速度场分布。本文对某高效离心风机进行全三维整机数值模拟并与实验测试进行对比,在此基础上改变其进口集流器与整流板等风机部件的参数,分析其对风机性能的影响及风机内部流动状况,为设计高效离心风机提供了参考。
1 风机整机模拟与实验对比本文的试验研究对象是一台高效离心通风机,数值模拟采用 fluent 软件,计算区域主要分为三个部分:进口集流器、蜗壳和叶轮。该风机主要结构和设计参数如下:叶片进、出口直径为 460mm、1000mm;叶轮出口直径为 1010mm;长、短叶片各 12 个;叶片进、出口安装角为 29.03°、75°;叶轮进、出口宽度为 105mm、46mm;蜗壳宽度为 270mm;风机转速
为 1450rpm。
由于计算模型尺寸比较大,网格数目比较多,同时模型外形不是很复杂,本文采用结构化六面体网格,在保证计算精度的前提下大大节约了计算周期。考虑到流体在通风机内的流动特性,对近壁面采用了网格节点不等距处理,对于 interface、蜗舌、叶轮均采用了网格节点加密处理,其中进口集流器网格数为 715806,叶轮网格数为 758632,蜗壳网格数为714687。对计算模型的网格数均进行了网格无关性验证,当网格数再增加时计算的全压和效率变化均在 0.5%以内。
该通风机内部流动马赫数比较低,可以认为是三维粘性不可压缩流动,湍流模型选择κ-ε 模型,压力速度耦合方法采取 simple 算法,松弛因子采用 fluent 默认值。进口采用速度进口,出口为压力出口条件,壁面为无滑移边界。
图 2 为风机性能曲线的数值模拟结果与实验值的对比,其中风机全压的实验结果与数值模拟最大相差 3.2%,在设计流量附近模拟值略高于实验值,风机的静压、功率的实验结果分别与数值模拟结果相差了 2.3%、3%,模拟值与实验结果的曲线趋势基本一致,风机的效率的误差则在 3.9%以内,在设计流量时模拟值与实验结果基本相同。所有性能参数的误差均在 5%以内,说明了本文的计算模型和计算方法的正确性。
2 进口集流器对风机性能的影响
为了使气流能够更加均匀进入叶轮,一般通风机都会有进口集流器。进口集流器应该尽量使气流充满叶轮进口截面,使流动状况尽量接近叶轮进口的气流状况,避免产生涡流等流动损失。本文使用了三种型式的进口集流器:圆筒形进口集流器、锥形进口集流器和弧形进口集流器,如图 3 所示。三种进口集流器轴向长度相同,出口面积都与叶轮进口面积相同,其中锥形进口集流器与弧形进口集流器进出口面积保持一致。
 
在进行模型的网格划分的时候,分别对三种型式的进口集流器对应处网格进行了尺寸的统一,例如进口处第一层网格与叶轮进口截面匹配的 interface 截面网格尺寸均相同,对于其它壁面处的网格尽量做到尺寸接近。圆筒形进口集流器,锥形进口集流器和弧形进口集流器的网格数分别是 61447、715806 和 70866,蜗壳和叶轮部分均相同。
图 4 是采用三种进口集流器的性能曲线对比,可以看出三种进口集流器风机模型均满足设计要求。由图 4(a)可以看出在小流量情况下,三种模型的全压相差不大;随着流量的增加,特别是超过设计流量后,采用弧形进口集流器的风机全压最高,其次是采用锥形进口
集流器的风机,圆筒形进口集流器风机最低。在设计工况下弧形进口集流器的全压分别比锥形和圆筒形进口集流器全压高 1.3%和 0.8%,在大流量下弧形进口集流器的全压分别比锥形和圆筒形进口集流器全压高 6.1%和 10.2%。由图 4(b)可以看出效率与全压的趋势保持一致,小流量状况下三种模型效率基本相同,随着流量的增加弧型的效率高于锥形,锥形的效率高于圆筒,在设计工况下弧型进口集流器的效率分别比锥形和圆筒形进口集流器效率高0.6%和 1.3%,大流量时弧型进口集流器的效率分别比锥形和圆筒形进口集流器效率高 5.7%和 8.6%。
图 5、图 6 和图 7 分别显示了不同流量下叶轮进口截面的绝对速度云图,可以看出采用圆筒形进口集流器的风机,在该截面上壁面速度和中心速度都比较大,速度延半径方向有先增大后减小的过程,而采用锥形进口集流器和弧形进口集流器的风机则都是中心速度小,壁
面速度大,速度延半径方向是逐渐增大的过程,弧形和锥形的速度分布基本一致,弧形的在大流量的情况下速度分布更加均匀。可以看出不管采用哪种进口集流器,叶轮进口速度分布都不可能是完全对称的,下游设备的不对称性会影响上游设备,在设计工况下三种模型的进
口速度分布最均匀,气体进入叶轮内流动状况最好,因此效率最高。
图 8 是设计工况下三种模型同一位置子午截面总压图,可以看出由于叶轮对气体做功,沿着流动方向气体的总压在不断地增加,同一半径下轮盖侧的压力均低于轮盘侧的压力,尤其是在进口处,轮盖侧的压力明显低于轮盘侧的压力,采用圆筒形进口集流器风机在轮盖侧
进口转弯区域明显会有一个较大的低压区域,采用锥形进口集流器风机在进口处的压力梯度则要缓和一些,采用弧形进口集流器风机在进口处压力梯度最小,因此弧形进口集流器最能符合气流由轴向变为径向进入叶轮的气体流动状况,在进口盖侧产生的流动损失最小。
相关评论
联系pg电子试玩链接

周口市通用鼓风机有限公司
地址:河南省周口市川汇区周西路37号
电话微信同号:13137650060 
传真:0394-8233409
邮箱:930948608@qq.com

网站地图