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李海伟 先生
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发布时间:2020-05-06 18:30:43
多级离心风机的创新点和难点在于以***、高压、节能为风机的设计目标,要求产品性能达到或接近高压、***技术水平的***水平。但风机的性能参数是互补的、矛盾的。Baloni等采用实验方法,对具有相同叶轮,多级离心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。工作压力的增加也会导致电耗和噪声水平的提高,这是风机常见的技术问题。如何使风机的工作参数满足设计要求,提高风机的整体性能,不仅关系到单个零件结构设计的优化,而且关系到材料、制造、加工工艺和装配精度的优化。因此,这是一个对风机进行整体优化的系统工程,是多级离心风机较大的技术难点。
另外,多级离心风机的创新点如下:
(1)通过对斜槽离心风机样机的数值计算和内部流动特性分析,对样机结构进行了改进,并提出了各种改进方案。通过延长斜槽风机的短叶片,降低了风机所需的扭矩,提高了风机的效率;通过向外延伸风机的长叶片和短叶片,提高了风机的效率。大型风机叶轮的旋转半径可以增加风机的总压力,但效率基本不变。因此,改进后的风扇与样机的几何相似性不满足风扇相似性原理的条件。减小样机叶轮与蜗壳舌之间的间隙,不仅可以提高风机的总压,而且可以提高风机效率2.1%。为XQ斜槽风机的进一步改进和完善提供了良好的参考。
(2)取消原多级离心风机的设计结构。根据叶轮流道横截面积逐渐变化的原理,建立了风机叶片型线成形的数学模型,并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。叶片的“双圆弧”设计被原来复杂的“多圆弧”设计思想所取代,从而改善了原模型低压低效的缺点。
(3)放弃传统的以实验为基础的风机设计方法,以数值计算方法为主要研究手段,改进多级离心风机的设计,降低风机的开发成本和周期,加快离心风机产品的更新换代。
多级离心风机的传动方式因使用场合不同而不同,离心风机的传动方式也不同,如图1.2所示。当离心风机叶轮的转速与电机相同时,大型风机可以通过联轴器将风机叶轮与电机直接联接,称为D传动。这种传动方式的优点是可以使风机结构紧凑,减少机身。当风机是小型机器时,叶轮可直接与电机轴连接,称为A型传动。这种传动方式可以有效地减小风机的体积,使风机结构更加紧凑。当风机转速与电机转速不同时,可采用皮带轮变速传动方式。多级离心风机根据具体形式可分为B、C、E、F四种,通常叶轮安装在主轴端部。因此,本文通过改变多级离心风机叶轮的结构参数和数值计算方法,对改进后的风机性能进行了评价和分析。这种结构叫做悬臂。其优点是易于拆卸。对于大型单吸和双吸离心风机,叶轮通常放置在两个轴承的中间。这种结构称为双支承式。其优点是风扇运转平稳。流量损失会降低多级离心风机的实际压力,泄漏损失会降低风机的流量,叶轮损失和机械损失会导致风机附加功率的增加,从而降低风机的效率。流量损失气体流经多级离心风机的进气室、叶轮、蜗壳和出口扩压器。由于气体通道的粘性和形状不同,在整个流动过程中存在摩擦损失和涡流损失(边界层分离、二次流、尾流损失等)。目前,在现有的离心风机损失模型中,不同部件的各种损失(如进气室损失、叶轮进口气流从轴向到径向的损失、叶轮通道损失、蜗壳损失、变工况下叶片进口冲击损失)是***计算的。
多级离心风机基于LSSVM算法建立了矿井离心风机性能预测模型。采用LHS方法对矿用离心风机进行了实验数据采集,进一步降低了建模成本,提高了建模精度。通过实例验证了该方法的有效性。然而,在实际生产中也有许多类似的离心风机。尽管它们的大小、结构和速度不同,但它们遵循相似的机制。通过观察风机不同截面的等值线和流线图,分析了风机的内部流动特性,为离心风机的改进提供了思路。因此,如何利用现有的相似离心风机数据建立现有的离心风机模型成为下一个研究方向。根据天蝎科鱼类的运动姿态和涡流特性,设计了一种多级离心风机叶片,用于模拟鱼类的弯曲姿态。多级离心风机采用数值模拟的方法,研究了传统的单圆弧原型叶片和鱼状叶片对多翼离心风机气动性能和噪声的影响。通过可视化分析,发现在鱼状叶片的过流过程中,涡流强度明显小于原型风机,流场分布更加均匀。鱼状叶片的使用有效地减小了风机蜗壳舌处的压力波动,削弱了叶片与蜗壳舌间的非定常相互作用。风机气动噪声计算分析结果表明,单弧原型叶片的风机噪声频率分布在中低频段,多级离心风机鱼形叶片的风机噪声频率主要分布在中频段,说明多级离心风机噪声频率分布规律和噪声特性两个风扇的启动路径不同。数值计算结果表明,鱼状叶片多叶离心风机的气动性能有了明显的改善,风量增加了12.5%,效率提高了5.65%,测点平均噪声降低了2.78db。
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