鹤壁市通达矿山设备有限公司

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河北省信誉好评如潮的矿用绞车厂商谈改善内叶轮流动的方法

来源:www.97506.com 发布于:2013年10月14日 15:44:14

鹤壁市通达矿山设备有限公司自1983年来逐渐发展成集机械加工、成套装备、电器程序控制、售后服务一体化的综合性企业。荣获了“全国煤矿专用设备及配件产品定点生产单位”,产品畅销全国各地。咨询热线:15839250999​。

    鹤壁市通达矿山设备有限公司位于国际级鹤壁市经济技术开发区,本公司主要产品有绞车,提升机,矿用绞车矿井提升机,减速器,液压站,变频电控,高压电控PLC电控,防爆提升机,金属矿绞车,防爆电控等,井架,矿车等,年产各种型号矿用提升绞车、矿井提升机300余台,产品主要有:JT、JTK、JTKB、JTP、JTPB矿用提升绞车,JK、JKB单绳缠绕式矿井提升机等,咨询热线:15839250999。


       离心式通风机作为流体机械的一种重要类型,主要由:叶轮、机壳、联轴器、轴。 叶轮是产生风压和传递能量的主要作功部件;机壳主要用来引入气体和排出气体,同时将气体的部分动能变为压力能;联轴器用来连接电机和风机,传递力矩;轴安装并固定叶轮,通过联轴器与电机。
 
        近年来广泛应用于国民经济各个部门,是主要的耗能机械之一,也是节能减排的一个重要研究领域。研究过程表明:提高离心通风机叶轮设计水平,是提高离心通风机效率、扩大其工况范围的关键。本文将从离心通风机叶轮的设计和利用边界层控制技术提高离心通风机叶轮性能这两个方面,对近年来提出的提高离心通风机性能的方法和途径的研究进行归纳分析。
 
         叶轮是离心风机的心脏,离心风机叶轮的内部流动是一个非常复杂的逆压过程,叶轮的高速旋转和叶道复杂几何形状都使其内部流动变成了非常复杂的三维湍流流动。由于压差,叶片通道内一般会存在叶片压力面向吸力面的二次流动,同时由于气流90°转弯,导致轮盘压力大于轮盖压力也形成了二次流,这一般会导致叶轮的轮盖和叶片吸力面区域出现低速区甚至分离,形成射流—尾迹结构[17]。由于射流—尾迹结构的存在,导致离心风机效率下降,噪声增大。为了改善离心叶轮内部的流动状况,提高叶轮效率,一个重要的研究方向就是采用边界层控制方式提高离心叶轮性能,这也是近年的热点研究方向。
 
        2007年,刘小民等人采用边界层主动控制技术在压缩机进气段选择性布置涡流发生器,从而改变叶轮进口处流场,通过数值计算对不同配置参数下离心压缩机性能进行对比分析[18]。该文章对涡流发生器应用于离心叶轮内流动控制的效果进行了初步的验证和研究,通过数值分析表明这种方法确实可以改善叶轮内部流动,达到提高叶轮性能的效果。但是该主动控制技术结构复杂,而且需要外加控制设备和能量,对要求经济耐用的离心通风机产品不具有竞争力。
 
       采用边界层控制方式提高离心叶轮性能的另外一种方法就是采用自适应边界层控制技术。1999年,黄东涛等人提出了离心通风机叶轮设计中采用长短叶片开缝方法[19-20],该方法采用的串列叶栅技术,综合了长短叶片和边界层吹气两种技术的优点,利用边界层吹气技术抑制边界层的增长,提高效率,而且试验结果表明[20],该方法可以有效的提高设计和大流量下的风机效率,但对小流量效果不明显。文献[21]用此思想解决了离心叶轮内部积灰的问题。虽然串列叶栅技术在离心压缩机叶轮[20]内没有获得效率提高的效果,但从文献内容看,估计是由于该文作者主要研究的是串联叶片的相位效应,而没有研究串联叶片的径向位置的变化影响导致的。
 
        理论和试验都表明,离心叶轮的射流尾迹结构随着流量减小更加强烈,而且小流量时,尾迹处于吸力面,设计流量时,尾迹处于吸力面和轮盖交界处。为了提高设计和小流量离心通风机效率,2008年,田华等人提出了叶片开缝技术[22],该技术提出在叶轮轮盖与叶片之间叶片尾部处开缝,引用叶片压力面侧的高压气体吹除吸力面侧的低速尾迹区,直接给叶轮内的低速流体提供能量。最终得到在设计流量和小流量情况下,叶轮开缝后叶片表面分离区域减小,整个流道速度和叶轮内部相对速度分布更加均匀,且最大绝对速度明显减小的结果。这种方法改善了叶轮内部流场的流动状况,达到了提高离心叶轮性能和整机性能的效果,而且所形成的射流可以吹除叶片吸力面的积灰,有利于叶轮在气固两相流中工作。
 
       2008年,李景银等人提出在离心风机轮盖上靠近叶片吸力面处开孔的方法[23],利用蜗壳内的高压气体产生射流,从而直接给叶轮内的低速或分离流体提供能量,以减弱由叶轮内二次流所导致的射流-尾迹结构,并可用于消除或解决部分负荷时,常发生的离心叶轮的积灰问题。通过对离心风机整机的数值试验,发现轮盖开孔后,在设计点附近的风机压力提高了约2%,效率提高了1%以上,小流量时压力提高了1.5%,效率提高了2.1%。在设计流量和小流量时,由于轮盖开孔形成的射流,可以明显改善叶轮出口的分离流动,减小低速区域,降低叶轮出口处的最高速度和速度梯度,从而减弱了离心叶轮出口处的射流—尾迹结构。此外,沿叶片表面流动分离区域减小,压力增加更有规律。轮盖开孔方法可以提高设计流量和小流量下的闭式离心叶轮性能和整机性能,如果结合离心叶轮串列叶栅自适应边界层控制技术,有可能全面提高离心叶轮性能。





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