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葉片形狀優(yōu)化對8-39離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響
葉片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪平穩(wěn)運行有著重要的影響。目前很多學(xué)者研究了葉片出口安裝角的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及葉片高度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,但是對于葉片形狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究得較少。氣流在葉片的不同區(qū)域的流動有很大的不同。在葉輪前盤,氣流的流動方式主要是軸向流動。在葉輪的中后盤,氣流的流動方式主要是徑向流動。根據(jù)風(fēng)機參數(shù),風(fēng)機旋轉(zhuǎn)噪聲基頻為760Hz,由頻譜圖可看出在500~800Hz之間的低頻噪聲并沒有降低,而1250-2000Hz之間吸聲材料的降噪效果非常好,噪聲下降明顯。通過這種方式,達到葉輪前盤向中后盤送風(fēng),使葉輪中后盤出風(fēng)的目的。由此可見,通過對葉片形狀進行優(yōu)化設(shè)計,可以在一定程度上增加葉片的送風(fēng)量以及有效通道的寬度,使得離心風(fēng)機的效率得到提高,從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行。
8-39離心風(fēng)機具有體積小、壓力系數(shù)高等一系列優(yōu)點,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用,是人們生產(chǎn)生活中必不可少的一種機器設(shè)備。離心風(fēng)機主要由集流器、蝸殼、電機以及葉片四個部件組成。各部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行起著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活水平的提高,對8-39離心風(fēng)機進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化越來越受到人們的關(guān)注。蝸殼優(yōu)化對8-39離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響蝸殼是離心風(fēng)機金屬葉輪的重要組成部分。因此本文通過對集流器優(yōu)化、蝸殼優(yōu)化、電機優(yōu)化以及葉片形狀進行優(yōu)化,來觀察結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后的離心風(fēng)機對金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響,以促進離心風(fēng)機的生產(chǎn)工作朝著更完善、更健康的方向發(fā)展。
8-39離心風(fēng)機葉片吸力側(cè)形成的低能流積聚的“尾跡區(qū)”,形成“射流-尾流”結(jié)構(gòu)。加進氣箱后,風(fēng)機葉輪尾緣處的“尾跡-射流”更加的嚴重,風(fēng)機模型尾跡區(qū)占了比較大的空間,減少了風(fēng)機流道有效面積。在小流量區(qū),風(fēng)機內(nèi)部的流場分布發(fā)生偏心現(xiàn)象(C 處),葉輪流道E 側(cè),氣體比較充實,葉輪流道F 側(cè)氣體分布較差,與原始風(fēng)機內(nèi)部流場分布相比,其8-39離心風(fēng)機葉輪流道的充盈性差。離心風(fēng)機的效率曲線如圖6,無進氣箱情況下在流量為2.82kg/s,壓力為3 106.23Pa 時,達到較率68.64%;加進氣箱后在流量為1.68kg/s,壓力為2 775.54Pa,達到較率59.45%,通過與原始風(fēng)機對比可知,加進氣箱后其較率降低8.19%。同樣由圖6 效率曲線對比圖可知,加進氣箱后風(fēng)機整體效率降低,與原始8-39離心風(fēng)機相比其區(qū)域比較窄,縮短了工作區(qū)域,且加進氣箱后較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移。加進氣箱后,離心風(fēng)機的全開流量降低,與無進氣箱相比,流量降低了16.9%。試驗結(jié)果表明:由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力,導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機壓力和效率在整個測試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。由圖7 可知,加進氣箱不僅降低了風(fēng)機的全開流量,其全壓也有所減少。風(fēng)機性能測試采用C 型試驗裝置對帶進氣箱的離心風(fēng)機進行了性能測試,測試標(biāo)準按GB/T 1236-2017《工業(yè)通風(fēng)機用標(biāo)準化風(fēng)道進行性能實驗》執(zhí)行。
消聲蝸殼對8-39離心風(fēng)機氣動性能的影響原風(fēng)機與不同消聲組合試驗所得的氣動性能對比如圖3 所示。試驗結(jié)果表明: 由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力,導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機壓力和效率在整個測試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。對內(nèi)藏電動機的形狀設(shè)計不當(dāng)會增加金屬葉輪內(nèi)部的流動損失,從而導(dǎo)致噪聲增大,離心風(fēng)機性能降低。4種消聲組合方式的壓力損失并不相同,當(dāng)額定轉(zhuǎn)速為3 800 r /min,在設(shè)計工況下,A 組合改進風(fēng)機全壓降低了約16.0 Pa,效率下降了約1.28%; B 組合改進風(fēng)機全壓降低了約5.0 Pa,8-39離心風(fēng)機效率下降了約0.9%; C 組合改進風(fēng)機全壓降低了約36.8 Pa,效率下降了約3.18%; D 組合改進風(fēng)機全壓降低了約45.8 Pa,效率下降了約3.28%。
主要由于安裝穿孔板的面積不同,導(dǎo)致不同消聲組合方式的摩擦損失不同。B 組合即只在風(fēng)機后蓋板上安裝穿孔板,風(fēng)機壓力損失小。不同工況下,風(fēng)機壓力和效率損失也不相同,在設(shè)計工況及偏大流量工況下,8-39離心風(fēng)機壓力和效率損失較大,效率也同步降低。主要原因是大流量工況下,蝸殼內(nèi)部氣流速度較高,氣流與穿孔板之間的摩擦損失增加。消聲蝸殼為A 組合形式時與原風(fēng)機的出口A聲級隨流量變化的對比圖??梢钥闯?,不同工況下,A 型消聲蝸殼的降噪效果不同,8-39離心風(fēng)機在額定工況點附近,降噪效果好; 在大流量工況下,降噪效果變差,這主要因為大流量情況下,蝸殼內(nèi)氣體流速較大,而氣體流速對吸聲材料的吸聲效果影響很大; 在小流量工況下,風(fēng)機流動惡化,風(fēng)機振動較大,導(dǎo)致振動噪聲很大以致降噪效果反而變差。集流器的類型有很多種,常用的集流器是錐弧形集流器,錐弧形集流器的氣流運行一般比較平穩(wěn),但是集流器喉部到葉輪進口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象,增加8-39離心風(fēng)機的損失,導(dǎo)致離心風(fēng)機效率降低。與原風(fēng)機相比,在額定工況點A 聲級降低約4.5 dB( A) ,在大流量工況下,A 聲級降低約3.6 dB( A) ,在小流量工況下,A 聲級降低約1.9 dB( A) 。