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蜗壳优化对除尘用风机金属叶轮稳定运行的影响

蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响，导致分布不均的现象发生。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口，从而使叶轮发生周期性的加速或减速，进而降低离心风机的工作效率，缩小了除尘用风机工作的范围，影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内，合理设计外壳的宽度，降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。15m3/s，主要尺寸参数为：除尘用风机蜗壳宽度b1152mm，叶轮内径1D210mm,叶轮外径2D246mm，叶片进口安装角178A，叶片出口安装角2160A，叶片圆弧半径r14mm，叶片数z60。

电机优化对除尘用风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小，为了节省空间，一般会使用内藏电动机设备。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失，从而导致噪声增大，离心风机性能降低。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大，从而导致金属叶轮内部损失增加。因此，在设计电机形状时，应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响，从而提高金属叶轮的稳定性，确保离心风机的性能。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低，气体黏性力在流体流动过程中起重要作用，因此，在实际运用过程中，标准k-ε模型由于未充分考虑粘性力的影响，导致计算模型出现偏差。

叶片形状优化对除尘用风机金属叶轮稳定运行的影响

叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过这种方式，达到叶轮前盘向中后盘送风，使叶轮中后盘出风的目的。由此可见，通过对叶片形状进行优化设计，可以在一定程度上增加叶片的送风量以及有效通道的宽度，使得离心风机的效率得到提高，从而保证金属叶轮的平稳运行。随着经济的发展以及技术的发展，老旧的离心风机已经不能适应现代化发展的需要。

除尘用风机具有体积小、压力系数高等一系列优点，在工业、农业等各个领域都得到广泛应用，是人们生产生活中必不可少的一种机器设备。离心风机主要由集流器、蜗壳、电机以及叶片四个部件组成。各部件的结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行起着重要的作用。随着科学技术的发展以及生活水平的提高，对除尘用风机进行结构优化越来越受到人们的关注。因此本文通过对集流器优化、蜗壳优化、电机优化以及叶片形状进行优化，来观察结构优化之后的离心风机对金属叶轮稳定运行的影响，以促进离心风机的生产工作朝着更完善、更健康的方向发展。离心风机广泛应用于锅炉引风、***空调系统等多个领域，为人们的生产生活带来了极大的便利。

除尘用风机进气箱出口处（叶轮进口处）水平横向截面速度的矢量图及云图，从图中可以看出，虽然其出口几何结构是对称的，然而在出口处其流速为不均匀分布，靠进气方向处流速较高，被进气方向速度较低，气流经弯头转弯后，流速分布比较紊乱，从而使得进入风机叶轮的流速不均匀，与文献的研究结果一致，这是导致离心风机效率低的原因之一。振动无论大小，只要符合相关技术要求即可，但是异常的、超标的振动必须及时处理，否则振动会恶化，***后造成事故和经济损失。

进气箱内的流动损失

进气箱的流动损失可以通过数值模拟计算分析，为理论研究提供参考，其大小为进气箱出口截面的动压乘以损失系数。由于进气箱出口速度大致与叶轮的进口速度一样。

进气箱对离心风机性能的影响可知在进气箱出口与除尘用风机叶轮进口处存在涡旋现象，研究中发现该涡旋与流量大小有关，在大流量区涡旋不明显，且位于进气箱侧的叶轮叶套的进口处，随着流量的减小，涡旋形状更加的明显，并向进气箱出口方向B侧偏移。在除尘用风机内部叶轮进口处产生涡旋现象，堵塞了叶轮流道，使风机的效率和压力降低。可以看出，原始风机叶轮流道内靠近出口处形成涡旋，主要原因是叶片出口附近存在较为严重的边界层分离现象。除尘用风机叶片表面存在附面层，随着叶轮旋转，吸力面和压力面附面层的结构和形态是不同的。

整机压力云图分布

通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟，模拟得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出，风机静压从进口至出口逐渐增大，在蜗壳外达到较大。由于有梯度扩散项，模型k-ε方程为椭圆形方程，故其特性同其他椭圆形方程，需要边界条件：除尘用风机出口或对称轴处k/n0和/n0。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机， 其较大静压达到2 510 Pa，普通集流器达到1 440 Pa；加米字风机的全压较大可达5 860 Pa，而普通集流器较大达到4 260 Pa。

除尘用风机集流器的压力用Tecplot 软件对模拟结果进行后处理，可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。山东冠熙环保设备有限公司对集流器进行改进，在除尘用风机集流器内部的侧壁上固定若干条肋组成的“米”字支撑架。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示， 除尘用风机米字形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-18 000 Pa，压差10 000 Pa；普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-16 000 Pa，压差8 000 Pa，小于米字形集流器。同时也可以看出，加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓，对稳定进口气流，保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。