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叶片形状优化对除尘风机设备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。为了提高掘进工作面离心风机导流效果，提出对除尘风机设备圆弧形集流器加米字支撑架改造。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---金属叶轮的平稳运行。

除尘风机设备具有体积小、压力系数---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。4种消声组合方式的压力损失并不相同，当额定转速为3800r/min，在设计工况下，a组合改进风机全压降低了约16．0pa，效率下降了约1．28%。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，对除尘风机设备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。

除尘风机设备对比分析

在额定转速下， 假定风机进出口处截面上动压静压均匀分布，对风机进口、出口压力及压差，集流器进出口压力及其压差进行统计。取点方法：在截面中心为轴心，周边均匀取了20 个点，之后计算取其平均值，可以看出，同流量下，加米字形集流器的静压和全压差分别为-4 389.0 pa 和-2 252.9 pa，而普通圆弧形集流器的压差为-982.9 pa 和-32.1 pa，相比可以看出，除尘风机设备 加米字形集流器导流效果比普通圆弧形集流器好。先单独分析了进气箱内部流场特性，然后对进气箱与风机进行一体化分析，研究进气箱对离心风机性能的影响。但是同流量下，普通圆弧形集流器比加米字形集流器风机压差大，有效值大2 366 pa，风机全压差加米字形比普通圆弧形小2 350.8 pa，减少的这部分能量用于摩擦-。说明集流器经过改造提高了粉尘流的导流能力，提高了风机的性能。

本文对掘进工作面除尘风机设备集流器结构进行了改进研究。并对改进前、后的结构的集流器导流效果做了理论分析。然后应用fluent 流体软件对其进行了数值建模分析， 充分认识离心分机内部流场流体的流动规律，并得到集流器及整个风机的压力云图，截面所受阻力云图，并取点做了统计分析。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，---离心风机的性能。研究结果表明：除尘风机设备加米字形集流器使集流器进出口压差增加，明显地起到对粉尘流场的导流作用。但是集流器由于增加米字形支撑架，造成集流器截面的摩擦力增大，消耗了风机的一部分动能。但对大型除尘离心风机总体来看，采用该结构---减少制造难度和加工成本，提高了经济效益。

消声蜗壳对除尘风机设备气动性能的影响原风机与不同消声组合试验所得的气动性能对比如图3 所示。试验结果表明: 由于穿孔板相对于光滑的铝板有着较高的壁面摩擦阻力，导致加装穿孔板后的风机压力和效率在整个测试工况范围内都有不同程度的降低。试验噪声分析离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制，分为三类：1单极子，2偶极子，3)四极子，风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。4种消声组合方式的压力损失并不相同，当额定转速为3 800 r /min，在设计工况下，a 组合改进风机全压降低了约16．0 pa，效率下降了约1．28%; b 组合改进风机全压降低了约5．0 pa，除尘风机设备效率下降了约0．9%; c 组合改进风机全压降低了约36．8 pa，效率下降了约3．18%; d 组合改进风机全压降低了约45．8 pa，效率下降了约3．28%。

主要由于安装穿孔板的面积不同，导致不同消声组合方式的摩擦损失不同。b 组合即只在风机后盖板上安装穿孔板，风机压力损失小。不同工况下，风机压力和效率损失也不相同，在设计工况及偏大流量工况下，除尘风机设备压力和效率损失较大，效率也同步降低。同时，由于蜗壳张开度扩大能够抑制流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而有效地降低了多翼离心风机噪声2。主要原因是大流量工况下，蜗壳内部气流速度较高，气流与穿孔板之间的摩擦损失增加。消声蜗壳为a 组合形式时与原风机的出口a声级随流量变化的对比图。可以看出，不同工况下，a 型消声蜗壳的降噪效果不同，除尘风机设备在额定工况点附近，降噪效果好; 在大流量工况下，降噪效果变差，这主要因为大流量情况下，蜗壳内气体流速较大，而气体流速对吸声材料的吸声效果影响很大; 在小流量工况下，风机流动恶化，风机振动较大，导致振动噪声很大以致降噪效果反而变差。与原风机相比，在额定工况点a 声级降低约4．5 db( a) ，在大流量工况下，a 声级降低约3．6 db( a) ，在小流量工况下，a 声级降低约1．9 db( a) 。