防積灰的離心風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)

信息來源：發(fā)布時(shí)間：2020-08-25閱讀：380

在建材電力和冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中，用于排送煙氣含濕量較大，粉塵顆粒較小，從粘性較大和效率不降機(jī)體振動(dòng)機(jī)件損壞等，以致風(fēng)機(jī)無法工作，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。解剖檢查發(fā)觀，風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因是在葉片非工作面上，特別是在葉片非工作面的前緣，由于粘質(zhì)塵粒的高速撞擊，在其面形成了堅(jiān)硬牢固的塊狀物，當(dāng)沉積物粘附到一定程度后，形成不均勻性脫落，導(dǎo)致葉輪平衡破壞而振動(dòng)，防止風(fēng)機(jī)葉片積灰的方法有兩種，一種是以某種手段清除葉片上的積灰，另一種是通過改進(jìn)葉輪結(jié)構(gòu)的方法來防止葉片積灰。本文提出能防止風(fēng)機(jī)葉片非工作面積灰的結(jié)構(gòu)，通過求解方程和標(biāo)準(zhǔn)的模型方程，對原結(jié)構(gòu)葉輪與改進(jìn)后防積灰離心風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)，防積灰的離心風(fēng)機(jī)葉輪是在葉片非工作面的入口處安裝狀物體，塊狀物體在前盤和后盤之間以焊接鉚接或粘接方式連接，此方法對葉輪的原有結(jié)構(gòu)改動(dòng)小易于加工。

　　當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，該塊狀物體可改變?nèi)~片非工作面前緣附近的氣相及固相流場結(jié)構(gòu)。防止粉塵顆粒粘附于葉片的非工作面上及其前緣。

　　葉輪內(nèi)的氣固兩相流動(dòng)計(jì)算基本假設(shè)假設(shè)如下氣流在葉輪流道內(nèi)近似為一維穩(wěn)態(tài)不可壓縮流體流動(dòng)；將顆粒相視為具有連續(xù)介質(zhì)性質(zhì)的擬流體；氣固兩相具有相同直徑的球體，氣固兩相之間的作用力僅考慮相間阻力，忽略因顆粒間偶然碰撞產(chǎn)生的作用力效應(yīng)產(chǎn)生的升力因粒子加速引起氣體加速而產(chǎn)生的虛假質(zhì)量力等。

　　雙耦合模型基本方程采用歐拉方程分析離心風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部的氣固兩相流動(dòng)。在直角坐標(biāo)系中，對氣相和固相分別采用標(biāo)準(zhǔn)的化模型。湍流流動(dòng)的基本方程組，連續(xù)性方程為動(dòng)量方程。

　　計(jì)算對象以某煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼一次煙氣，風(fēng)機(jī)整體葉輪為計(jì)算對象，其葉輪結(jié)構(gòu)如下.邊界條件邊界條件為①風(fēng)機(jī)流量，假設(shè)葉輪入口處為均勻流，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速氣體在葉輪入口；葉輪壁面處滿足無滑移條件。

　　數(shù)值計(jì)算對風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行三維實(shí)體造型。對葉輪流道進(jìn)行整體網(wǎng)格劃分，計(jì)總單元總數(shù)大干107萬個(gè)。利用有限體積法，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散方程。計(jì)算結(jié)果分析分別對原葉輪和改進(jìn)后的葉輪內(nèi)的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行如下：計(jì)算葉輪入口流速為330m/s轉(zhuǎn)速為270m/s顆粒直徑為3mm，從顆粒體積分度分布，改進(jìn)后的葉輪某徑向切面的粉塵濃度分布。比較3和4可以看出，在葉片非工作面上。處于較大粉塵濃度的范圍不同，沿著葉片方向，粉塵濃度逐漸減少，而在葉片的后半段，粉塵濃度很低，存在粒子空區(qū)。因此，葉片的積灰應(yīng)集中在前段，現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果證實(shí)了這一結(jié)論。因此，葉片的積灰范圍很小在葉片非工作面前緣，即對于改進(jìn)后的葉輪，粉塵濃度要小得多。即顆粒體積分?jǐn)?shù)入口有原結(jié)構(gòu)葉輪速度矢量，改進(jìn)后的葉輪某徑向切面比較可以看出，在葉片非工作面前緣，顆粒速度方向與葉片之間的夾角不同，顆粒速度方向與葉片之間的夾角較大，因此，粉塵粘附于葉片非工作面上的機(jī)會(huì)就要小得多。旋渦區(qū)的大小不同即對于改進(jìn)后的葉輪，旋渦區(qū)的范圍要大得多。因此，對于改進(jìn)后的葉輪，由于旋渦的作用，粉塵提前偏離了葉片非工作面。

　　為了檢驗(yàn)數(shù)值計(jì)算結(jié)果是否正確，在對某廠結(jié)論計(jì)算結(jié)果吻合，說明理論計(jì)算正確。而原來每隔2~4個(gè)月因積灰振動(dòng)就要停機(jī)檢修的風(fēng)機(jī)，在采用現(xiàn)結(jié)構(gòu)的葉輪后。已連續(xù)運(yùn)行了十個(gè)多月，說明該結(jié)構(gòu)下的葉輪有效防止葉片非工作面的枳灰。

　　在葉片非工作面前緣，對于改進(jìn)后的葉輪，粉塵濃度比原結(jié)構(gòu)葉輪的粉塵濃度要小。在葉片的入口，對于改進(jìn)后的葉輪，顆粒體枳分?jǐn)?shù)只有原結(jié)構(gòu)葉輪的30%。對于改進(jìn)后的葉輪，顆粒速度方向與葉片之間的夾角較大，使旋渦區(qū)的范圍增大，因此，粉塵粘附于葉片非工作面的機(jī)會(huì)就要小得多。

　　現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果明，該結(jié)構(gòu)葉輪能效地防止葉片非工作面上的積灰。