除塵風機設備量大從優(yōu)

在標準進氣風管測試裝置上，對除塵風機設備及在風機蝸殼周向板、前蓋板、后蓋板等部位分別加裝吸聲材料后，測試了不同結構形式下風機性能和噪聲特性。主要從集流器優(yōu)化對離心風機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、窩殼優(yōu)化對離心風機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、電機優(yōu)化對離心風機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響，以及葉片形狀優(yōu)化對除塵風機設備金屬葉輪穩(wěn)定運行影響四個方面進行分析，為保證金屬葉輪的穩(wěn)定運行提供技術支持。試驗結果表明:相比原風機，蝸殼周向板與后蓋板同時加裝吸聲材料效果較好，設計工況下A聲級能夠降低7．2dB(A)，在小流量工況下，吸聲蝸殼的降噪效果變差;根據(jù)風機噪聲頻譜，穿孔板加玻璃棉吸聲蝸殼的吸聲性能中高頻好于低頻，風機基頻噪聲在設計點能夠降低12．5dB(A);除塵風機設備加裝吸聲材料后風機氣動性能會略有下滑，壓力和效率都有不同程度的降低。離心式風機是工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛的通用輔助設備，而風機噪聲尤其大型風機噪聲很大，嚴重影響人的身心健康，所以降低風機噪聲有著重要的意義。由于蝸殼壁面是離心風機主要的氣動噪聲源，蝸殼不消聲時，聲波在風機蝸殼內(nèi)連續(xù)反射，形成一個混響聲場，聲壓級較高。采用消聲蝸殼后，被吸收的聲能多，被反射的聲能少，其聲場的聲壓級就會降低。

對于除塵風機設備消聲蝸殼降噪效果的研究，國內(nèi)外很多學者都做了不少的研究工作。其次，使兩聯(lián)軸器軸線同高，即先調(diào)整左右徑向偏差，最后調(diào)整上下高差，直至符合本文的允許值。Bartenwerfer等將蝸板外側消聲部分的外殼做成方形，里面填充消聲材料對離心風機進行降噪試驗研究，使改進后的風機A聲級降低了9～12dB(A)。劉曉良等研究了消聲蝸殼消聲材料厚度、空腔厚度等對風機降噪效果的影響，結果表明:適當增加消聲材料厚度或空腔厚度可以提高消聲蝸殼的降噪效果。到目前為止，對消聲蝸殼的研究基本都集中在周向蝸板上加裝消聲材料，對風機側板加消聲材料的消聲蝸殼降噪效果研究得還比較少。

消聲蝸殼對除塵風機設備氣動性能的影響原風機與不同消聲組合試驗所得的氣動性能對比如圖3 所示。內(nèi)藏電動機的長度、頭部傾角等在一定程度上影響著風機性能和噪音。試驗結果表明: 由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力，導致加裝穿孔板后的風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。4種消聲組合方式的壓力損失并不相同，當額定轉(zhuǎn)速為3 800 r /min，在設計工況下，A 組合改進風機全壓降低了約16．0 Pa，效率下降了約1．28%; B 組合改進風機全壓降低了約5．0 Pa，除塵風機設備效率下降了約0．9%; C 組合改進風機全壓降低了約36．8 Pa，效率下降了約3．18%; D 組合改進風機全壓降低了約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，導致不同消聲組合方式的摩擦損失不同。消聲蝸殼為A組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。B 組合即只在風機后蓋板上安裝穿孔板，風機壓力損失小。不同工況下，風機壓力和效率損失也不相同，在設計工況及偏大流量工況下，除塵風機設備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 組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。可以看出，不同工況下，A 型消聲蝸殼的降噪效果不同，除塵風機設備在額定工況點附近，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，風機流動惡化，風機振動較大，導致振動噪聲很大以致降噪效果反而變差。與原風機相比，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) 。

將建立好的除塵風機設備三維模型導入ICEM 軟件進行混合網(wǎng)格的劃分。（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來說，彎頭處更容易發(fā)生擾動管道而造成振動的現(xiàn)象，所以風機出口段宜有不小于5m的直段，以減少出口阻力損失，達到順暢輸送介質(zhì)的目的。其中進出口和葉輪區(qū)域采用結構化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結構復雜，尤其是電動機周圍結構并非規(guī)則模型，故采用適應性較強的非結構化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預測結果的影響，在進行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計算結果的準確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結果造成影響，對除塵風機設備進行網(wǎng)格無關性驗證，如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知，當網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預測結果較為合理，終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為為普遍有效的湍流模型，能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應用于各類風機的數(shù)值求解計算中。

由于有梯度擴散項，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：除塵風機設備出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。蝸殼優(yōu)化對除塵風機設備金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響蝸殼是離心風機金屬葉輪的重要組成部分。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應力將取代湍流雷諾應力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風機由于結構尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實際運用過程中，標準k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導致計算模型出現(xiàn)偏差。運用Visual C 將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運行狀態(tài)，除塵風機設備進出口邊界條件設置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。后以CFD 計算的定常結果作為初始條件，進行非定常數(shù)值計算。