三級離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場分析

離心風(fēng)機(jī)是氣力輸送系統(tǒng)核心設(shè)備，在氣力輸送工作中，需要以離心風(fēng)機(jī)連續(xù)地向整個(gè)管道提供一定壓力的空氣流，使散狀物料在壓力作用下沿管道吸入料倉。因此確保離心風(fēng)機(jī)給管道提供一個(gè)合適的壓力值，是氣力輸送機(jī)械高效工作的保證。但在實(shí)際作業(yè)中，離心風(fēng)機(jī)的工作流量和壓力受物料輸送量的變化影響嚴(yán)重，輸送量的變化會使得風(fēng)機(jī)偏離其設(shè)計(jì)工況，常處于變工況狀態(tài)下工作。受工況變化的影響，離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部會出現(xiàn)很多設(shè)計(jì)工況下所沒有的流動現(xiàn)象
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，這將對離心風(fēng)機(jī)的工作性能產(chǎn)生很大影響。
因此了解不同工況下離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀態(tài)利于風(fēng)機(jī)工作性能實(shí)施合理調(diào)節(jié)。
本文在第三章，建立了風(fēng)機(jī)在出口寬度為 8mm、轉(zhuǎn)速為 4600r/min 時(shí)數(shù)值計(jì)算的模型，并進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，本章在第一節(jié)對三級離心風(fēng)機(jī)在該設(shè)計(jì)工況條件下的內(nèi)部流動特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。然后在后續(xù)章節(jié)中，通過計(jì)算不同轉(zhuǎn)速、管道出口大小時(shí)風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場，對比研究了該風(fēng)機(jī)在不同工況下內(nèi)部流動的異同點(diǎn)，找到了變工況狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)，對風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)具有參考意義。
4.1 設(shè)計(jì)工況下風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場計(jì)算結(jié)果分析
本節(jié)對三級離心風(fēng)機(jī)在出口圓環(huán)大小為 8mm，額定轉(zhuǎn)速即 4600r/min 時(shí)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了該風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下內(nèi)部流動的特點(diǎn)，驗(yàn)證了模型的正確性。
4.1.1 設(shè)計(jì)工況下風(fēng)機(jī)壓力場分析
為方便研究，取風(fēng)機(jī)在圖 3-10 中標(biāo)出 X=0 截面即子午面作為分析對象。圖 4-1(a)和圖 4-1(b)所示為該截面上的靜壓力和總壓力分布。由圖 a 可見，風(fēng)機(jī)入口處的靜壓力低于大氣壓，由于壓差的存在，外部的氣體被源源不斷的壓入風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)內(nèi)部靜壓力從風(fēng)機(jī)進(jìn)口處沿流道是逐級上升的，這是葉輪做功的表現(xiàn)。每級葉輪之間壓力變化都較平均。在第 1 級和第 2 級葉輪流道中，靜壓力分布幾乎是以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動軸線對稱分布的，但在第 3 級葉輪流道中，由于蝸殼的存在而顯示出非對稱性。在葉輪內(nèi)部區(qū)域，壓力變化梯度最高，在導(dǎo)風(fēng)盤區(qū)域壓力幾乎沒變化。同時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)，在每一級葉輪輪蓋與機(jī)殼區(qū)域的流體靜壓力總比同一位置處的葉輪內(nèi)部靜壓力大。圖(b)所示為總壓力云圖，其分布與靜壓分布基本類似。
圖 4-2 給出了各級葉輪內(nèi)部流道的靜壓力和總壓力分布。從圖中可看出，各級葉輪內(nèi)部的靜壓力和總壓力都處在不同數(shù)值區(qū)間，但無論哪級葉輪，其內(nèi)部壓力分布都和單級離心葉輪的內(nèi)部壓力分布相似，隨著流體流向葉輪的出口，同一葉片的壓力面和 吸力面的壓力都逐漸升高，但壓力面所受的最大壓力總要比吸入面所受的最大壓力要大，并且流道中間的壓力要比流道兩邊的壓力低。葉輪內(nèi)部壓力的最小值出現(xiàn)在進(jìn)口處的吸入面上，最大值出現(xiàn)在出口處的壓力面上
。從圖 4-2 中可以明顯地看出前兩級
葉輪內(nèi)部壓力幾乎呈中心對稱分布，而第 3 級葉輪則不具有對稱性。
蝸殼截面的靜壓和總壓分布如圖 4-3 所示，由圖可以看出，蝸殼內(nèi)部壓力處于較高水平，且壓力隨蝸殼流道從小到大的方向逐漸增大，最后由于受管道出口的限制，在出口管道中形成了穩(wěn)定的壓力。