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水帘厂家_多翼离心通风机内部流场数值JK系列矿用局部风机设计提
近年来，随着计算机软硬件水平和计算流体力学（ CFD ）技术的飞速发展，更多的湍流模型和计算方法应用于风机内部的三维流动计算中，使人们对风机内部流场有了更深入地了解；而大型商用 CFD 软件的出现给风机的数值模拟又带来了更大的便利，使用该软件对风机内部流场进行全三维的数值模拟，其结果更加真实可信。
多翼离心通风机以其体积小、结构紧凑和低噪声等优点在国民经济的各个领域都有着广泛的应用，并在很多特殊使用场合下被公认为是一种最理想的风源设备。为此，本文针对某型吸油烟机（吸油烟机的主体部件就是多翼离心通风机）采用 Fluent 软件进行全三维的数值模拟，并对模拟计算结果与试验结果进行了对比，吻合较好，同时对流场进行了分析。
1 数值模拟1.1 几何建模和网格划分
采用 Fluent 软件的前处理软件 Gambit 进行几何建模和网格划分。吸油烟机主要由多翼离心叶轮、蜗壳和机壳组成，由于蜗壳的不对称性，不能通过定义周期性边界条件实施单通道流域计算，应取整机作为计算对象 [1] ，同时考虑到吸油烟机结构的复杂性以及烟机各个部件尺寸的不同，因此将整个计算域分成 4 个互相连接的流体区域：机壳区域（机壳和蜗壳之间的流道）、叶轮进口区域（进风圈与叶轮之间的流道）、叶轮区域（ 60 个前向的单圆弧非扭曲叶片之间的流道）和蜗壳区域（叶轮和蜗壳之间的流道）。
对以上 4 个流体区域的连接面，有两种处理方法：一种方法是将连接面定义为内边界 (interior) ，此时就要在几何建模阶段使这个面相邻的两个区域共用这个面；另一种方法是将连接面定义为交界面 (interface) ，此时在几何建模阶段，对这个面相邻的两个区域分别定义一个面，而这两个面的几何位置和形状是相同的，但拥有不同的名称和标记，并可采用不同的网格类型。采用第一种方法，在计算中不需要进行任何处理；若采用第二种方法，则在计算中需要通过 Fluent 中的 Define/Grid interface 来实现这两个面的数据交换 [2] 。
划分网格时，根据各个流体区域的大小采用不同类型、不同大小的网格（非结构化的三棱体和四面体网格），整个计算域一共划分了约 70 万个网格，如图 1 所示。
1.2 计算参数设定及边界处理
考虑到所计算的烟机进出口温度变化不大，同时流速也不高，因此把流动区域的介质看作不可压缩气体，采用 SIMPLEC 算法求解速度和压力的耦合问题。
多翼离心通风机的内部流态是湍流，在计算中采用标准的 k- ε湍流模型，对近壁面区域采用壁面函数法进行处理。也有文献模拟离心通风机内部流场时用的湍流模型是 RNG k-ε模型[1]和realizable k-ε模型[3] 。
进出、口边界条件均选定为压力边界条件，固壁边界满足无滑移条件。
另外，由于多翼离心通风机是旋转机械，其中叶轮区域是旋转的，而其它部分是静止的，因此在计算中要采用多重参照系，叶轮区域作为独立的区域定义为旋转参照系，其它流动区域均为静止的。
计算中在采用标准 k- ε湍流模型的同时，也分别采用 RNG k- ε模型和 realizable k- ε模型进行了计算，并把计算所得的风机的最大流量和截止风压（简称风压）与试验测量的数值进行了对比，见表 1 。
表 1 数值结果与试验结果对比
流量 /(m3 /min)
风压 /Pa
标准 k- ε模型
15.47
256
RNG k- ε模型
15.53
260
realizable k- ε模型
15.51
259
试 验
14.83
252
从表1中看出，采用的3种 k- ε湍流模型所得到的结果极为接近，并且与试验结果也比较吻合，这说明数值模拟的结果是合理的，计算方法是可靠的，同时也说明这3种k- &epsilon,PVC水帘好;模型在计算风机内部流场的结果是可信的。
从表1中同样看出，数值结果比试验测量结果偏大，这主要是由于在建模阶段对烟机的部分区域进行了简化处理，导致摩擦损失、轮阻损失和泄漏损失比试验测量结果偏小的缘故 [4,5] 。
3 流场分析图2是风机的整机流线图，从图中可看出，风机内部的流场非常复杂，尤其是在风机叶轮的进口处。气流从进气口进入机壳后，大部分直接进入到旋转的叶轮中得到加速，而其余的部分则通过蜗壳和机壳之间的区域流入叶轮中，从而在叶轮上方形成了两个漩涡，这些漩涡的存在不仅影响了风机的气动性能（如流量、压力等），而且会带来一些噪声的增加，因此风机进气条件的好坏对这些漩涡的产生发展有着直接的影响，从而影响着风机的性能。
图 3 和图 4 给出了风机叶轮截面的压力分布，从图中看出，在靠近蜗壳出口处的叶轮通道内的压力分布与其它部分的叶轮通道内的压力分布的明显不同。从总压分布图上来看，越靠近叶轮外缘的地方压力越高。
图 5 和图 6 给出了风机叶轮截面的速度分布。就整个叶轮的速度分布情况来看，它与总压的分布十分类似，也说明了在靠近风机蜗壳出口处的叶轮通道与其它叶轮通道速度分布的明显不同。速度和压力在各个叶轮通道分布的不同也正好说明了在计算时，不能采用通过定义周期性边界条件实施的单通道流域计算的方法，而要进行整机的计算。从速度分布中同样可以看出，气流在叶轮外缘处的速度比较大，而且气流在蜗壳内的速度分布，除了在靠近蜗壳出口处分布明显不均外，其余部分的分布情况差别不是很明显。
图 7 （图中速度矢量之间的空白区域为叶片所在的位置）给出了叶轮通道内部的速度分布，从分布图中可看出，气流在叶片进口处和轮缘处的流动非常复杂，有漩涡的存在。因此，叶轮叶片进出口角度选定的好坏对叶轮的气动性能乃至风机的性能有着很大的影响。
就多翼离心通风机的叶轮来说，图 8 和图 9 分别给出了叶轮进口角度增大 5 °和减小 5 °时，叶轮通道内部的速度分布情况。从分布图上看出，角度改变前后，叶轮通道的内部流动并无明显改善；从流量上来看，角度增大 5 °时流量为 15.53m 3 /min ，角度减小 5 °时流量为 15.42m 3 /min ，与原型相比，效果甚微。经过反复的计算分析，并鉴于本风机叶片进口角较小的可调范围，可知通过调节叶片进口角来有效地提高此风机的性能是很难实现的。
图 10 给出了风机蜗舌区域的流动情况。从图上可看出在这一区域，一部分流体直接流向出口，而另外一部分则随着叶轮的旋转重新流入蜗壳中，从而在蜗舌附近产生漩涡，进而影响风机的性能。
4 结论应用计算流体动力学的方法对多翼离心通风机进行三维的内部流场数值模拟，从流场图来看，风机的内部流动非常复杂。试验结果与数值模拟结果的对比分析验证了数值模拟较好的准确性和可信度，从而在实际工程中，可用数值模拟来代替部分试验，以达到缩短周期、节省开发费用的目的。通过数值模拟同时可以获得风机内部速度和压力等参数的分布情况，有助于了解风机内部流动规律，为风机的改进设计提供参考。此外，此方法还可以用来检验现有风机的性能，判别其是否能够达到设计指标。
JK系列矿用局部风机设计
JK系列矿用局部扇风机
高效节能低噪声的JK系列矿用局部扇风机（简称局扇），是根据冶金、有色、黄金、化工、建材和核工业等各类非煤矿山局部通风的需要设计的，适用于各种规格断面的井巷掘进通风、采场和电耙道引风、无底柱分段采矿法进路通风、其它局部通风以及某些辅助通风。也可用于隧道施工、地下工程施工等需要用风筒送风的场合通风。
JK系列局扇的设计，综合考虑了各类局部通风作业面所需的排尘排烟风量、风筒送风距离、常用风筒规格、风阻值，以及矿井内的使用条件等。JK系列局扇分为单级工作轮JK-1、双级工作轮JK-2和对旋运转DJK等三类。其中JK40系列局扇和DJK50系列对旋局扇可以直接安装在巷道底板上，也可以悬挂安装在巷道的帮壁上或顶板下。
JK系列局扇具有以下特点：
（1）运转效率高。单级和双级工作轮最高全压效率分别为92%和83%，对旋型最高全压效率为85%，比原JF系列局扇提高20%-30%，具有明显的节电效果。
（2）规格齐全，适应性强。局扇的风量和全压的值有各种不同的组合，送风距离从80米到600米不等（串联运用送风距离可达1200米以上），可满足用户各种不同的需要。
（3）体积较小，重量较轻，移动灵活方便。在其性能与JF系列局扇基本相同时，体积减小20%—30%，重量减轻20%—30%。
（4）噪声较低。在空旷场合实测JK№.4局扇的噪声不超过86db(A)。如果用户对局扇的噪声有特殊要求，我厂可配套消声器，请在订货时作出说明。
DJK系列局扇的电机均为2极，其转速为2860-2930r/min。
DJK系列局扇的主要技术参数，见表1。
JK系列局扇的系列和机号（型号）表示方法如下：
JK 58 – 1 №.4
矿用局部扇风机 ,负压风机降温方案; 机号为4，工作轮直径D=400mm；
（“DJK”为对旋局扇） “№.3”， 机号为3，D=300mm；
“№.5”， 机号为5，D=500mm；
轮毂比d=0.58，“56&rdquo,整体厂房降温通风;为d=0.56 其余类推。
“67”为d=0.67，“55”为d=0.55 单级工作轮，“2”为双级工作轮
“40”为d=0.40，“50”为d=0. 50
第卷第期年月工程热物理学报提高叶片局部粗糙度对风机效率影响的实验研究霍福鹏孟繁娟钟洪亮陈佐一蒋正苗杨乃铎孙稳立清华大学热能工程系，北京北京风机二厂，北京摘要通过对三种风机在叶片上进行了加大局部粗糙度的实验，研究了风机叶片上不同位置的粗糙度变化对风机效率的影响，发现风机叶片内弧尾缘加大粗糙度时风机的效率会提高。
实验得到了通过增加叶片局部粗糙度提高风机效率的粗糙带最佳宽度及其位置，并对不同的粗糙度对效率的影响进行了初步的探讨。
本工作为风机节能开辟了一条新路。
关键词风机叶片变粗糙度节能冬不目叮舀在传统的理论及现行的叶片设计与加工中，为了保证较好的气动性能，要求透平与压气机的叶片表面尽可能光洁。
而最新的理论研究表明，在叶片局部加大粗糙度会使叶片的升阻比呈某一规律性变化，而在适当的位置加大粗糙度，叶片的升阻比会有所提高。
在相应的实验中也发现，对孤立的叶片和平面叶栅中的叶片加大其内弧尾缘的粗糙度，升阻比确有一定的提高。
但这种叶片的升阻比的提高在实际工作的叶轮机械中对效率的影响是如何体现的，同时不同位置的粗糙度变化对风机效率影响的规律，目前在国际国内均未见系统的实验研究。
本文对加大叶片局部粗糙度引起的风机效率变化进行了研究，初步给出了在不同位置加大粗糙度对风机效率影响的曲线，并给出了在不改变叶型条件下仅通过增加叶片局部粗糙度能提高风机效率的具体位置，为在不改变叶型条件下提高压气机及透平的效率开辟了一条新路。
实验方法实验由北京风机二厂分别选取了三种型号的风机进行了对比实验，在有计划的加大风机叶片某些部位的粗糙度的情况下对比风机的效率，从而确定局部粗糙度变化对风机效率的影响。
加大叶片局部粗糙度的方法是在较光滑的风机叶片表面贴粗糙带，本实验采用的粗糙带为普通砂纸。
在实验中粗糙带未发生翘起脱落等异常情况，砂纸的厚度与重量对风机的影响均可以忽略不计。
可以认为风机效率的变化仅与粗糙带的位置与粗糙度的大小有关。
实验的对比结果为风机的流量一效率变化曲线，对比两种情况的最大效率。
实验结果与讨论对不同的风机，实验发现一些共同的结果日期一修订日期一基金项目国家自然科学基金重点资助项目霍福鹏一男(满族)，辽宁鞍山人，博士研究生，主要从事气动热力学研究。
工程热物理学报卷在风机叶片压力面的不同位置粘贴相同宽度的粗糙带，风机的效率随粗糙带的位置变化而变化，如图所示。
(其中为粗糙带的宽度，为粗糙带的后沿到叶片出气边的距离)从实验结果可以得出，在内弧风机效率随粗糙带从尾缘向前缘移动而逐步降低，在背弧则是加粗糙带效率均比不加粗糙带低。
在内弧尾缘粘贴不同宽度的粗糙带，风机效率随粗糙带宽度变化而变化。
对轴流式风机和一离心式风机的实验结果如图所示。
在叶片压力面尾沿贴适当宽度的粗糙带后风机的效率确有提高，其效率的提高可达到以上。
对不同的叶型存在不同的最佳粗糙带宽度，此时达到最高效率，若粗糙带的宽度再提高，效率的增加将降低。
对两种风机进行了最佳宽度的实验。
图是轴流式风机在最佳宽度条件下效率与流量的关系图。
测量结果发现最佳宽度约为对一离心式风机的实验结果和图相对照可以发现风机的最大效率点对应的最佳宽度大约哥校。石8刁卜不加刁卜二刁卜月卜哥叔刁卜不加一闷。
一二才闷卜流量丫流量丫图内弧不同位置增加粗糙度对比图型轴流风机加不同宽度粗糙带效率对比哥族刁卜不加月卜了一J卜一二一闷卜一二0八矛瓣校流量刁卜二刁卜不加流量丫图一离心式风机加不同宽度粗糙带对比图型轴流风机最佳宽度粗糙带和不加粗糙带对比同时，实验还对粗糙带粗糙度的大小变化对于风机效率的影响进行了初步研究。
粗糙度的变化主要是采用不同粗糙度的砂纸来保证。
图是型轴流式风机的不同粗糙带的效率对比图。
由该图可以得出粗糙度较大的情况下该风机的效率比较高。
通期霍福鹏等提高叶片局部粗糙度对风机效率影响的实验研究过分析，粗糙度也应存在一个最佳值，超过该最佳值效率将下降。
实验的结论风机效率随粗糙带在内弧从尾缘向前缘移动而逐步降低，在背弧加粗糙带效率降低。)在叶片内弧尾缘贴适当宽度的粗糙带后风机的效率提高，最大可以达到以上。
对不同的叶型有不同的宽度范围。
每一个叶型存在其最佳宽度，在该点风机的效率达到最大值。
哥校一刁卜一不加闷卜一~粗糙度大刊`一粗糙度小流量丫图不同粗糙度情况对比)在一定的范围内提高粗糙度，风机效率增加。
实验结论的应用前景利用在叶片局部增加粗糙度的方法来提高二维叶片和翼型的升阻比的理论研究，数值模拟及实验研究均已证明，该方法是可行且有价值的。
本实验是在实际运行的风机上进行的，通过实际的测量也证明了在实际应用上该方案是可行的。
现有的结果可以应用于压气机和风机的节能，也可应用于风力透平的高效率发电。
参考文献孟繁娟，吴永芬，陈佐一提高叶栅叶片升阻比的新举措的实验研究。
见中国工程热物理学会热机气动热力学学术会议论文集，洛阳，一钟洪亮，孟繁娟，陈佐一风力透平叶片表面增加局部粗糙度对升阻比影响的数值分析。
AG8旗舰厅通风降温系统为您精心设计制作适合您的通风工程降温工程除尘工程安装方案，如有需求或任何问题请您致电，我们将竭诚为您服务！，详细登陆网站 . 猪舍通风设备工程师技术指导：188/5831/8765我国目前全国电机的装机总容量为 3.5亿千瓦，其耗电量占全国发电量的60%。大多数电机处于轻载运行状态，尤其是拖动风机、泵类负载的电机其运行状况更差。这些电机占全国用电量的31%。占工业用电量的50%。所以在风机泵类负载上大力提倡调速调节流量对于节约电能具有重大意义。正因为如此，早在87年佟纯厚等十位专家教授就给李鹏总理写信，建议大力发展交流电动机变频调速控制。随后，国务院发了（87）25号文件《关于进一步加强节约电能的若干规定》。
其中提到“应把交流电机调速节电作为重点措施，认真推广。”在另一文《评价企业合理用电技术导则》中指出：“对泵、风机等用电设备，需要调节流量时，应采用电动机调速控制代替阀门控制。”国家经委（87）78号文件《交流电机调速驱动节电技术座谈会纪要》中也指出：“交流电动机变频驱动是我国近年发展较快的新技术。这种技术用于变负荷的风机水泵和其他设备，可比阀门挡板节流等方法节约更多的电力。”国家领导人及有关领导部门的关怀重视和专家教授推荐提倡恰恰说明风机泵类负载的变频技术改造节电显著，势在必行，意义重大。
机泵类负载变频技术改造的优点
1、在风机泵类负载运行中，其输入的能量，约15~20%被电机和风机（或电机和泵）本身所消耗，约35~50%被挡板或风门节流所消耗。前者可通过采用高效电机及高效风要来降低，后者则可通过采用变频调速调节流量来取消。因为对风机水泵来说，其轴功率与转速的三次方成正比，流量与转速的一次方成正比。所以，如果通过调速将流量降到满载时的80%，则所需轴功率可减少一半（理论上）。实践及理论均已证明，采用变频调速调节流量节电可达20%到60%。
一台锅炉在选用与其配套的风机容量时，均是按锅炉的最大蒸发量予以考虑，且留有 20%风压和20%流量的裕量。这就是说，即使锅炉全载运行，其风门开度也不会是100%，最多仅能达到80%左右，此外，风机在选用其配套电动机时，也留有一定裕量。因而在锅炉的正常运行中，其电动机总是处于不全载情况下运行。上面两种情况，使得采用变频调速调节流量要节约更多的电能。
1、风门或挡板调节流量，可调性能差，非线度大，反应速度慢，不准确。而且在风门或挡板开度很小时，电机的输入功率仍然很大。采用变频调速调节流量（此时风门或挡板处于全开位置），不仅可调性能好，反应速度快，而且线性度和准确性均很高。如采用闭环控制，则水位控制精度可达±10毫米，汽压控制精度可达±5%，负压控制精度可达±3Pa。
2、与计算机接口，接受计算机的指令来改变变频器的输出频率。这种控制方式可使锅炉始终在最佳状态下运行。这不仅可将锅炉的热效率提高3%，同时也具有约5%的节煤作用。
3、轻劳动强度，降低噪音、粉尘，从而减少了对环境的污染。
锅炉风机水泵变频技术改造方案的选择
根据锅炉的容量、台数、资金、操作维修人员的技术水平可有各种不同的选择。
1、有一台10吨以下的单台锅炉或6吨以下的多台锅炉，可选一台锅炉（选较大者）进行引风机和鼓风机变频技术改造。变频器的输出频率手工调节，可保留原有的工频运行功能。
2、多台10吨或多台20吨的锅炉房，可安装一套引风机鼓风机变频驱动装置。此装置包括两台变频器，一台驱动引风机，一台驱动鼓风机。这套变频驱动装置，可根据需要驱动任一台锅炉的引风机和鼓风机，而同时每台锅炉的引风机和鼓风机仍保留原有的工频运行功能。一台变频驱动装置可驱动锅炉的台数不超过三台。
3、对于40吨以上的锅炉，一般情况下一套变频驱动装置只驱动一台锅炉，且可保持原有的工频运行功能。
4、锅炉房的补水泵，可采用一般生活供水系统的变频驱动装置，一带一或一带多台补水泵。与一般生活供水系统不同的是反馈量是上锅筒的水位
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