离心式风机性能试验原理及其装置为了验证修正后数值计算模型的准确度,对原风机的不同工况气动性能试验。将修正前后数值计算模型预测原型机性能结果与试验值作对比分析,由数据可知,采用标准k-ε 模型预测的风机性能曲线较试验值存在一定误差,其较大误差值达9.5%,修正的k-ε 模型,各流量工况下离心式风机出口静压计算值与试验值吻合,其性能曲线趋于重合,两者误差值明显减小,且较大误差降低至3%,充分验证了所采用的数值计算模型修正方法的可行性,同时为下文离心式风机性能的准确度和-性预测提供支撑。设计原理分析原风机蜗壳内壁型线采用的是传统蜗壳型线设计方法,即不考虑壁面粘性摩擦的影响,气流动量矩保持不变,运用不等边基圆法绘制的近似阿基米德螺旋线。而实际流动过程中,气体粘性作用常导致其速度在过流断面上呈现的分布不均匀现象。
对于低速小型多翼离心风机而言,由于气体流道狭窄,受粘性作用的影响,风机内壁面边界层分离加剧,经过叶轮加速的气体流速沿蜗壳径向方向逐渐减小,而在离心式风机蜗壳出口处,由于同时受到蜗舌结构和蜗壳壁面的影响,其流速为管道流速度分布,受粘性作用的影响,蜗壳内流体于整个流道空间内呈现速度分布不均匀的现象,因此在实际流动过程中,流体动量矩并不是不变的,而是随流动的进行不断减小,故基于动量矩守恒定律设计的传统蜗壳型线存在动量修正的-。改型设计方法由于气体粘性力无法通过简单的公式运算获得,且其大小受气体速度的影响,因此本文采用一种简单化的求解方法,即基于传统不等边基圆法,离心式风机运用改进后的k-ε 模型对原风机进行数值模拟,设置如图8 所示的4 个监测截面,其方位角φ 分别为90°、180°、270°、360°。通过fluent 后处理计算得出蜗壳壁面区域于以上4 个截面处所受粘性力大小fν ,测量力矩中心至力-距离r,由额定工况下风机总流量q 计算得单位流体所受黏性力矩平均值m fr / q。
消声蜗壳对离心式风机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,离心式风机型号,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。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,离心式风机效率下降了约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,离心式风机压力和效率损失较大,效率也同步降低。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,离心式风机在额定工况点附近,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,离心式风机价格,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) 。
本文以离心式风机为研究对象,对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量,研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。试验在符合iso3745 标准的半消声室中进行,其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈,消声室截止频率100 hz,本底噪声为26 db( a) 。试验装置和测试系统按照-gb/t1236-2000<工业通风机用标准化风道进行性能试验>和gb/t2888-91<离心式风机和罗茨鼓风机噪声测量方法>的要求设计、制造、测试。离心式风机进气口端连接符合gb/t 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出pl3 位置的静压和pl5 处的流量压差,然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置。
试验采用进口堵片方式调节流量,从大流量至小流量共选取8 个工况点,分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。后计算风机标况-量、全压、全压效率、总a 声级。本试验风机的结构简图,在风机蜗板和前后盖板上可分别固定穿孔钢板,穿孔板与蜗壳本体之间形成10 mm 的空腔,空腔内填充超细玻璃棉,临沂离心式风机,形成消声蜗壳。以此形成4 种消声蜗壳组合: a 组合,周向蜗板有消声层;b 组合,蜗壳后盖板有消声层; c 组合,周向蜗板和后盖板有消声层; d 组合,周向蜗板和前盖板有消声层。选用的穿孔板采用板厚1 mm,离心式风机厂家,孔径6 mm,穿孔率约为22%。各种加装吸声结构组合,风机蜗壳内部的通流结构尺寸和原风机一致。
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