各級(jí)葉輪采用不同葉片數(shù)時(shí)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)分析
作者:石家莊風(fēng)機(jī) 日期:2014-10-16 瀏覽:2604
在三級(jí)離心風(fēng)機(jī)中,當(dāng)各級(jí)葉輪的葉片數(shù)不同時(shí),其內(nèi)部流動(dòng)既有相似點(diǎn)又有不同點(diǎn),分析如下:
圖 5-7、圖 5-8 所示分別為葉片數(shù)組合為(12,18,24)及(24,18,12)時(shí),風(fēng)機(jī)子午面上的靜壓云圖和速度云圖。由圖可知,在同一臺(tái)風(fēng)機(jī)中,各級(jí)葉輪葉片數(shù)不同時(shí),氣體在葉片數(shù)大的葉輪進(jìn)口處的速度大于葉片數(shù)小的速度。而在組合不同的風(fēng)機(jī)中,根據(jù)圖上數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)葉片數(shù)組合為(12,18,24)時(shí)風(fēng)機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)的最高靜壓力比(24,18,12)時(shí)數(shù)值大,最高速度相等。同時(shí)對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者之間靜壓力和速度的分布存在差別,組合為(24,18,12)時(shí)第一級(jí)葉片進(jìn)口處的靜壓力低于進(jìn)口管道的靜壓力,而(12,18,24)時(shí)該處的靜壓力與管道內(nèi)的靜壓力相等。同時(shí)由于(24,18,12)風(fēng)機(jī)第一級(jí)葉輪的葉片數(shù)為 24,該級(jí)葉輪進(jìn)口附近氣體的速度比組合為(12,18,24)時(shí)大。且第三級(jí)葉片數(shù)為 24時(shí)氣體在蝸殼內(nèi)的流動(dòng)比葉片數(shù)為 12 時(shí)好。
葉片數(shù)組合為(12,18,24)、(24,18,12)時(shí),各級(jí)葉輪截面靜壓及速度等值線圖如圖5-9、圖 5-10、圖 5-11、圖 5-12 所示。
通過(guò)比較分析,得到以下結(jié)論:
石家莊風(fēng)機(jī)1、風(fēng)機(jī)的三級(jí)葉輪采用的葉片數(shù)逐級(jí)遞增時(shí),靜壓力在各級(jí)葉輪進(jìn)口處的分布有微小差別,葉片數(shù)的增大,使各級(jí)葉輪葉片與葉片之間的空間逐漸變小,從而使單條葉 道進(jìn)口處形成的低壓區(qū)域面積逐級(jí)遞減,氣體進(jìn)入葉道的通道減小,使氣體出現(xiàn)擠壓的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。同時(shí)由于葉道變小,氣體在葉輪出口形成的高速區(qū)面積也變小。當(dāng)各級(jí)葉輪葉片數(shù)遞減時(shí),此規(guī)律正好相反。
2、風(fēng)機(jī)的三級(jí)葉輪采用的葉片數(shù)逐級(jí)遞增與逐級(jí)遞減兩種情況下的內(nèi)部流動(dòng)有較大差異,主要體現(xiàn)在第三級(jí)葉輪內(nèi)部,當(dāng)葉片數(shù)為(12,18,24)時(shí),第三級(jí)葉輪部分葉片在流道出口處壓力面?zhèn)瘸霈F(xiàn)較大的靜壓,這對(duì)葉片的強(qiáng)度和壽命都有很大影響,而在(24,18,12)時(shí)不存在此現(xiàn)象。另外在兩種組合下,第三級(jí)葉輪內(nèi)部都存在低速區(qū),但(24,18,12)組合時(shí)的低速區(qū)面積較小,出現(xiàn)的位置也與(12,18,24)組合不同,同時(shí)葉道內(nèi)出現(xiàn)較大面積的高速區(qū)域。
圖 5-13 所示為葉片數(shù)組合為(12,18,24)及(24,18,12)時(shí)各級(jí)葉輪截面的速度矢量圖,由圖看出這兩種葉片數(shù)組合在第一級(jí)的氣體流動(dòng)因葉片數(shù)的不同而有些許的不同,葉片數(shù)多時(shí)氣體在葉道內(nèi)比較收縮,而葉片數(shù)相同的第二級(jí)流動(dòng)規(guī)律類似。在第三級(jí),兩種組合下葉輪內(nèi)部氣體的流動(dòng)方向有顯著差異,當(dāng)組合為(12,18,24)時(shí),第三級(jí)葉輪內(nèi)部出現(xiàn)大量氣體倒流,倒流的氣體在葉輪進(jìn)口處周向旋轉(zhuǎn),進(jìn)入其他葉道,而在(24,18,12)時(shí)在該處沒(méi)有發(fā)生氣體倒流,氣體進(jìn)入葉道比較順暢,只有少量的漩渦存在。
圖 5-14 為兩種葉片數(shù)組合下三級(jí)葉輪葉片壁面的靜壓分布,從數(shù)值上看(12,18,24)組合時(shí)風(fēng)機(jī)的最下靜壓力和最大靜壓力值都比(24,18,12)大,但后者在第三級(jí)的葉片末端所受的靜壓力較為平均,而前者則差距較大。從該圖也可看出,任何組合任一級(jí)的葉片壓力面所受靜壓都比吸力面大。
圖 5-15、圖 5-16 分別給出了(12,18,24)和(24,18,12)時(shí)蝸殼截面的速度矢量圖,通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)兩者在蝸殼內(nèi)的最大流速都出現(xiàn)在蝸殼出口處的外壁側(cè),但前者的流速比后者大,在蝸殼截面的 a 處,前者流動(dòng)順暢,無(wú)氣體回流發(fā)生,但后者在該處卻發(fā)生了大規(guī)模回流,且回流直接延續(xù)到蝸殼最小端,這大大降低蝸殼的通流能力,最終將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率降低。
5.1.3 其他葉片數(shù)組合風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)
觀察其他葉片數(shù)組合風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)發(fā)現(xiàn),不同的葉片數(shù)組合對(duì)風(fēng)機(jī)前兩級(jí)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)影響不大,但對(duì)第三級(jí)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的影響比較顯著,在葉片數(shù)組合為(24,18,12)時(shí),第三級(jí)內(nèi)的流動(dòng)與其他組合有較大區(qū)別,該組合下低速區(qū)域面積明顯減小,且在葉輪內(nèi)部沒(méi)有出現(xiàn)大量的氣體回流,只有葉片入口的少量漩渦,氣體進(jìn)入葉道較為順暢。除此之外,其他 10 種葉片數(shù)組合,第三級(jí)都出現(xiàn)較大面積的低速區(qū)域,氣體也發(fā)生嚴(yán)重倒流,但發(fā)生的位置隨著組合的不同而不同。