

山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品: 通風(fēng)機(jī)
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煤礦生產(chǎn)中, 掘進(jìn)工作面是主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。粉塵不僅嚴(yán)重危及采掘工作面人員的身體健康,而且容易造成重大事故隱患。采用除塵風(fēng)機(jī)對掘進(jìn)工作面進(jìn)行降塵是主要降塵方式之一。但是,由于工作面粉塵極易隨風(fēng)四處擴(kuò)散,如何將粉塵定向?qū)腚x心風(fēng)機(jī),提高除塵效率,是亟待解決的問題。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進(jìn)入風(fēng)機(jī)的重要結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式對風(fēng)機(jī)性能有很大的影響。有關(guān)研究表明圓弧形集流器對提高風(fēng)機(jī)性能效果好。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對集流器進(jìn)行改進(jìn),在風(fēng)機(jī)集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。
本文將對加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬,重點(diǎn)分析這2 種結(jié)構(gòu)形式對掘進(jìn)工作面的粉塵的導(dǎo)流效果,并對比其對風(fēng)機(jī)性能的影響,為掘進(jìn)工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。
風(fēng)機(jī)流體的數(shù)學(xué)模型
粉塵流體在風(fēng)機(jī)中流動(dòng)的物理?xiàng)l件較為復(fù)雜,影響因素較多,因此在離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中,假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。其在風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)要遵循質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量定理和能量守恒定律3 個(gè)基本物理守恒定律的支配。
風(fēng)機(jī)對比分析
在額定轉(zhuǎn)速下, 假定風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處截面上動(dòng)壓靜壓均勻分布,對風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口壓力及壓差,集流器進(jìn)出口壓力及其壓差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。取點(diǎn)方法:在截面中心為軸心,周邊均勻取了20 個(gè)點(diǎn),之后計(jì)算取其平均值,可以看出,同流量下,加米字形集流器的靜壓和全壓差分別為-4 389.0 Pa 和-2 252.9 Pa,而普通圓弧形集流器的壓差為-982.9 Pa 和-32.1 Pa,相比可以看出,風(fēng)機(jī) 加米字形集流器導(dǎo)流效果比普通圓弧形集流器好。但是同流量下,普通圓弧形集流器比加米字形集流器風(fēng)機(jī)壓差大,有效值大2 366 Pa,風(fēng)機(jī)全壓差加米字形比普通圓弧形小2 350.8 Pa,減少的這部分能量用于摩擦發(fā)熱。說明集流器經(jīng)過改造提高了粉塵流的導(dǎo)流能力,提高了風(fēng)機(jī)的性能。
本文對掘進(jìn)工作面風(fēng)機(jī)集流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)研究。并對改進(jìn)前、后的結(jié)構(gòu)的集流器導(dǎo)流效果做了理論分析。然后應(yīng)用Fluent 流體軟件對其進(jìn)行了數(shù)值建模分析, 充分認(rèn)識離心分機(jī)內(nèi)部流場流體的流動(dòng)規(guī)律,并得到集流器及整個(gè)風(fēng)機(jī)的壓力云圖,截面所受阻力云圖,并取點(diǎn)做了統(tǒng)計(jì)分析。研究結(jié)果表明:風(fēng)機(jī)加米字形集流器使集流器進(jìn)出口壓差增加,明顯地起到對粉塵流場的導(dǎo)流作用。但是集流器由于增加米字形支撐架,造成集流器截面的摩擦力增大,消耗了風(fēng)機(jī)的一部分動(dòng)能。但對大型除塵離心風(fēng)機(jī)總體來看,采用該結(jié)構(gòu)大大減少制造難度和加工成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣風(fēng)管測試裝置上,對風(fēng)機(jī)及在風(fēng)機(jī)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(jié)構(gòu)形式下風(fēng)機(jī)性能和噪聲特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:相比原風(fēng)機(jī),蝸殼周向板與后蓋板同時(shí)加裝吸聲材料效果較好,設(shè)計(jì)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)基頻噪聲在設(shè)計(jì)點(diǎn)能夠降低12.5dB(A);風(fēng)機(jī)加裝吸聲材料后風(fēng)機(jī)氣動(dòng)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(fēng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的通用輔助設(shè)備,而風(fēng)機(jī)噪聲尤其大型風(fēng)機(jī)噪聲很大,嚴(yán)重影響人的身心健康,所以降低風(fēng)機(jī)噪聲有著重要的意義。由于蝸殼壁面是離心風(fēng)機(jī)主要的氣動(dòng)噪聲源,蝸殼不消聲時(shí),聲波在風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)連續(xù)反射,形成一個(gè)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。
對于風(fēng)機(jī)消聲蝸殼降噪效果的研究,國內(nèi)外很多學(xué)者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等將蝸板外側(cè)消聲部分的外殼做成方形,里面填充消聲材料對離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪試驗(yàn)研究,使改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)降噪效果的影響,結(jié)果表明:適當(dāng)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(fēng)機(jī)側(cè)板加消聲材料的消聲蝸殼降噪效果研究得還比較少。
