,車間通風(fēng); 中國(guó)風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)  我們老是會(huì)發(fā)現(xiàn)有些場(chǎng)所的風(fēng)機(jī)不但使用效果非常好，而且還能達(dá)到很好的節(jié)能降耗效果，這對(duì)于我們這些初次使用風(fēng)機(jī)的用戶來說，是多么難題的事，但是只要我們也能把握這些節(jié)能降耗的方法和技巧，我們的風(fēng)機(jī)也同樣能達(dá)到很好的效果，我們都知道，風(fēng)機(jī)的高耗能固然也能達(dá)到一定的效果，但是卻會(huì)加重用戶的經(jīng)濟(jì)本錢支出，這對(duì)于我們來說也長(zhǎng)短常困擾的事，實(shí)在我們僅僅把握一些技巧仍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要用戶在風(fēng)機(jī)的不斷使用中去試探這些技巧，融會(huì)貫通效果才最佳。  

      風(fēng)機(jī)的節(jié)能降耗是需要建立在風(fēng)機(jī)沒有故障的基礎(chǔ)之上的,負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格，風(fēng)機(jī)的震驚，噪音，摩擦都會(huì)加重風(fēng)機(jī)的能源消耗，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)碰擦，此時(shí)會(huì)發(fā)生異常的聲音和激烈的振動(dòng)。原因是貯運(yùn)，安裝，使用過程中風(fēng)機(jī)外殼或葉輪部件發(fā)生變形。貯運(yùn)，安裝，使用過程中傳動(dòng)件或機(jī)殼變形葉輪平衡破壞。原因如下：葉輪受壓變形；葉輪與軸套的連接件松動(dòng)；吊裝不妥導(dǎo)致主軸變形；電機(jī)固定螺旋松動(dòng)；風(fēng)機(jī)底腳螺栓未固緊。這些都是產(chǎn)生風(fēng)機(jī)震驚的一些因素，但是這也不是全部的原因，仍是良多其他類型的故障也會(huì)產(chǎn)生風(fēng)機(jī)的震驚。我們?cè)谶_(dá)到風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗目的之前需要把這些題目給解決了，才能進(jìn)行下一步的工作。   

     因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的使用存在能源過度消耗的題目，所以電念頭的壓力比較大，產(chǎn)生的熱量都比較多，電機(jī)軸承損壞，配合間隙小，不符合要求；電機(jī)斷相運(yùn)行或接線錯(cuò)誤；電源電壓過低。這些原因都會(huì)引起風(fēng)機(jī)溫渡過高的題目，解決這些題目，風(fēng)機(jī)的使用效率天然就能得到進(jìn)步了，而且也能達(dá)到一定的節(jié)能降耗效果。

   

　高效率和高壓比的離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，除葉輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)外，擴(kuò)壓器內(nèi)的壓力恢復(fù)性能也非常重要。無葉擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能曲線平坦，應(yīng)用十分廣泛。但無葉擴(kuò)壓器中 , 氣流的流動(dòng)方向角較小 , 速度周向分量大 , 所以流動(dòng)路程較長(zhǎng) , 摩擦損失大。而在有葉擴(kuò)壓器中 , 葉片的形狀和安裝情況迫使氣流流動(dòng)的方向角逐漸增大 , 流程縮短 , 摩擦損失小[1]。施小將[2]就為一未達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的離心壓縮機(jī)配加有葉擴(kuò)壓器，從而解決了其性能偏低的問題。但在變工況情況下，由于葉片擴(kuò)壓器的進(jìn)口沖角損失較大，會(huì)使效率下降明顯。當(dāng)沖角增大到一定值后，就容易發(fā)生強(qiáng)烈的分離現(xiàn)象，導(dǎo)致壓縮機(jī)的喘振。

　　Senoo[3]提出了低稠度葉片擴(kuò)壓器LSD的概念，指出正是幾何喉口限制了葉片擴(kuò)壓器的堵塞流量，故除去幾何喉口將提供比傳統(tǒng)葉片擴(kuò)壓器更好的性能。它的結(jié)果表明：LSD在幾乎不損失穩(wěn)定工況范圍的情況下，能達(dá)到相當(dāng)好的壓力恢復(fù)值。 Hayami等人[4]的研究也表明：在亞音速的離心壓縮機(jī)中 , 稠度為0.69的葉片擴(kuò)壓器可以在不損失流量范圍的情況下，獲得比無葉擴(kuò)壓器更好的性能。 Engeda[5]對(duì)8個(gè)不同稠度的葉片擴(kuò)壓器進(jìn)行了試驗(yàn)研究 , 認(rèn)為當(dāng)葉片稠度增加時(shí) , 流動(dòng)范圍變窄,壓力恢復(fù)系數(shù)提高。 Prasad Mukkavilli等人[6]的 研究結(jié)果表明，即使LSD也存在最優(yōu)稠度和安裝角。 Sivan Reddy T CH等人[7]發(fā)現(xiàn)擴(kuò)壓器的葉片弦長(zhǎng)對(duì)靜壓恢復(fù)系數(shù)有影響，且葉片表面的靜壓分布顯示，大流量下葉片表面靜壓要小于小流量下的。趙曉路等人和費(fèi)繼友等人[8－9]也對(duì)LSD的擴(kuò)壓性能進(jìn)行了分析。

1　 葉片擴(kuò)壓器模型

　　以某小型離心壓縮機(jī)為計(jì)算模型，設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)數(shù)為2.83，設(shè)計(jì)流量系數(shù)為0.0143，雷諾數(shù)為2.24×106。圖1為離心壓縮機(jī)子午面示意圖,1-1為葉輪進(jìn)口，2-2為葉輪出口，3-3為擴(kuò)壓器進(jìn)口，4-4為擴(kuò)壓器出口。圖2為葉輪與擴(kuò)壓器安裝示意圖，葉輪按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。同一葉輪匹配了7個(gè)不同的葉片擴(kuò)壓器和一個(gè)無葉擴(kuò)壓器VNL。

　　葉片的稠度：б=b/t=b/(2πr/n)，其中b為葉片弦長(zhǎng)；n為葉片數(shù)；r為葉柵進(jìn)口半徑。故葉片的稠度變化可以通過改變弦長(zhǎng)b或葉片數(shù)n得到。計(jì)算中采用的7個(gè)不同的葉片擴(kuò)壓器Vn190、Vn165、Vn114、Vn090、Vn064、Vb090、Vb064，其中V指葉片擴(kuò)壓器；n/b表示改變的是葉片數(shù)n/弦長(zhǎng)b；后3位數(shù)字則是葉片擴(kuò)壓器稠度的100倍值。Vn190即指弦長(zhǎng)b不變，葉片數(shù)n變化，稠度為1.9的葉片擴(kuò)壓器。

圖1 離心壓縮機(jī)子午面示意圖　　　 　　　　圖２　葉輪與擴(kuò)壓器安裝示意圖

2 　數(shù)值方法

　　流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算是應(yīng)用Fine/Turbo軟件求解三維定常Navier-Stokes方程組得到的。湍流模型選用Spalart-Allmaras模型�？淀樀热薣10]用Fine/Turbo軟件求解的一個(gè)高壓比離心葉輪三維定常流場(chǎng)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比確認(rèn)，60萬以上網(wǎng)格數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比是基本可信的。

　　將葉輪與擴(kuò)壓器放在一起做網(wǎng)格，這樣的網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算不僅能方便準(zhǔn)確的獲得擴(kuò)壓器的進(jìn)口條件，更能將下游擴(kuò)壓器對(duì)上游葉輪的擾動(dòng)也考慮進(jìn)來，從而達(dá)到更接近真實(shí)現(xiàn)象的結(jié)果。網(wǎng)格整體采用C型網(wǎng)格，葉輪的前緣、尾緣和擴(kuò)壓器的尾緣處作為鈍體處理，網(wǎng)格總數(shù)約為80萬。

3 　擴(kuò)壓器總體性能與內(nèi)部損失分析

3.1　 總體性能

　　圖3是不同擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)等熵效率曲線，圖4是靜壓比曲線，擴(kuò)壓器Vn165、Vn114、Vn064稠度遞減。由圖3、圖4中看出，葉片擴(kuò)壓器在小流量范圍內(nèi)靜壓比和等熵效率都較高, 但在大流量下各葉片擴(kuò)壓器就都下降了。由圖3看出在稠度較高時(shí)，最大效率值和小流量下的效率和壓比較高，但其在大流量下效率和壓比都急劇下降。隨著稠度降低，最高效率值越低，但效率曲線越平坦，大流量下的壓比和等熵效率的下降也越慢，同時(shí)擴(kuò)壓器的最佳效率點(diǎn)也越往大流量方向偏移，壓縮機(jī)的流量范圍也變寬了。但當(dāng)稠度降低到1.14即Vn114以后，繼續(xù)降低稠度，壓縮機(jī)級(jí)的最大效率值降低了，而流動(dòng)范圍的增大卻不明顯了。這現(xiàn)象應(yīng)證了Senoo[1]的結(jié)論， 擴(kuò)壓器的喉部面積影響了壓縮機(jī)的流量范圍，喉口消除后流量范圍就很小了。

　　與上述幾個(gè)減小葉片數(shù)降稠度得到的結(jié)果相比較，削減尾緣得到的稠度為0.64的葉片擴(kuò)壓器Vb064的等熵效率和靜壓下降得更快。雖然它的喘振流量范圍略寬，但它在略大于設(shè)計(jì)工況流量下的效率很快就下降到低于無葉擴(kuò)壓器。

圖３　不同擴(kuò)壓器下離心壓縮機(jī)級(jí)的等熵效率　圖４　不同擴(kuò)壓器下離心壓縮機(jī)級(jí)的靜壓比

　　 圖5為通過改變?nèi)~片數(shù)變稠度得到的擴(kuò)壓器 Vn190~ Vn064 的離心壓縮機(jī)級(jí)在不同流量下的等熵效率曲線圖；圖6為不同流量下擴(kuò)壓器Vn190～Vn064 的離心壓縮機(jī)級(jí)的靜壓比圖，Φ/Φ0為實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量之比。從圖5中可看出，離心壓縮機(jī)的最大效率值存在最佳值，葉片數(shù)為13，稠度為1.65的擴(kuò)壓器Vn165的最高效率值最大。但稠度較大的Vn190、Vn165在大流量Φ/Φ0＞1時(shí)的等熵效率和靜壓比下降明顯。而在稠度降低后，大流量下的等熵效率和靜壓比下降就緩慢多了，且其最大效率值和小流量φ/φ0＜1時(shí)的等熵效率和靜壓比的下降并不顯著。

　　故綜合考慮，稠度為1.14的擴(kuò)壓器Vn114為合適的選擇，雖然它的最大效率值和小流量下的效率略低于Vn165,廠房通風(fēng)，但在非設(shè)計(jì)工況下的等熵效率和靜壓比減小量較小，且從圖3中也可看出其流動(dòng)范圍已十分寬廣。

　　　

圖５變擴(kuò)壓器葉片數(shù)目的離心壓縮機(jī)等熵效率　圖６變擴(kuò)壓器葉片數(shù)目的離心壓縮機(jī)級(jí)靜壓比

　　在稠度相同時(shí)，弦長(zhǎng)的不同，使得各葉片擴(kuò)壓器之間的差異也很大。為了更清楚地進(jìn)行比較，圖7給出了稠度σ=0.64 不同降稠方式下的離心壓縮機(jī)級(jí)的等熵效率曲線，圖8為σ=0.64時(shí)離心壓縮機(jī)級(jí)的靜壓比曲線�？招狞c(diǎn)表示的是改變?nèi)~片數(shù)降稠度得到的結(jié)果；實(shí)心點(diǎn)表示的是削減尾緣降稠度得到的結(jié)果。從這兩個(gè)圖看出，與通過減少葉片數(shù)得到的結(jié)果相比，修剪尾緣降低稠度得到的靜壓比和效率在整個(gè)流量范圍內(nèi)都要低得多。

　

圖7 σ=0.64不同降稠方式下離心壓縮機(jī)級(jí)的等熵效率  圖8 σ=0.64時(shí)離心壓縮機(jī)級(jí)的靜壓比

3.2 　內(nèi)部損失分析

　　為說明擴(kuò)壓器內(nèi)部不同截面處的流動(dòng)損失分布，將擴(kuò)壓器沿流動(dòng)方向從進(jìn)口到出口均勻地截0、0.25、0.5、0.75、1五個(gè)截面。定義總壓損失系數(shù)為Ｃpt=(pt3-pt)/(pt3-p3)。其中pt為當(dāng)?shù)乜倝�；pt3為擴(kuò)壓器進(jìn)口總壓；p3為擴(kuò)壓器進(jìn)口靜壓。故Cpt 值越大，就表明該處總壓損失越大。

 　

圖９　φ/φ0＜1擴(kuò)壓器內(nèi)的總壓損失分布　　圖10　φ/φ0＜1擴(kuò)壓器內(nèi)的總壓損失分布

　　圖9為小流量φ/φ0＜1時(shí)不同擴(kuò)壓器內(nèi)總壓損失系數(shù)分布，圖10為大流量φ/φ0＞1時(shí)不同擴(kuò)壓器內(nèi)總壓損失系數(shù)分布。從兩圖中看出，盡管Vb064在前4個(gè)流道截面內(nèi)的流動(dòng)損失并不十分明顯，但在擴(kuò)壓器的出口截面上損失卻是最大的，流道75%截面處是擴(kuò)壓器Vb064的葉片尾緣，從葉片尾緣到擴(kuò)壓器出口之間的無葉區(qū)域流道內(nèi)的總壓損失的急劇增大。

4 　結(jié)論

　　（ 1 ）離心壓縮機(jī)的最大效率值在不同稠度范圍內(nèi)存在最大值。

　�。� 2 ）擴(kuò)壓器的喉部面積影響了壓縮機(jī)的流量范圍：稠度越低，離心壓縮機(jī)流動(dòng)范圍越寬廣；但在消除喉口后，繼續(xù)降低稠度，離心壓縮機(jī)的等熵效率和壓比會(huì)下降，但流動(dòng)范圍的增大就很小。

　�。� 3 ）在相同稠度下，減少葉片數(shù)得到的效果要優(yōu)于修剪尾緣所得到的，且擴(kuò)壓器內(nèi)消減尾緣后存在的無葉空間內(nèi)的總壓損失很大。

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