蝸殼優(yōu)化對除塵用風機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響

蝸殼是離心風機金屬葉輪的重要組成部分。它可以通過導流與擴大壓力來提高離心風機的效率。蝸殼入口氣流由于受到蝸殼流動不對稱的影響，導致分布不均的現(xiàn)象發(fā)生。這種分布不均勻的現(xiàn)象會直接堵塞葉輪出口，從而使葉輪發(fā)生周期性的加速或減速，進而降低離心風機的工作效率，縮小了除塵用風機工作的范圍，影響了金屬葉輪的平穩(wěn)運行。消聲蝸殼為A組合形式時與原風機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。因此在蝸殼的優(yōu)化設計過程中必須將蝸殼寬度對流場的影響考慮在內(nèi)，合理設計外殼的寬度，降低對流場的影響。從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行。

電機優(yōu)化對除塵用風機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響吸油煙機、空調(diào)系統(tǒng)等設備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會使用內(nèi)藏電動機設備。內(nèi)藏電動機的長度、頭部傾角等在一定程度上影響著風機性能和噪音。對內(nèi)藏電動機的形狀設計不當會增加金屬葉輪內(nèi)部的流動損失，從而導致噪聲增大，離心風機性能降低。電動機的軸向長度和氣流的排擠率呈正相關(guān)的關(guān)系。但是同流量下，普通圓弧形集流器比加米字形集流器風機壓差大，有效值大2366Pa，風機全壓差加米字形比普通圓弧形小2350。葉輪進口處的流道變窄會使前盤處脫流區(qū)域變大，從而導致金屬葉輪內(nèi)部損失增加。因此，在設計電機形狀時，應充分考慮電機形狀對葉輪內(nèi)部流動的影響，從而提高金屬葉輪的穩(wěn)定性，確保離心風機的性能。

除塵用風機進氣箱出口處（葉輪進口處）水平橫向截面速度的矢量圖及云圖，從圖中可以看出，雖然其出口幾何結(jié)構(gòu)是對稱的，然而在出口處其流速為不均勻分布，靠進氣方向處流速較高，被進氣方向速度較低，氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后，流速分布比較紊亂，從而使得進入風機葉輪的流速不均勻，與文獻的研究結(jié)果一致，這是導致離心風機效率低的原因之一。金屬葉輪是離心風機的重要組成部分，對于離心風機的安全運行和性能起著決定作用。

進氣箱內(nèi)的流動損失

進氣箱的流動損失可以通過數(shù)值模擬計算分析，為理論研究提供參考，其大小為進氣箱出口截面的動壓乘以損失系數(shù)。由于進氣箱出口速度大致與葉輪的進口速度一樣。

進氣箱對離心風機性能的影響可知在進氣箱出口與除塵用風機葉輪進口處存在渦旋現(xiàn)象，研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān)，在大流量區(qū)渦旋不明顯，且位于進氣箱側(cè)的葉輪葉套的進口處，隨著流量的減小，渦旋形狀更加的明顯，并向進氣箱出口方向B側(cè)偏移?？梢钥闯?，原始風機葉輪流道內(nèi)靠近出口處形成渦旋，主要原因是葉片出口附近存在較為嚴重的邊界層分離現(xiàn)象。除塵用風機是廣泛應用的一種機械，它的工作原理是將機械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應用。除塵用風機葉片表面存在附面層，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，吸力面和壓力面附面層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是不同的。

本文以除塵用風機為研究對象，對4 種組合方式的消聲蝸殼進行了試驗測量，研究了每一種組合的降噪效果及對風機氣動性能的影響。試驗在符合ISO3745 標準的半消聲室中進行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100 Hz，本底噪聲為26 dB( A) 。試驗裝置和測試系統(tǒng)按照國家標準GB/T1236－2000《工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗》和GB/T2888－91《除塵用風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》的要求設計、制造、測試。除塵用風機進氣口端連接符合GB/T 1236 規(guī)定的風機性能試驗進氣試驗裝置。由于蝸殼壁面是離心風機主要的氣動噪聲源，蝸殼不消聲時，聲波在風機蝸殼內(nèi)連續(xù)反射，形成一個混響聲場，聲壓級較高。使用智能壓力風速風量儀測出PL3 位置的靜壓和PL5 處的流量壓差，然后再根據(jù)其他測量的數(shù)據(jù)算出風機全壓和靜壓試驗裝置。

試驗采用進口堵片方式調(diào)節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8 個工況點，分別測試每個工況點的風機流量、壓力、功耗和噪聲。后計算風機標況下流量、全壓、全壓效率、總A 聲級。本試驗風機的結(jié)構(gòu)簡圖，在風機蝸板和前后蓋板上可分別固定穿孔鋼板，穿孔板與蝸殼本體之間形成10 mm 的空腔，空腔內(nèi)填充超細玻璃棉，形成消聲蝸殼。以此形成4 種消聲蝸殼組合: A 組合，周向蝸板有消聲層;B 組合，蝸殼后蓋板有消聲層; C 組合，周向蝸板和后蓋板有消聲層; D 組合，周向蝸板和前蓋板有消聲層。測量時，除地面外無其他的反射條件，測點位置D距地面的高度與風機出口中心持平，水平方向上與出氣口軸線成45°，距離出氣口中心L=1m。選用的穿孔板采用板厚1 mm，孔徑6 mm，穿孔率約為22%。各種加裝吸聲結(jié)構(gòu)組合，風機蝸殼內(nèi)部的通流結(jié)構(gòu)尺寸和原風機一致。