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增加分流葉片對提高離心通風(fēng)機(jī)安全性能的分析

文檔作者：張毅會文檔來源：山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月03日
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總 第 2 1 8 期
2 0 2 1 年第6 期
機(jī) 械 管 理 幵 發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 218
N o.6, 2021
7Tm-=3i5〇T DOI: 10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2021.06.067
增加分流葉片對提高離心通風(fēng)機(jī)安全性能的分析
張毅會
(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司，山西晉城048400)
摘要:針對離心通風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，采用增加分流葉片的形式，提高流場的穩(wěn)定性及速度。采用有限元分析的 方式對不同長度系數(shù)下的分流葉片及原始葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果可知，增加分流葉片的結(jié)構(gòu)對于離心通風(fēng)機(jī) 的靜壓效率及全壓效率在低流量及額定流量系數(shù)下具有一定程度的提升，且能夠提高出口處的徑向速度。
關(guān)鍵詞：離心通風(fēng)機(jī)分流葉片靜壓效率全壓效率出口徑向速度
中圖分類號:TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號：1003-773X( 2021 )06-0157-02
引言
在煤炭的開采及使用過程中，離心通風(fēng)機(jī)作為 常用的通風(fēng)設(shè)備，為煤礦井下開采的通風(fēng)提供重要 的安全保障。提高離心通風(fēng)機(jī)的效率,不僅可以增強(qiáng) 煤礦通風(fēng)安全能力，而且可以節(jié)約自身的能耗,提高整 體的能源效率。靜壓、全壓效率及出口徑向速度是決定 離心通風(fēng)機(jī)性能的重要指標(biāo)，依據(jù)離心通風(fēng)機(jī)的原理 及能量損失，設(shè)計(jì)采用分流葉片的結(jié)構(gòu),從而提高通風(fēng) 機(jī)的性能，提高煤礦的開采效率及安全保障。
1離心通風(fēng)機(jī)分析模型的建立
離心通風(fēng)機(jī)的能量損失主要由葉片的分離渦造 成，通過在兩個葉片的吸力面及壓力面之間增加分 流葉片結(jié)構(gòu)可改善能量的損失。設(shè)置主葉片與分流 葉片的夾角為30°，分流葉片的型線與主葉片相同， 如圖1所示w。/?。為進(jìn)出口的半徑差值為分流葉 片的徑向投影長度，依據(jù)分流葉片的不同，設(shè)置不同 的分流葉片的比值分別為0.25、0.375、0.5及 0.675,以此研究分流葉片對離心通風(fēng)機(jī)的性能作用。
計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)通過有限元離散分析的 形式，研究流場內(nèi)的物理變化，從而確定流場的變化 規(guī)律。ANSYSCFX是被廣泛使用的CFD分析軟件， 包含多種流體介質(zhì)模型，采用有限提及的方法對流 場進(jìn)行分析，保證仿真分析的準(zhǔn)確性。采用ANSYS
圖1分流葉片的安裝角度示意圖
收稿日期= 2021-05-06
作者簡介：張毅會（1985—)，男，山西高平人，本科，畢業(yè)于東 北大學(xué)采礦工程專業(yè)，通風(fēng)助理工程師，主要從事礦井通風(fēng)、 煤礦基層安全管理工作。
CFX軟件對離心通風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行分析，需建立離 心通風(fēng)機(jī)的三維模型。依據(jù)離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸 建立三維模型，對葉輪區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將進(jìn)口及 出口區(qū)域的網(wǎng)格控制進(jìn)行加密處理，分別建立原始 的葉片及不同分流葉片的結(jié)構(gòu)模型，從而進(jìn)行離心 通風(fēng)機(jī)的性能的分析。在數(shù)值分析中，設(shè)定流體介質(zhì) 為251的空氣，通風(fēng)機(jī)的內(nèi)壁采用無滑移條件設(shè)置， 進(jìn)出口連通大氣，入口處設(shè)置靜壓監(jiān)測，對離心通風(fēng) 機(jī)的通風(fēng)性能進(jìn)行仿真處理[2]。
2增加分流葉片后離心通風(fēng)機(jī)性能的分析 2.1效率
針對建立的模型，選取五種不同的流量系數(shù)分 別進(jìn)行仿真處理，得到分流葉片及原始葉片的靜壓 效率及全壓效率曲線分別如下頁圖2、圖3所示。從 圖2、圖3中可以看出，離心通風(fēng)機(jī)增加分流葉片后， 在流量系數(shù)較低時，其靜壓效率及全壓效率隨著分 流葉片長度的增加而逐漸上升，當(dāng)凡//?。=0.5時，葉 片的靜壓效率及全壓效率增加最大，相對原始葉片 的靜壓效率增加7%,全壓效率增加5%。隨著流量系 數(shù)的增加，采用分流葉片結(jié)構(gòu)的靜壓效率及全壓效 率均有一定程度的增加，同時可以看到，當(dāng)流量系數(shù) 增加到高流量系數(shù)區(qū)域時，則分流葉片的靜壓效率 下降，相對原始葉片結(jié)構(gòu),效率提升有限，在 時靜壓效率及全壓效率則相對原始葉片結(jié)構(gòu)有較大 的幅值下降，此時分流葉片結(jié)構(gòu)對于靜壓效率及全 壓效率不再起作用 ' 在對分流葉片的設(shè)計(jì)及分析過 程中不再對此種形式進(jìn)行討論。
2.2出口徑向速度
離心通風(fēng)機(jī)出口處的徑向速度是提升通風(fēng)機(jī)安 全性能的重要參數(shù)，增加分流葉片對于離心通風(fēng)機(jī) 的效率具有一定的提升作用，在此基礎(chǔ)上，對離心通 風(fēng)機(jī)的出口徑向速度進(jìn)行分析。在額定流量系數(shù)工 況下w，對分流葉片及原始葉片離心通風(fēng)機(jī)的出口徑 向速度進(jìn)行仿真統(tǒng)計(jì)得到如下頁圖4所示的徑向速
? 1 5 8 - 第 3 6 卷
流*系數(shù)
圖3分流葉片及原始葉片全壓效率變化曲線
度變化曲線。從圖4中可以看出，在額定流量系數(shù) 下,分流葉片離心通風(fēng)機(jī)的徑向流動速度分布均勻， 出口處的徑向速度波動較小，在數(shù)值上，分流葉片的 徑向速度要大于原始葉片結(jié)構(gòu)的徑向速度。在三種 不同的長度系數(shù)分流葉片結(jié)構(gòu)中，三者之間的速度 值相差不大，均要大于原始葉片結(jié)構(gòu)的徑向速度。在 額定的流量系數(shù)工況下，二次流等復(fù)雜流動對主氣 流的影響較小，沒有明顯的徑向回流現(xiàn)象，對于徑向 速度的提升作用明顯。
對不同長度系數(shù)的分流葉片及原始葉片結(jié)構(gòu)進(jìn) 行分析可知，采用分流葉片對離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場 具有明顯的改善作用。分流葉片能夠改善主葉片分
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
流量系數(shù)
圖2分流葉片及原始葉片靜壓效率變化曲線
'5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
輪盤到輪蓋
圖4分流葉片及原始葉片出口徑向速度變化曲線
離渦的產(chǎn)生與分離，在低流量系數(shù)與額定流量系數(shù) 下，分流葉片能夠削弱二次流等復(fù)雜流動的影響作 用，提升離心通風(fēng)機(jī)的靜壓效率及全壓效率。在不同 長度系數(shù)的分流葉片中，對于出口處的徑向速度均 有一定程度的提升作用，對于提高通風(fēng)機(jī)的性能具 有較好的效果。
3結(jié)論
增加分流葉片的結(jié)構(gòu)對于離心通風(fēng)機(jī)的靜壓效 率及全壓效率在低流量及額定流量系數(shù)下具有一定 程度的提升，且能夠提卨出口處的徑向速度。由此說 明，分流葉片對于提高離心通風(fēng)機(jī)的性能具有較好 的作用，從而可以提高煤礦的安全保障及經(jīng)濟(jì)效益， 提高煤炭的綜合利用率。
參考文獻(xiàn)
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(編輯:趙婧)
Analysis on Improving the Safety Performance of Centrifugal Fan by
Increasing Shunt Blade
Zhang Yihui
(Tang*an Coal Mine Branch of Lanhua Technology and Pioneering Co.,Ltd., Jincheng
Shanxi 048400)
Abstract： According to the impeller structure of centrifugal fan, the stability and velocity of flow field are improved by adding shunt blade. The structure of shunt blade and original blade under different length coefficient is analyzed by finite element analysis. The results show that the increase of the structure of the shunt blade can improve the static pressure efficiency and the total pressure efficiency of the centrifugal fan to a certain extent under the low flow rate and the rated flow coefficient, and can improve the radial velocity at the outlet.
Key words： centrifugal fan; shunt blade; static pressure efficiency; total pressure efficiency; outlet radial velocity

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