基于速度分布法的離心通風機葉片結構優化分析

徐志國

（晉能控股煤業集團有限公司晉華宮礦，山西 大同 037000）

引言

離心通風機是煤礦、核電、化工等行業廣泛應用的通風機械設備，可對礦井等進行連續的通風作業，保證礦井的通風安全性。在離心通風機的連續運行過程中會消耗大量的能量，由于存在能量轉換的損失，造成一定的能源浪費，不利于節約型低碳社會的發展。葉片是離心通風機進行能量轉換的重要零部件，葉片旋轉過程中產生的輪蓋損失是能量損失的重要組成部分[1]。葉片的結構形式對葉片的輪蓋損失具有重要的影響，針對葉片的結構形式，采用速度分布法對葉片的結構進行一定的優化設計，以期降低葉片旋轉過程中的能量損失，提高離心通風機的性能[2]。

1 速度分步法對葉片結構的優化設計

以某型號的離心通風機對葉片的結構進行優化設計，通風機的轉速為1 450 r/min，葉輪的直徑為578 mm，葉輪的出口寬度為133 mm，額定工況下的流量為8 099 m3/h，靜壓值為632 Pa，靜壓效率為52.8%。

減小通風機的能量損失取決于對邊界層動量的厚度，邊界層動量的厚度帶下受到通風機葉道內的相對速度的影響[3]。通過控制葉道內的相對速度來控制邊界層的動量，從而減小通風機的能量損失，提高通風機的性能，這種方法稱為控制速度分布法。假設在離心通風機內部流道內各流線的相對速度分布相同[4]，為平均相對速度，通過控制速度的分布即可控制邊界層的動量厚度。葉片典型的速度分布曲線如圖1 所示，四種不同的W-m（相對速度-葉輪子午面分量）分布形式中，曲線1 為dW/dm 為常數時的曲線，表示氣流的相對速度沿著葉輪的子午線呈均勻分布；……