顆粒濃度對離心風(fēng)機(jī)磨損的影響規(guī)律數(shù)值研究
當(dāng)含塵氣體經(jīng)過除塵設(shè)備凈化后,粉塵粒徑已經(jīng)很小,在兩相流中更多的表現(xiàn)出流動性,顆粒濃度成為影響葉輪磨損的重要因素。由此,可基于雷諾應(yīng)力湍流模型和Tabakoff and Grant的磨損模型,對離心風(fēng)機(jī)葉輪中氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值計算,得到不同粒徑的顆粒在不同的入口濃度條件下對風(fēng)機(jī)壓力面的磨損位置、形態(tài)和磨損率。研究結(jié)果表明,磨損位置與粒徑大小有關(guān),顆粒數(shù)量濃度對磨損率的影響遠(yuǎn)高于質(zhì)量濃度對磨損率的影響。
1、前言
在建材、冶金、化工等部門中運行的風(fēng)機(jī)經(jīng)常有固體顆粒滲入,有些甚至長期在高濃度固粒的環(huán)境中工作,例如輸送含灰渣煙氣的引風(fēng)機(jī),輸送含礦石粉塵氣體的礦井通風(fēng)機(jī)等。大量固體粒子以極高的速度運動并與風(fēng)機(jī)葉輪表面碰撞、摩擦,致使風(fēng)機(jī)磨損,尤其是葉片磨損最為嚴(yán)重,常出現(xiàn)葉片斷裂、飛車等重大事故。由于固體顆粒在進(jìn)入葉輪機(jī)械后的運動軌跡有別于氣體,它因顆粒的大小、質(zhì)量及流道形狀、氣相流場的不同而有不同的粒子軌跡和運動特性,所以研究者往往專注于揭示顆粒軌跡和磨損的關(guān)系[1、2] 。
在鋼鐵冶煉系統(tǒng)中,除塵器對大粒徑粉塵往往有很好的凈化效果,所以當(dāng)含塵氣體經(jīng)過除塵設(shè)備凈化后,小粒徑粉塵所占比例較大,且含塵濃度不超過100～200mg/m3 [3] 。小粒徑粉塵更多的表現(xiàn)出流動特性,隨氣體運動的趨勢明顯,但對葉片造成的磨損并不減少[4、5] ,所以顆粒濃度是導(dǎo)致葉輪磨損的重要因素之一。
本文針對經(jīng)除塵設(shè)備凈化后的含塵氣流通過離心風(fēng)機(jī)的情況,采用數(shù)值模擬的方法研究葉輪中顆粒濃度和葉片磨損的關(guān)系。這對分析顆粒運動和改進(jìn)流場形態(tài),以達(dá)到減小磨損率、提高運行可靠性具有指導(dǎo)意義。
4、結(jié)論
(1)顆粒大小和入口濃度是影響磨損的重要因素。粒徑的尺寸決定了顆粒對葉輪的磨損位置和磨損形態(tài),同時粒徑和顆粒濃度影響著磨損率的大小;
(2)從磨損率來看,不同大小的顆粒磨損率的平均值隨質(zhì)量濃度增加而增加,且?guī)缀醭示�性關(guān)系;
(3)顆粒數(shù)量濃度與磨損率的關(guān)系能更好地反映顆粒對離心風(fēng)機(jī)葉輪的磨損規(guī)律。磨損率隨著數(shù)量濃度的增加急劇增大,且粒徑越大,磨損率增速越快。
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