锋速达通风降温系统
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芜湖负压风机离心式鼓风机的密封间隙一般是多少？离心式通风机内
2、对于输送含有煤焦油、灰尘等杂质的气体，机壳内密封间隙应加大到0.40~0.55mm，最大允许量为1mm。
3、对于胀圈轴封的胀圈应能沉入槽内，侧间隙为0.05~0.08mm，其内表面与槽底间隙有0.20~0.30mm的不变间隙。胀圈的自由开口间隙为（0.10~0.20）D，工作状态间隙为D/（150~200）（D为胀圈处于自由状态的外径，mm），胀圈工作间隙超过规定值的3倍或侧间隙超过规定值的2~3倍时，应予报废更换。
表1——1离心式鼓风机的密封间隙
密封间隙
密封每侧间隙/mm
安装时
磨损后
滑动轴承箱内密封
0.18~0.25
≤0.35
机壳内密封
0.20~0.40
≤0.50
摘要 ： 利用颗粒轨道模型对通风机内部稀疏气固两相流动进行了数值模拟，重点分析了最优工况下不同粒径粒子轨迹分布情况。模拟得到了不同直径的固体颗粒在风机中的运动轨迹，积尘分布。这些结果为研究风机磨损，延长使用寿命提供理论基础。
关键词 ： 离心式通风机；三维数值模拟；气－固两相流
中图分类号： TH432 文献标识码： B
文章编号： 1006-8155 （ 2007 ） 05-0009-07
3-D Numerical Simulation of the Sparseness Gas-solid Two-phase Flow Field in Centrifugal Fan
Abstract: In this paper, particle trajectory model is applied to numerically simulate the sparseness gas-solid two-phase flow field in fan. Especially, the tracks’ distribution of particles with different diameters is analyzed under the best operation. The result provides theory basis for studying the abrasion and prolonging service life of centrifugal fan.
Key words: centrifugal fan; 3-D numerical simulation; gas-solid two-phase flow
0 引言
叶轮机械中的通风机、鼓风机等用途比较广泛，受工作环境的影响，这些叶轮机械在运行中经常有固体颗粒渗入。据我国风机行业协会统计，输送气固两相混合物的风机约占我国风机年产量的 40% ，所以对通风机气固两相流的研究有重要的意义。
据调查，“磨损比较严重的风机在半个月以内就要更换叶轮，一般运行 3 个月或者半年以后，就要进行补焊，才能维持大修周期，方能使风机在恶劣的环境下工作时能保证较高的效率和安全系数” [1] 。国外对此研究较早， A.Hamed [2] 在 1982 年采用三维气体流场计算了汽轮机定子中的粒子运动轨迹。 M. Fathy 和 Tabakoff E [3] 在 1983 年提出了反弹模型理论，但是并没有见到在现实中的应用。国内的费瑞乾 [4] 考察了边界层对粒子轨迹的影响。姜晓敏等人 [5] 提出了二相三元带粒流动的基本方程和一种用于叶轮机械的双重流面求解模型。樊建人等人 [6] 提出了高浓度气固两相流中颗粒―颗粒随机碰撞新模型。蔡兆麟等人 [7] 计算了离心通风机叶轮内的气固两相流动，对叶轮进口处气固两相在不同条件下的计算结果进行了比较。但是由于前人所作的工作受到当时计算机水平的限制或者其他的原因，所做的工作大多是局限在叶轮区域或者蜗壳区域，计算结果不具备整体性，对颗粒的充分湍流发展有一定的限制。
为此，本文在田贵昌等研究离心通风机内部单相流流场、压力场分布 [8] 的基础上，采用颗粒轨道模型研究稀疏相下气体和固体粒子在整个风机中的运动规律，了解磨损的机理，从而为采取有效的防磨措施，减轻固体粒子对风机的侵蚀，延长机器的正常运转时间具有一定的理论意义。
1 计算颗粒轨道数学模型的发展
1.1 基本情况
对于两相流而言，其流动状况要比单相流动要复杂得多。一方面由于两相流动中每相都有一组流动参量；另一方面由于各相的体积浓度、物理性质和流动型态等都有很大差异，因而不同类型的流动必须用不同的方法进行处理。 离心通风机是一种压力系数高、流量系数大的风机，与其它型式的风机相比，在压力、流量相同的条件下，可以实现小尺寸和低转速的结构，有利于节材和降耗。但在离心式叶轮机械中，受叶片曲率大，哥氏力、离心力、横向压力及粘性力等因素相互作用的影响，叶轮内的流动状况也十分复杂，故研究旋转离心通道的紊流流动对于了解旋转对流道内速度分布、壁面摩擦力和紊流结构等影响有重要的意义。在旋转离心通道中，由于旋转的影响，使平均流场以及紊流结构发生了较大的变化。前人的试验结果表明：当旋转使压力面紊流脉动增强时，摩擦因数增加；当吸力面紊流脉动减弱时，摩擦因数减少。早期对旋转离心通道内流动的理论分析一直以无粘流动理论及流面理论为基础，这些理论显然与实际流动有一定的偏差。近年来，人们越来越关注于直接分析三维紊流流动。随着计算机容量的增加和各种流动解法的发展，求解以原始变量表达的 N － S 方程来对瞬态三维不可压紊流进行数值模拟成为可能。特别是通用商业软件的发展，为求解瞬态三维不可压紊流这类较复杂的工程实际问题提供了基本手段。
两相流中 颗粒的性质通常会影响两相流的流动特征，其中颗粒的几何特性包括颗粒尺寸、粒径分布以及颗粒形状，几何特性通过两相作用直接影响流动，如颗粒表面的边界层，尾涡的产生与耗散等；颗粒的物质特性包括密度、弹性、吸附性等，其中弹性直接影响颗粒之间的相互作用。所讨论的颗粒两相流的基本性质包括颗粒的体积、颗粒密度、两相间的作用等性质 [9-10] 。
1.2 颗粒轨道模型的基本方程
忽略颗粒相自身各变量的脉动，并且忽略流体相的密度脉动及变质量源脉动，则可得到确定轨道模型的湍流两相流基本方程。
出叶轮，且其速度值在叶片的出口处增大，在其非工作面粒子的撞击次数少，故在此面产生的磨损也小。进入叶轮的固体颗粒除了与叶片向撞击的部分颗粒外，其余大部分的颗粒进入叶轮，由于颗粒的质量大于空气的质量，所以当颗粒的方向由轴向转向径向时，发生 90 °转向后产生的颗粒离心力远远大于气流所产生的离心力，进入叶轮流道的颗粒的流线就要偏离气流的流线。这时颗粒中由进口中心进入叶轮的颗粒有一部分就偏离了原来的气流流线，在蜗壳的蜗舌处由于空间小，碰撞次数会更多。在叶片的前缘部分和工作面上产生碰撞的粒子产生反弹，反弹后的粒子在气流粘滞力的作用下被挟裹着进入流道，并且反弹后颗粒的速度和能量都有所减弱。
流出叶轮区域的颗粒在气体扰动下，总趋势是以旋流流出蜗壳，较大质量的颗粒产生的惯性也较大，运动方向的不宜改变性造成了粒子对蜗壳的磨损。
3.1 固体颗粒在叶轮内运行轨迹模拟结果
由本风机的工作状况和环境所决定，固体颗粒占的体积较小。从图 3 中颗粒的轨迹可以看出，颗粒大部分都直接进入流道，只有少部分的颗粒在集流器的拐弯处堆积，这说明多数的粒子是随气体流动的，是沿接近轮周切向的方向进入叶轮的。运用跟踪轨迹法任意跟踪 7 个粒子的运动轨迹，从图 4 ，图 5 ，图 6 对比来看，可以发现颗粒粒径的不同其运动的轨迹也不同。
粒径为 0.03mm 的颗粒在进入叶轮流道后，在气体的带动下沿流道方向被甩出，其三维运动轨迹与气相流场十分接近，与叶片、前后盘的碰撞几率很小，这是因为小颗粒主要受气体对它的拖拽力作用，而受到的离心力很小，所以其运动轨迹接近于流线。粒子在叶轮出口处与叶片工作面出口端产生碰撞和摩擦。粒径为 0.05mm 的颗粒在进入叶轮流道后，运动轨迹很明显的与气体轨迹产生了偏离，受到的离心力较强，大部分颗粒产生对叶片工作面的撞击和摩擦，撞击的部位多在叶片的中上部，撞击后的粒子产生很微弱的反弹，其反弹速度不大，基本是贴着叶片或前后盘运动对叶片起到滑动摩擦作用。粒径为 0.1mm 的颗粒在进入叶轮流道后，颗粒轨迹与气体轨迹产生了非常明显的偏离，受到的离心力非常强烈，几乎所有的大径颗粒在刚刚进入叶道流域时，就对叶片前缘产生了撞击，反弹后的粒子由于惯性较大与前后盘或者叶片产生二次、三次的连续碰撞。其反弹速度较大，对叶片起到碰撞、冲蚀、磨损的作用。
由以上看出，在固体颗粒粒径不同的状况下，颗粒撞击叶轮的方式不同，对叶轮产生的磨损方式也不同。所以应该针对不同运行工况和工作环境下的风机设计叶片的不同位置的耐磨性。
3.2 固体颗粒在蜗舌处的运行轨迹模拟结果
图 7 、图 8 、图 9 是与图 4 、图 5 、图 6 分别对应的同工况下的蜗舌处颗粒运动轨迹图示。 粒径为 0.03mm 的粒子在蜗舌处从叶轮区域出来后，随气流流动与蜗舌处的壁面基本不接触，不产生碰撞。粒径为 0.05mm 的粒子在与叶片工作面中部位置产生碰撞后，有可能与前后盘又产生碰撞，碰撞后的粒子
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