【摘要】：對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊和效率較高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大型煤礦通風(fēng)系統(tǒng)。在煤礦生產(chǎn)應(yīng)用中,風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)通�？紤]礦井開采中后期對(duì)通風(fēng)能力的要求,因此風(fēng)機(jī)在礦井生產(chǎn)前期時(shí)能量富余較多,風(fēng)機(jī)提供的通風(fēng)能力和實(shí)際需求不匹配,需要進(jìn)行性能調(diào)節(jié),并且在生產(chǎn)前期,對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)不當(dāng)易造成風(fēng)機(jī)在其小流量工況下運(yùn)行,存在效率不高和安全隱患等問題。本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,從軸流風(fēng)機(jī)基本理論出發(fā),以確保礦井合理通風(fēng)、提升對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性和效率為目標(biāo),基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù),研究了礦井生產(chǎn)前期時(shí)對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)不同調(diào)節(jié)方式對(duì)風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的影響規(guī)律,通過數(shù)值模擬方法對(duì)小流量工況下風(fēng)機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行了研究,以指導(dǎo)礦用對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)。研究表明,改變?nèi)~片安裝角度、單級(jí)運(yùn)行、減少葉片數(shù)量是對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)在煤礦生產(chǎn)前期常用的調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)葉片安裝角度可以較好地改變風(fēng)機(jī)性能,在設(shè)計(jì)安裝角附近最高效率可達(dá)到81.66%;風(fēng)機(jī)在小角度狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),流量和效率均下降明顯,葉片安裝角βa=25?/20?時(shí),最高效率為62.87%,且風(fēng)壓仍偏高,可輔以節(jié)流調(diào)節(jié),但會(huì)降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率;采用風(fēng)機(jī)單級(jí)運(yùn)行并且減小葉片安裝角的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),壓力下降2/3左右,效率約60%,由于功率減半,經(jīng)濟(jì)性基本得到保障,可應(yīng)用于礦井生產(chǎn)前期的運(yùn)行工況調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片數(shù)量時(shí),當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片數(shù)量減半并且減小葉片安裝角時(shí),其流量和壓力均降低明顯,比較符合礦井生產(chǎn)前期的運(yùn)行要求,效率下降不明顯,βa=37?/32?時(shí),最高效率仍可達(dá)到77.57%,綜合性能較優(yōu)越。風(fēng)機(jī)在小流量工況下運(yùn)行時(shí),葉片壓力面上壓力整體變大,壓力較高處向葉片頂部移動(dòng),使葉片頂部受到的氣流沖擊逐漸變大;吸力面上的氣流分離逐漸加重且氣流攻角發(fā)生變化;壓力場(chǎng)壓力梯度增多,葉輪葉頂部位葉片兩側(cè)的壓差不斷變大,葉頂間隙處泄露加劇。因此,在礦井開采前期,僅靠調(diào)節(jié)葉片安裝角度的方法無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理通風(fēng),為較好地滿足前期巷道內(nèi)對(duì)流量和風(fēng)壓要求較低的工況,需輔以減少葉片數(shù)量或風(fēng)機(jī)單級(jí)運(yùn)行的調(diào)節(jié)方法。風(fēng)機(jī)在其小流量工況下運(yùn)行時(shí)性能下降明顯,如流量過小風(fēng)機(jī)會(huì)進(jìn)入非穩(wěn)定工作區(qū),危害性較大,應(yīng)及時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行按需調(diào)節(jié),避免風(fēng)機(jī)處于小流量工況下運(yùn)行。
【圖文】：

2 Literature Review2.1 軸流風(fēng)機(jī)基本理論概述(The Basic Theory Overview of AxiaFlow Ventilator)對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)主要由集流器、一級(jí)風(fēng)機(jī)、二級(jí)風(fēng)機(jī)、擴(kuò)散器等部分組成，其工作過程為：兩級(jí)葉輪旋轉(zhuǎn)后，氣流沿著集流器入口進(jìn)入風(fēng)機(jī)風(fēng)筒，在風(fēng)機(jī)內(nèi)部沿光滑流道平滑流動(dòng)，一級(jí)葉輪對(duì)氣體做功使得氣體產(chǎn)生軸向速度和切向旋繞速度，二級(jí)反向旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)氣體做功消除了一級(jí)葉輪產(chǎn)生的切向旋繞速度后使得軸向速度繼續(xù)增加，當(dāng)高速氣流流經(jīng)設(shè)計(jì)良好的擴(kuò)散器后，軸向速度開始下降到一個(gè)較小的數(shù)值，可以減小風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓損失[11,12]。對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)作為礦井通風(fēng)的主要設(shè)備，與普通軸流風(fēng)機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)緊湊噪聲低、風(fēng)壓高、流量大、效率高等特點(diǎn)，可以適應(yīng)不同的通風(fēng)要求。在礦井開采前期進(jìn)行短距離通風(fēng)時(shí)，可以使風(fēng)機(jī)在小角度、單級(jí)運(yùn)行或減少葉片數(shù)量等方式下運(yùn)行，開采后期長(zhǎng)距離通風(fēng)可使用兩級(jí)對(duì)旋滿負(fù)荷運(yùn)行，盡可能在保證通風(fēng)要求的情況下減少能耗，節(jié)約能源[13]。對(duì)旋風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。

圖 2-2 氣流對(duì)葉片作用力Figure 2-2 The force of airflow on bladeor 固定在一起，oa 與 or 垂直，當(dāng)軸 oa 旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)使得葉片與空氣之間產(chǎn)生了氣流引起且作用在質(zhì)心上的作用力。若用R 表示該一個(gè)是沿葉片切向的回轉(zhuǎn)阻力uR ，，一個(gè)是沿葉片軸向aR 從葉片的壓力面指向葉片的吸力面[15]。根據(jù)力的相用力的合力和軸向引力由吸力面指向壓力面。所以在面流向壓力面（翼型凹面為壓力面，凸面為吸力面何外部損失的情況下，葉片把單位時(shí)間內(nèi)獲得原動(dòng)機(jī)當(dāng)氣體獲得的能量可以完全克服外界流體阻力時(shí)，它葉片，這時(shí)葉片氣流入口位置處壓力值降低，葉片前空氣由葉片前的高壓區(qū)流向葉片的低壓區(qū)，當(dāng)這部分時(shí)，便從葉片流道流到大氣中。只要葉片持續(xù)獲得送空氣。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708691