离心风机的结构优化设计毕业论文

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基于计算流体力学的风机数值模拟

随着国民经济的的不断进步和发展，风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用，以下是我蒐集整理的一篇探究计算流体力学的风机数值模拟的论文范文，供大家阅读参考。

摘要：风机是在国民经济发展的各个部门都被广泛使用的机器，通常在冶金、石油、化工、纺织、电力、轻工等工矿业较为广泛，在这些部门生产发展中起到很大的帮助作用，随着计算机软硬体的发展水平的提高，应用计算流体力学软体可以对风机进行数值模拟和分析，为深入了解和分析风机数值带来巨大便利，利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程，揭示流体运动的物理规律，进而得出风机的工作原理，本文同过对计算流体力学进行分析，解析出风机的数值模拟，不断完善发展风机技术。

关键词：计算流体力学;风机;数值模拟;发展前景

引言

随着国民经济的的不断进步和发展，风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用，风机将随着时代的发展，不断更新技术研究，从而能够更好的适应经济发展的需要，传统的风机设计，人们仅靠试验取得资料和经验公式，试验发现问题，改进设计。但由于试验研究方法受到各种条件的限制，很多模拟引数的测量受到很多不良因素的影响，给测量结果带来很大的困难，很容易降低风机数值的实用性，对风机数值测量的误差加大。而现阶段，由于科学技术的不断发展，利用商业CFD软体对风机的全三维流场进行模拟已越来越普遍，也就是利用计算流体力学对风机进行数值模拟的研究，给数值模拟工作带来了很大的便利，通过对计算结果进行了分析，模拟结果有助于理解风机内部的流动规律。

1 计算流体力学的概念分析

计算流体力学putational Fluid Dynamics，简称CFD起源于20世纪60年代，当时的学科兴起跟计算机的技术发展有很大关系，随着人们对其不断的发展和研究，计算流体力学已经被广泛的应用，各种商品化的CFD通用性软体开始应用这类力学研究，同时更是对很多工业领域的生产发展起到很大的作用，计算流体力学以计算机为基础，利用数值的方法进行对流体力学各类问题的研究和模拟，主要在离散格式、湍流模型与网格生成等方面进行相对的数值试验、计算机模拟和分析研究，利用计算流体力学研发出得CFD技术，不仅极大的克服了传统流体力学中不完善的问题，而且还在应用领域得以全面的扩大，很多核能、化工、建筑等领域都有其力学的涉略。风机在以上领域也有其所用之处，为此，计算流体力学对风机的设计和研究也有很大的作用。

2 风机的数值模拟分析

众所周知，风机的国民经济发展的重要工具，其在对生产过程中发出的大量溼、热、工业粉尘、甚至有害气体和蒸汽都有着有效的防护和净化处理的作用，同时还能回收再利用，有效的对资源进行合理的分配整合，其中风机在纺织业的作用较为突出，络筒机的离心风机提供了吸纱的作用，不仅可以免去资源浪费，还能减少纺纱机的能源消耗，有效的提高纺纱质量，具有更多的促进作用。在工业发展中，风机从节能、降低噪声污染的角度来说，尤其更大的促进作用，因此在风机的设计原理上，更多的要注重高效率，但就目前市面上的风机产品，可谓参差不齐，很多规格和品种配套性极差，为此在工业应用上也受到了很大的影响，需要对已有的风机进行改造，数字模拟其实是以电子计算机为工具，把数学模型蕴藏的定量关系展示出来，利用计算流体力学对风机的复杂流动问题的模拟计算，通过数值离散求解流体运动方程，揭示风机流体机理和流动规律，从而研制出新的风机设计，使整个产品从开发到运用都能够达到更为经济和省时的作用。

3 基于计算流体力学的风机数值模拟的应用

利用计算流体力学来研究风机的数值模拟，这种方法对风机的设计提供更为依据原理，对风机的不断完善起到促进作用，其应用范围很广，例如：通过对地铁专用轴流风机的设计来说，这类风机主要应用在地铁车站和隧道区间内，因其受都流量大、压头高和功率大等特点的制约，试验成为了地铁轴流风机的设计检验的一般途径，但是却在人力物力上有极大的消耗，造成设计成本的浪费。为了克服这一弊端，采用计算流体力学的原理，对地铁轴流风机采用进行数值模拟，主要是对地铁轴流风机在不同转速和安装角度进行模拟，通过得出的最后结果进行指导设计方案，并将模拟结果与厂家的试验资料作了对比，酌情查处风机是否有需要改动之处，从而提高风机的设计效率，具有明显的应用价值和经济效益。

4结论

以上对计算流体力学的风机数值模拟的分析和研究，计算流体力学不仅是对风机的设计有很大的促进作用，更大的提高风机的设计效率，随着科学技术的进步，其作用会越来越大，充分了的利用计算机和数值数学的结合，对流体力学的各类问题进行数值试验、计算机模拟和分析研究，以解决实际问题。从而有助于人们对风机的构造设计进行深入了解和不断完善，依靠合理的计算来优化风机的设计技术，计算流体力学不仅是科学技术革新的依据，更是极大满足了国民经济发展的需要，计算流体力学进行对风机数值模拟的技术研究，更是对设计高效率的风机具有重大意义。

参考文献

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离心式风机主要由机壳、叶轮、旋转轴、轴承、进风口、出风口及电动机等组成，如图4-39所示。叶轮固定在轴上，叶轮上有多块叶片，不同型号的机型其叶片数量不一样，不同角度的机型其叶片的形状也不一样，有前弯、后弯和径向几种。风机的机壳为一个对数螺旋线形蜗壳。当风机通电转动时，带动叶轮转动，带动气体不断地流入与流出，而产生风量和电压，随叶轮叶片的形状不同，所产生的风量和风压也不同。

图4-39 离心式风机外形

离心式风机具有较大的风压，在家用中央空调系统中的室内侧、风机盘管均使用离心式风机送风。

离心风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。中文名离心风机外文名centrifugal fan原理利用高速旋转的叶轮将气体加速作用把气体作为不可压缩流体处理构造由机壳、主轴、叶轮快速导航发展历史 发展前景 性能特点 故障维修 注意事项 其它工作原理离心风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向并且管道断面面积增大使气流减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力[1]。作用离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，均是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。离心风机离心风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视：叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机；叶轮逆时针旋转，称为左旋转风机。构造离心式风机由机壳、主轴、叶轮、轴承传动机构及电机等组成。机壳：由钢板制成坚固可靠，可为分整体式和半开式，半开式便于检修。叶轮：由叶片、曲线型前盘和平板后盘组成。转子：应做过静平衡和动平衡，保证转动平稳，性能良好。传动部分：有主轴、轴承箱、滚动轴承及皮带轮（或联轴器）组成。发展历史1862年，英国圭贝尔发明离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40%左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机，结构已比较完善了。1892年法国研制成横流风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25%，直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。1935年，德国首先采用轴流等压风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机；旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机；2002年，中国的防爆离心风机，在化工，石油，机械等领域广泛被采用，长林东防爆离心风机也得到了发展。离心风机是石材加工企业常用的辅助生产设备，主要用于通风与除尘装置中，如石材切割和打磨工序中旋风除尘器及布袋除尘器等均需要利用离心风机对生产场地进行除尘处理，确保生产环境洁净，保护生产者身心健康。风机是一种高耗能的设备，消耗心风机的电力资源在石材加工中的比例较大，随着当前我国能源的日益短缺及高产、高效工作面的推广应用，节能降耗已成为石材生产企业普遍关注的问题，许多石材生产企业把降低风机的电耗作为当前的重要工作。降低风机的电耗除了提高风机本身的效率外，合理地选用风机的调节方式是最重要的，因为石材生产的负荷随工艺的需求而时刻变化，大多数离心风机风机都需要根据主机负荷而经常调节流量。当前，石材加工企业风机的节能调节方法比较陈旧，一般采用节流调节。当采用节流调节时，风机的流量主要采用调节阀门或节流挡板来进行调节，风机的节流量大，低负荷时甚至节流50%以上，由于存在节流损失及偏离高效区运行，能量浪费非常严重。而如果调节风机的转速，既可以取消节流损失，又可以保证风机始终运行在高效区，因此可以大幅度节约电能。可以说调节风机的转速来运行风机是一种有效的节能方式，体现了当前建材工业生产的新趋势。发展前景随着我国工业化进程的推进，工业行业正大力开展节能降耗，进行产业升级和整合重组，工业基础设备需要大量更新。离心风机作为工业的重要配套设备，将更多地应用于电力、水泥、石油化工、煤炭、矿山和环保等领域。在新的经济发展形势下，未来离心风机行业将继续保持较快的增长。预计到2022年，离心风机行业市场规模将达到960亿元。性能特点离心风机实质是一种变流量恒压装置。当转速一定时,离心风机的压力-流量理论曲线应是一条直线.由于内部损失,实际特性曲线是弯曲的。离心风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响。对一个给定的进气量,最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低.对于一条给定的压力与流量特性曲线，就有一条功率与流量特性曲线.当鼓风机以恒速运行时，对于一个给定的流量,所需的功率随进气温度的降低而升高.故障维修离心风机传动部位磨损是常出现的设备问题，其中包括抽风机轴承位、轴承室磨损、鼓风机轴轴承位磨损等。针对离心风机上述故障，传统维修方法有堆焊、热喷涂、电刷渡等，但均存在一定弊端：补焊高温产生的热应力无法完全消除，易造成材质损伤，导致部件出现弯曲或断裂；而电刷镀受涂层厚度限制，容易剥落，且以上两种方法都是用金属修复金属，无法改变“硬对硬”的配合关系，在各力综合作用下，仍会造成包胶滚筒的再次磨损。当代西方国家针对以上问题多采用高分子复合材料的修复方法，而应用较多的是美国福世蓝技术体系，其具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，可免拆卸免机加工。既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损的可能，在国内针对离心风机故障修复的应用中也逐步取代传统方法[2] 。离心风机注意事项停机程序1、紧急停机：在机组试运行过程中，遇有下列情况之一时，应立即紧急停机。紧急停机的操作就是按动主电机停车按钮，然后再进行停机后的善后处理工作。a、 离心风机突然发生强烈振动，并已超过跳闸值。b、 机体内部有碰刮或者不正常摩擦声音。c、 任一轴承或密封处出现冒烟的现象，或者某一轴承温度急剧上升到报警值。d、 油压低于报警值并无法恢复正常时。e、 油箱液位低，已有吸空现象。f、 轴位移值出现明显的持续增长，达到报警值时。2、正常停机：机组正常停机按如下程序进行操作。a、 逐步打开放空阀（或出口旁通阀），同时逐步关闭排气阀。b、 逐步关小进气节流门至20～25°。c、 按动停车按钮，并注意停机过程中有无异常现象。d、 机组停止5～10min后，或者轴承温度降到45℃以下时可停止供油。对于具有浮环密封的机组，密封油泵必须继续供油，直至机体温度低于80℃为止。机组停止后，在2～4小时内应定期盘动转子180°。

离心泵技术论文篇二 离心泵的管理和维修技术探讨 摘要：离心泵是机械装备制造业中比较通用的一种机械，广泛应用于社会生产的各个行业和部门。近年来，伴随着石油化工和国民经济的发展，对离心泵的安全可靠性能提出了更为严格的要求。离心泵作为输送物料的一种转动设备,对连续性较强的化工生产尤为重要。基于此，本文就离心泵的管理和维修技术展开分析与研究。 关键词：离心泵;管理;维修 中图分类号：C93文献标识码： A 引言 随着社会经济的快速发展及企业管理体制的不断改革，离心泵故障管理及维护受到了越来越多人们的关注，在我国现阶段，寻找离心泵馆长的维修技术已经成为一个新的课题，对离心泵进行良好的日常保养，完善设备的保养机制，是延长离心泵使用寿命的关键。 一、离心泵的基本构造 (一)叶轮。常见的离心泵结构中，主要有开式、半开式和闭式三种型式的叶轮。开式叶轮仅有叶片，没有前后盖板;半开式类型的叶轮则是由后盖板和叶片组成;而闭式叶轮不但有叶片，还有前盖板和后盖板。在各泵体结构中，离心泵主要通过叶轮对液体做功，也是唯一的做功部件。 (二)泵体。径向剖分式和轴向剖分式是两种普遍的离心泵壳体类型。离心泵中的单机泵壳体大多数为蜗壳式，多级泵壳体按径向剖分壳体划分成圆形和环形两种壳体类型。泵壳内腔呈现螺旋形是蜗壳式泵壳的主要特征。 (三)泵轴。泵轴主要是用来传递机械能，它是由联轴器和电动机相连，从而可以将电动机的转矩通过泵轴传送到叶轮。 (四)轴承。离心泵的轴承多为滑动轴承，所以润滑剂要求就比较严格，常用透明油作为润滑剂。 (五)密封环。减漏环是密封环的另一种说法，在不同资料下可能显示有所不同。 (六)填料函。填料函的主要作用是封闭泵轴和泵壳之间的狭小空隙，保证泵内水流和泵外空气不能相互泄露。主要构造是由填料、填料筒、填料压盖、水封环和水封管组成。 二、离心泵的基本工作原理 研究离心泵工作原理可为处理故障与制定预防措施提供技术依据。在通常情况下，离心泵就是利用物体离心力作用，来达到对液体物体完成输送的目的。在离心泵工作前，须事先将泵内叶片间和贮液槽内充灌满流体，然后再启动离心泵开始正常运转，此时离心泵内的流体就会随着叶轮高速旋转产生离心力运动，并在叶轮中心向外周作径向运动，最后顺叶片流道进入到排出管内。同时泵内的原有流体被旋转甩出后，叶轮中心即形成了一个低压区，而暂处于高压区贮液槽的流体就会源源不断的被吸收到叶轮中心，再依靠叶轮高速旋转被甩出进入到排出管内，形成流体不间断的被吸入和排出的循环输送作业，从而实现离心泵连续不断地将液态物体抽出进行输送 三、离心泵常见故障处理措施 (一)离心泵排液不畅和排液后中断的解决措施 检查泵内气体是否处于真空状态，泵壳和入口管线内的流体是否全部注满，如果不是真空要立即排净空气，没有灌注满的要及时重新添加达到要求标准。检查泵内叶轮转速有无异常，发现叶轮表现出过低的转速时，要立即进行调整适当提速。检查入口滤网、底阀有无附着的杂物，有就须立即排除异物，避免再次发生堵塞;检查吸入侧管道连接处有无漏气，有就需及时排尽气体，检查吸入口淹埋深度是否太浅，调整合适位置避免异物堵上。 (二)离心泵运行中出现震动或异响的解决措施 检查离心泵的轴承情况及间隙大小，检查泵内油质清洁度和润滑程度，并进行逐一排除故障隐患。损坏轴承要及时进行更换处理，间距大的了要及时调整轴距到适当的位置;对已经污染了的油质要马上进行杂质清除，对润滑不到位的部件，要立即更换新的润滑油脂。至于对那些过高震动频率的，则应及时更换、调整离心泵的轴承、轮齿等部位。 (三)离心泵功率消耗太大的解决措施 检查叶轮与耐磨环、泵壳有无摩擦，而进行适度的修理。检查流液密度是否合适，轴承有无损坏，如果有就及时进行修理或者更换轴承，调整零部件。检查泵轴是否有弯曲，并及时矫正。检查联轴器是否存在对中不良、轴向间隙太小，进而调整对中和轴向间隙到合适位置。 (四)水泵不能正常运转的解决措施 首先，检查离心泵的原动机运行有无异常，电源接入是否正确，如存在有原动机异常和电源接错的问题，须加以整改处理好;也可用手盘联轴器直接检测，如遇故障问题严重的，可通过拆解泵壳，观察泵体内有无被卡的现象。检查泵内系统的水头、净压头等部件磨损情况，对凡是发现有磨损的零部件应及时更换。检查叶轮的完好程度及叶轮之间的间隙，及时更换掉完好程度差的损坏叶轮，调整间隙大的叶轮间隙到合适的位置为止。检查吸液槽的真空状态与吸入的高度位置，对没有排尽空气的要再排气，使吸液槽内达到真空状态，同时，对泵内系统的水头位置设置过高的，要重新调整。 (五)离心泵流量不足，扬程不达标的解决措施 导致离心泵的流量和扬程不够的主要原因为：叶轮的转速太低或叶轮的转动方向不对、泵吸入口串气、吸入口管线、滤网或叶轮堵塞、灌注不够、叶轮损坏、口环的间隙过大，漏损过大、吸入管中压力接近汽化压力、泵体内有气体。如离心泵在出现如下情况时，可采取下面的方法进行处理：①检查调整。②检查入口管线法兰。③清理入口过滤器。④更换叶轮。⑤增加入口压力，提高灌注头。⑥更换口环。⑦适当地增加入口压力，同时降低传输介质的温度。⑧放空排气或向有关系统卸压。 四、离心泵的管理和维护的优化策略 现代工业系统中，离心泵的适用范围从基本的生活需求到石油化工行业都有广泛涉及，不但用来输送水，而且还用来输送石油等其他不同性质的液体。按照不同的输送媒介，离心泵的种类也变得纷繁复杂，常见的有防腐泵和清水泵两种。为了保证一定的使用年限，减少企业成本提高经济效益，就必须不定期对离心泵加强管理和维护。 (一)做好离心泵安装工作，确保正常运行。离心泵是石油化工生产中的核心装置，其重要性不言而喻。而离心泵安装工作是前提和基础部分，要求安装工作人员一定要严格按照规范要求，确保设备的科学安装和正常运行。首先，设备的基础尺寸和位置一定要符合要求，横纵坐标的位置一定要合理，一般偏差不能超过20mm，地脚螺栓孔中心位置的偏差应该控制在10mm以内，地脚螺栓孔壁铅的垂直角度偏差应该在2毅。其次，安装中，一定要慎重选择垫铁的位置，在垫铁安装之前，一定要调整泵的标高、水平度，使其达到设计的标准值。只有精准的安全，才能确保离心泵运行的稳定性和安全性，垫铁的主要作用是使泵的重量以及运转过程中产生的惯性力均匀地传递给基础部分，这样能减少离心泵自身承载的荷重，确保其能长久运行。最后，离心泵安装中，需要安装两个垫铁，其中一平二斜，固定离心泵，如果一般离心泵的荷载比较大，可以选用三个垫铁，但是，数量最好不要超过三个。离心泵的安装是系统性的工作，对安装技术人员提出较高的要求，技术人员一定要注重每一个安装细节，确保每一个环节的工作质量，这样更能提高运行的可靠性，保证离心泵工作运行的效率。 (二)合理使用离心泵，提高运行效率。合理使用离心泵要求技术人员严格按照规范操作开展工作，避免离心泵低流量运行。一般离心泵在正常运行时，高压力下顺利运行，但是如果出现低流量运行，会导致离心泵故障问题。低流量运行时，离心泵内就会出现径向漩涡现象，此时就会产生很大的径向推动力，此时，离心泵就无法正常运转。石油离心泵的实际流量比较小，如果处于不合理连续转动运行中，就会导致轴折断。但是，一般离心泵的流量都比较低，很多时候能将大部分轴功率转化为热能，将能量传递给泵内的液体，进而引起整个外壳温度上升，此时，泵体温度升高，在长期小流量运行状态下，就会发生震动等故障现象。因此，一定要避免离心泵在低流量状态下运行，这样才能保证离心泵的正常工作，提高运行效率。其次，还应该做好离心泵润滑工作，基本都是滚轴承类型，润滑剂的养护和使用能确保离心泵的正常运行，在不受外界干扰的情况下，保证机械不会因为负荷力而变形。润滑工作也是重要的环节，一定要使润滑达到良好的状态。在选用润滑油时，一定要慎重选择比较良好的润滑油，在不同转速的情况下，应该形成油膜，这样更有助于提高离心泵的安全运行。同时，选用的润滑油应该具有高粘度性，离心泵在不同的条件下，都能有效的保护其使用寿命，确保离心泵不会受到负荷力以及温度等因素的影响，进而确保离心泵内部部件的顺利运行，避免离心泵在运行过程中轴和固定轴之间的摩擦，减少离心泵故障问题。 结束语 随着科技的不断发展,，离心泵的管理和维护对技术人员的业务水平提出了更高的要求，因此，企业各部门的操作人员必须加强理论知识的学习，并在实际工作中熟练运用。只有对离心泵的管理和维护工作充分重视，才能够保证其利用率、可靠性和安全性得到大幅度提高。 参考文献： [1]刘福玉,刘福磊,孙广军,张凤霞.探讨多级离心泵常见故障检测与维修[J].才智,2012,20:36. [2]席玉洁.离心泵故障诊断专家系统的应用研究[D].北京化工大学,2011. [3]陈来保,潘金亮,焦红志,李京沛.高速离心泵常见故障原因分析及处理[J].河南化工,2008,08:38-39. [4]朱力勇.离心泵常见故障分析与处理[J].中国石油和化工标准与质量,2013,17:79. [5]白俊华.离心泵常见故障原因及预防措施[J].现代农业科技,2011,03:265-266. 看了“离心泵技术论文”的人还看： 1. 变频泵技术论文 2. 泵与风机节能技术论文 3. 变频技术论文2000字 4. 节电技术论文 5. 变频器技术论文