颗粒浓度对离心风机磨损的影响规律数值研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)武汉科技大学矿产资源高效利用与造块湖北重点实验室 作者:梅 丹

  当含尘气体经过除尘设备净化后,粉尘粒径已经很小,在两相流中更多的表现出流动性,颗粒浓度成为影响叶轮磨损的重要因素。由此,可基于雷诺应力湍流模型和Tabakoff and Grant的磨损模型,对离心风机叶轮中气固两相流进行数值计算,得到不同粒径的颗粒在不同的入口浓度条件下对风机压力面的磨损位置、形态和磨损率。研究结果表明,磨损位置与粒径大小有关,颗粒数量浓度对磨损率的影响远高于质量浓度对磨损率的影响。

1、前言

  在建材、冶金、化工等部门中运行的风机经常有固体颗粒渗入,有些甚至长期在高浓度固粒的环境中工作,例如输送含灰渣烟气的引风机,输送含矿石粉尘气体的矿井通风机等。大量固体粒子以极高的速度运动并与风机叶轮表面碰撞、摩擦,致使风机磨损,尤其是叶片磨损最为严重,常出现叶片断裂、飞车等重大事故。由于固体颗粒在进入叶轮机械后的运动轨迹有别于气体,它因颗粒的大小、质量及流道形状、气相流场的不同而有不同的粒子轨迹和运动特性,所以研究者往往专注于揭示颗粒轨迹和磨损的关系[1、2]

  在钢铁冶炼系统中,除尘器对大粒径粉尘往往有很好的净化效果,所以当含尘气体经过除尘设备净化后,小粒径粉尘所占比例较大,且含尘浓度不超过100~200mg/m3 [3] 。小粒径粉尘更多的表现出流动特性,随气体运动的趋势明显,但对叶片造成的磨损并不减少[4、5] ,所以颗粒浓度是导致叶轮磨损的重要因素之一。

  本文针对经除尘设备净化后的含尘气流通过离心风机的情况,采用数值模拟的方法研究叶轮中颗粒浓度和叶片磨损的关系。这对分析颗粒运动和改进流场形态,以达到减小磨损率、提高运行可靠性具有指导意义。

4、结论

  (1)颗粒大小和入口浓度是影响磨损的重要因素。粒径的尺寸决定了颗粒对叶轮的磨损位置和磨损形态,同时粒径和颗粒浓度影响着磨损率的大小;

  (2)从磨损率来看,不同大小的颗粒磨损率的平均值随质量浓度增加而增加,且几乎呈线性关系;

  (3)颗粒数量浓度与磨损率的关系能更好地反映颗粒对离心风机叶轮的磨损规律。磨损率随着数量浓度的增加急剧增大,且粒径越大,磨损率增速越快。

参考文献

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