當含塵氣體經過除塵設備凈化后,粉塵粒徑已經很小,在兩相流中更多的表現出流動性,顆粒濃度成為影響葉輪磨損的重要因素。由此,可基于雷諾應力湍流模型和Tabakoff and Grant的磨損模型,對離心風機葉輪中氣固兩相流進行數值計算,得到不同粒徑的顆粒在不同的入口濃度條件下對風機壓力面的磨損位置、形態和磨損率。研究結果表明,磨損位置與粒徑大小有關,顆粒數量濃度對磨損率的影響遠高于質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機經常有固體顆粒滲入,有些甚至長期在高濃度固粒的環境中工作,例如輸送含灰渣煙氣的引風機,輸送含礦石粉塵氣體的礦井通風機等。大量固體粒子以極高的速度運動并與風機葉輪表面碰撞、摩擦,致使風機磨損,尤其是葉片磨損最為嚴重,常出現葉片斷裂、飛車等重大事故。由于固體顆粒在進入葉輪機械后的運動軌跡有別于氣體,它因顆粒的大小、質量及流道形狀、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系^[1、2] 。

　　在鋼鐵冶煉系統中,除塵器對大粒徑粉塵往往有很好的凈化效果,所以當含塵氣體經過除塵設備凈化后,小粒徑粉塵所占比例較大,且含塵濃度不超過100～200mg/m^{3 [3]} 。小粒徑粉塵更多的表現出流動特性,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] ,所以顆粒濃度是導致葉輪磨損的重要因素之一。

　　本文針對經除塵設備凈化后的含塵氣流通過離心風機的情況,采用數值模擬的方法研究葉輪中顆粒濃度和葉片磨損的關系。這對分析顆粒運動和改進流場形態,以達到減小磨損率、提高運行可靠性具有指導意義。

4、結論

　　(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,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量濃度增加而增加,且幾乎呈線性關系;

　　(3)顆粒數量濃度與磨損率的關系能更好地反映顆粒對離心風機葉輪的磨損規律。磨損率隨著數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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