低浓度煤层气甲烷富集系统防爆风机流场模拟研究摘要
低浓度煤层气富集是目前减少甲烷排放的关键技术,0区防爆风机是保障低浓度煤层气富集工艺安全的重要装置。0区防爆风机整机需具备抗爆炸冲击能力,因此风机出入口必配备阻火芯或阻火器。针对风机配备的阻火器引发的流场扰动问题进行有限元仿真软件建模分析,仿真结果表明经过阻火器后湍流动能最大值达到20.9m2/s2,阻火器出口湍流强度增强。针对0区风机整机流场计算问题,建立了直叶轮、圆弧叶轮和曲线叶轮3种风机模型,研究分析3种叶轮风机在1000rpm~3500rpm转速工况下内部速度、压力和湍流动能分布情况。研究结果表明:(1)相对于直叶轮和圆弧叶轮,曲线叶轮流速分布均匀,额定转速曲线叶轮较圆弧叶轮提升4.9%,较直叶轮提升3.4%;(2)升压性能方面,额定转速曲线叶轮风机出入口总压值为12.52kPa,较直叶轮和圆弧叶轮分布提升14.7%和7.1%;(3)曲线叶轮最大湍流动能在三者中最小,额定转速最大湍流动能为83 m2/s2,较直叶轮和圆弧叶轮降低44.6%和48%。结论认为,通过调整叶片流型可以降低阻火器对风机流场的扰动,曲线叶轮速度、压力和湍流动能分布更加均匀,同时升压性能更加优异;未来可在曲线叶轮结构基础上,进一步优化风机壳体结构,研制0区风机样机,形成0区风机腔体流场结构优化设计方法。
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