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豬場通風(fēng)降溫_節(jié)能減排要走出新路徑散熱風(fēng)扇在機(jī)械中的重要性技

數(shù)據(jù)顯示，2009年全國單位GDP能耗下降2.2%，化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量較2008年雙雙下降。其中二氧化硫排放總量為2214.4萬噸，提前實現(xiàn)“十一五”減排目標(biāo)。能取得這樣的好成績，當(dāng)然要歸功于國家的宏觀調(diào)控力度不斷加大，淘汰落后產(chǎn)能進(jìn)程進(jìn)一步加快，企業(yè)節(jié)能管理和技術(shù)改造得到加強(qiáng)等積極因素。但中國的技術(shù)工藝依然比較落后，環(huán)境污染比較嚴(yán)重，特別是各地政府為保GDP上了不少高耗能、高排放的大型項目，其產(chǎn)能將陸續(xù)釋放，節(jié)能減排工作并不樂觀。
　　有一個國際通行的環(huán)境評價指標(biāo)——環(huán)境庫茲涅茨曲線，是指通過人均收入與環(huán)境污染指標(biāo)之間的演變模擬，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境污染程度的影響。當(dāng)環(huán)境庫茲涅茨曲線呈倒U型時，它表明一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低時，環(huán)境污染也較輕，但會隨經(jīng)濟(jì)增長而逐漸惡化；當(dāng)該國經(jīng)濟(jì)再進(jìn)一步發(fā)展后，環(huán)境質(zhì)量會逐漸改善。發(fā)達(dá)國家能實現(xiàn)倒U型曲線，當(dāng)然與其大力推行清潔生產(chǎn)和執(zhí)行苛刻的排放政策有關(guān)，但更重要的原因則是，發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移了高耗能高污染產(chǎn)業(yè)。換言之，發(fā)達(dá)國家的資源消耗總量和“三廢”排放并沒有減少，只不過是向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移了。
　　中國之所以能成為世界工廠，固然有優(yōu)質(zhì)勞動力的自身優(yōu)勢，但更重要的原因是趕上了發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。中國勞動力受教育程度比較高，又遵守紀(jì)律，能源資源也很豐富，但中國的經(jīng)濟(jì)奇跡仍然是以巨大的環(huán)境污染為代價的。中國的二氧化碳、化學(xué)需氧量、氮氧化物、二氧化硫等溫室氣體和顆粒物的排放總量較高，單位污染排放量也比發(fā)達(dá)國家平均水平高。因為中國不可能像發(fā)達(dá)國家那樣轉(zhuǎn)移污染，所以中國不可能走“先污染、后治理”的老路，只能走節(jié)能減排的新型工業(yè)化道路，但這條路充滿荊棘。
　　目前中國單位GDP平均能耗相當(dāng)于世界平均水平的3倍。有關(guān)統(tǒng)計表明，目前我國火電、鋼鐵、電解鋁、鐵合金、焦炭、水泥等8個高耗能行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進(jìn)水平高47%。比如全國燃煤發(fā)電的平均能源轉(zhuǎn)換效率低于40%，相當(dāng)于每年損失了9億多噸煤炭。坦率地說，如果再不大力提高能源利用效率和回收再利用效率，完成“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)將非常困難。
　　當(dāng)今世界由再生資源加工而成的鋼占總產(chǎn)量的45%，銅為35%，鋁為22%，鉛為40%，鋅為30%。據(jù)測算，目前我國可回收利用的再生資源價值為3000億元左右，除廢鋼鐵回收率較高外，廢塑料的回收率為25%，廢橡膠的回收率為32%，廢紙的回收率為35%，廢玻璃的回收率僅為13%，廢舊手機(jī)回收率更是只有1%，資源和能源流失非常嚴(yán)重。如果多回收利用1噸廢舊物資，即可節(jié)約自然資源4.12噸，節(jié)能1.4噸標(biāo)煤；每利用1噸廢鋼鐵，即可煉鋼0.85噸，相當(dāng)于節(jié)約成品鐵礦石2噸，節(jié)能0.4噸標(biāo)煤。特別是在全球初級資源和能源價格大幅飚升的形勢下，中國企業(yè)加強(qiáng)能源利用和回收再利用，可謂一石二鳥。不僅可以大幅降低成本，也可以節(jié)約能源、降低排放。
　　除此之外，中國企業(yè)還應(yīng)大力發(fā)展再制造產(chǎn)品。在一臺機(jī)器中，因為各個零部件的使用壽命不相等，每個零件的各工作表面的使用壽命也不相等，往往會因局部表面失效而造成整個機(jī)器報廢。再制造就是針對這些損壞或報廢的零部件，運(yùn)用高科技的清洗修復(fù)技術(shù)和新材料新工藝，對其實施修復(fù)和改造，使得再制造產(chǎn)品在技術(shù)性能和安全質(zhì)量等方面達(dá)到原同類新品的標(biāo)準(zhǔn)要求。國內(nèi)外的實踐表明，再制造產(chǎn)品的成本只有新品的四分之一甚至三分之一，節(jié)能達(dá)到60%以上，節(jié)材70%以上，這對于中國人均資源和能源都遠(yuǎn)低于世界平均水平、環(huán)境污染又比較嚴(yán)重的大國來說，具有特別的意義。
變頻器原配散熱風(fēng)扇設(shè)計壽命25000小時到40000小時,即連續(xù)運(yùn)行3-5年必需更換,否則變頻器容量會下降或常常跳閘保護(hù),是因為風(fēng)扇軸承老化散熱能力下降造成的,常常會帶來變頻器的損壞,有些用戶因市場買不到原配高風(fēng)量風(fēng)扇而用便宜國產(chǎn)小電流風(fēng)扇替代更換,風(fēng)量小且用不了多久便會損壞,直接影響變頻器使用壽命.更換時注意風(fēng)扇的標(biāo)稱電壓電流及風(fēng)量。 常用品牌有：NMB/Nidec/SUNYO/ebm/PAPST/ 尺   寸 電壓、電流 線 數(shù) 60*60*25 DC 12V，0.4A 兩線       60*60*25 DC 24V，0.1A 三線  80*80*25  DC 24V，0.18A  三線 92*92*25 DC 12V，0.2A 兩線 92*92*25 DC 24V，0.17A 三線 120*120*38 DC 24V，0.46A 三線 120*120*38 AC 220V 50/60HZ 兩線 140*140*50 AC 220V 50/60HZ 兩線 160*160*55 AC 220V 50/60HZ 三線

為滿足市場需求，近日首臺混合臂高空作業(yè)車完成試制，由于其質(zhì)量可靠、操作性能優(yōu)越、安全防護(hù)措施完善、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，一經(jīng)推出就備受關(guān)注，該產(chǎn)品剛一下線就迎來了第一批用戶，該高空作業(yè)車成為市場的新寵。

隨著高空作業(yè)車國內(nèi)市場呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的勢頭，隨車公司高空作業(yè)車不斷發(fā)展,目前折疊臂、直臂系列高空作業(yè)車已逐漸趨于系列化。該混合臂高空作業(yè)車廣泛應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場、港口、有線電視等行業(yè)，使用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場潛力。該混合臂高空作業(yè)車工作臂包括折疊臂和伸縮臂，其低速性能好、輸出功率大、工作效率高、噪音小，各項性能指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)內(nèi)一流水平，成為國內(nèi)高空作業(yè)車極具競爭力的產(chǎn)品，它的誕生引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展方向。

此混合臂高空作業(yè)車作業(yè)高度達(dá)到21米，作業(yè)靈活、幅度為全范圍作業(yè)，結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、載重達(dá)250kg等優(yōu)點迎得了市場的歡迎，該產(chǎn)品的成功試制代表了隨車公司在高空作業(yè)車產(chǎn)品的研發(fā)上又再上一個臺階，為日后混合臂式高空作業(yè)車的全面推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。

軸流通風(fēng)機(jī)是國民經(jīng)濟(jì)中重要的通用機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山和隧道通風(fēng)等領(lǐng)域。根據(jù)我國國家發(fā)展和改革委員會提出的節(jié)能中長期專項規(guī)劃，在 2000 年，我國風(fēng)機(jī)的平均設(shè)計效率為 75% ，比國際先進(jìn)水平低 5 個百分點。我國風(fēng)機(jī)設(shè)備的效率指標(biāo)：到 2010 年風(fēng)機(jī)的設(shè)計效率要達(dá)到 80%~85% [1] 。

1　 軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計的現(xiàn)狀和方法

1.1 　軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計研究的現(xiàn)狀

　　通風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計方法是設(shè)計人員根據(jù)用戶的要求和自己的經(jīng)驗，先提出設(shè)計方案，隨后對給定的方案進(jìn)行分析、計算。最后通過對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行大量試驗，改進(jìn)設(shè)計方法，找到一個可行的設(shè)計方案，達(dá)到用戶要求 [2] 。這種設(shè)計方法不僅要求設(shè)計人員具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，而且需要花費很多時間進(jìn)行計算，延長了設(shè)計周期；通過試驗檢驗設(shè)計結(jié)果，設(shè)計費用高，效率低。因此，傳統(tǒng)設(shè)計方法得到的結(jié)果大多只是可行方案，而不是最佳設(shè)計方案。

 

　　通風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計方法和思想都來自于大量試驗，通過這樣的方法能夠得到較好的風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)，但對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場的認(rèn)識還有待研究。隨著流體力學(xué)理論，特別是計算流體動力學(xué) CFD （ Computational Fl uid Dynamics ）方法的發(fā)展，傳統(tǒng)設(shè)計方法中繁復(fù)且耗費昂貴的部分被先進(jìn)的 CFD 技術(shù)代替，利用 CFD 進(jìn)行數(shù)值模擬已逐步成為求解流體機(jī)械內(nèi)部流動的重要手段。通過這種“數(shù)值試驗”可以充分認(rèn)識風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動規(guī)律，從而為風(fēng)機(jī)設(shè)計提供了有效可靠的依據(jù)，大大減少了試驗工作量和耗費。

 

1.2 　軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計的主要方法

　　軸流通風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計方法主要有兩種。一種是利用單獨翼型空氣動力試驗所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，稱為孤立翼型設(shè)計法 [3] 。這種方法以�？� (B. ECK ) [4] 、華立士 (R. A. Wallis) [5] 等人的設(shè)計資料較為完整；另一種是利用葉柵理論和葉柵吹風(fēng)試驗結(jié)果進(jìn)行設(shè)計，稱為葉柵設(shè)計法 ， 如威尼格（ F. Wei nig ）法和霍威爾（ A. R. Howell ）法 [6] 。威尼格法是根據(jù)無限葉片理論，用一個計算系數(shù)來考慮孤立翼型與葉柵之間的差異，修正進(jìn)口氣流角，來調(diào)整安裝角。霍威爾法總結(jié)出平面葉柵試驗數(shù)據(jù)，采用對稱 C4 翼型， 其特點是把風(fēng)機(jī)的設(shè)計工況作為平面葉柵的額定工況，把設(shè)計工況下所得到的氣流折轉(zhuǎn)角作為額定氣流折轉(zhuǎn)角。

　　通常情況下軸流通風(fēng)機(jī)的葉柵稠度小于 1 ，因此可把葉片當(dāng)作互不影響的孤立葉片，按孤立翼型設(shè)計法計算，即假定孤立翼型的升力系數(shù)與葉柵中翼型的升力系數(shù)相等。這種方法試驗數(shù)據(jù)比較完整，設(shè)計結(jié)果也較準(zhǔn)確可靠，特別對于低壓軸流通風(fēng)機(jī)，可獲得良好的效果 [ 7 ] 。葉柵稠度大于 1 的高壓通風(fēng)機(jī)，氣流流過葉柵時由于翼型之間的相互影響以及葉柵的擴(kuò)壓性等，使葉柵的空氣動力特性與孤立翼型有較大差別，通常采用葉柵設(shè)計法，此法是設(shè)計軸流壓縮機(jī)或高壓軸流通風(fēng)機(jī)的主要方法。

　　所以孤立翼型設(shè)計法適用于風(fēng)壓小，葉片稠度小的情況；而葉柵設(shè)計法適用于風(fēng)壓大，葉片稠度大的情況。近年來有人嘗試將這兩種設(shè)計方法同時應(yīng)用于一個葉片設(shè)計，取得了良好的效果，這種方法稱作混合設(shè)計法 [7] 。即葉根附近采用葉柵法，葉頂附近采用孤立翼型法，保證邊界線平滑過渡，整個葉身幾何形狀變化均勻、連貫、易于制作。

2　 計算模型

　　以防爆軸流通風(fēng)機(jī) BK40-4 № 10 為改造設(shè)計對象，它是煤礦專用型主扇風(fēng)機(jī)，主要由集流器、整流罩、機(jī)殼、葉輪、擴(kuò)散筒和電動機(jī)等部件組成，其 改造前的風(fēng)機(jī)參數(shù)值如表 1 所示 。

表 1　 改造前的風(fēng)機(jī)參數(shù)值

質(zhì)量流量/（kg/s）

容積流量/（m3/s）

風(fēng)壓/Pa

軸功率/W

全壓效率

15

12.5

560

9000

0.75

16

13.33

500

8500

0.8

17

14.17

430

7800

0.8

18

15

360

7000

0.73

19

15.83

280

6000

0.67

　　設(shè)計風(fēng)壓p =430Pa ，設(shè)計質(zhì)量流量qm = 17kg /s ，密度 p= 1.2 kg/m3 ，溫度T =293K ，轉(zhuǎn)速n =1450r/min ，采用孤立翼型法進(jìn)行設(shè)計 [8] 。孤立翼型法也有很多種，從研究問題和解決問題的方法來說，雖各具有不同的特點和一定的價值，但是實質(zhì)都是一致的，都是按翼型的基本理論采用孤立翼型的試驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行的。

　　初步設(shè)計僅改變?nèi)~片的結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)機(jī)的其它結(jié)構(gòu)不變動，仍然采用原來的形式。風(fēng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸也采用原來的形式，其示意圖如圖1 所示。

　　　

　　數(shù)值模擬是在兩個葉片之間的流道中進(jìn)行的，實際上是研究兩個葉片之間的流動情況，包括流進(jìn)葉片時的氣體進(jìn)口通道和流出葉片時的氣體出口通道。從葉片的重心位置向葉片進(jìn)口和出口段分別延伸，這樣兩相鄰葉片與輪轂和機(jī)殼之間就形成一個流道。流動介質(zhì)設(shè)定為實際氣體，流態(tài)為定常的 B-L 湍流模型。在變環(huán)量指數(shù)分別為 0.5 、 0.6 和 0.7 3 種情況下選取 5 種工況進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果殘差收斂很好，整體殘差都在 10 -5 以下。整機(jī)數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。

 

 

　　由不同變環(huán)量指數(shù)的數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，質(zhì)量流量分別從15kg/s 、 16kg/s 、 17kg/s 、 18kg/s 和 19kg /s 逐漸增大時，進(jìn)口壓力不變，出口壓力逐漸減小，風(fēng)壓逐漸減小。變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時的風(fēng)壓高于變環(huán)量指數(shù)為 0.5 和 0.7 時，這 3 種情況都高于改造前的風(fēng)壓。不同變環(huán)量指數(shù)的風(fēng)壓性能曲線如圖 3 所示。

　　質(zhì)量流量分別從 15kg/s 、 16kg/s 、 17kg/s 、 18kg/s 和 19kg /s 逐漸增大時，軸功率逐漸減��；變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時的軸功率低于變環(huán)量指數(shù)為 0.5 和 0.7 時，這3 種情況都比改造前的軸功率低。不同變環(huán)量指數(shù)的功率性能曲線如圖4所示。 　

 

　　質(zhì)量流量分別從 15 、16 、17 、18 和19kg /s 逐漸增大時，全壓效率先增大后減小，呈拋物線形狀變化。變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時的全壓效率高于變環(huán)量指數(shù)為0.5 和 0.7 時，這3 種情況都比改造前的全壓效率高。不同變環(huán)量指數(shù)的全壓效率性能曲線如圖5所示。

3 　結(jié)論

　　通過對比改造前和改造后3 種情況的性能特點，針對這種型號的風(fēng)機(jī)，可以得出以下結(jié)論：

　�。�1）變環(huán)量指數(shù)分別取0.5 、0.6 和 0.7 時，風(fēng)機(jī)的性能變化不大；

　�。�2）變環(huán)量指數(shù)取0.6 優(yōu)于 0.5 和 0.7 ，全壓效率提高4% 左右，效率曲線平坦；風(fēng)壓比改造前提高20Pa 左右；軸功率比改造前降低 20W 左右。改造以后風(fēng)機(jī)性能明顯提高。數(shù)值模擬計算所得的設(shè)計點的風(fēng)壓為 450Pa 左右，最高全壓效率大約為84.76% 。



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