在冶金鋼鐵行業(yè)中，鼓風機是高爐煉鐵的基本動力設備，它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，其性能和質(zhì)量決定高爐的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效益。九洲風機廠軸流式鼓風機具有結構緊湊、體積小、質(zhì)量小、負荷調(diào)節(jié)性好、使用范圍寬以及風機轉動慣量小等特點，逐漸替代離心式鼓風機在冶金行業(yè)被廣泛應用。近年來靜葉可調(diào)式軸流壓縮機具有運行中無放散損失，節(jié)能高效的特點，已在鼓風系統(tǒng)成為主流技術。
一、設計要求
1、性能參數(shù)
應用戶要求，對出口巴西的45-13型高爐鼓風機進行氣動設計。設計要求本高爐鼓風機為多級軸流壓縮機，有3個主要工作工況，主要性能參數(shù)見表1。
2、設計約束
設計要求為13級軸流，靜葉0~12級聯(lián)動可調(diào)；根據(jù)變速箱轉速設計要求，設計工作轉速為7222r/min；設計點E點(年平均工況點）喘振裕度不低于20%，各工況點要處在安全運行區(qū)內(nèi)，變工況時不能發(fā)生失速、喘振和流動阻塞等不穩(wěn)定現(xiàn)象；轉子軸徑為H50mm，子午流道盡量簡單。
二、設計方法
壓縮機的設計方法一般有3種：模型級法、平面葉柵法和模化加級法其中模化加級法不是從無到有的設計方法，而是有了一些穩(wěn)定運行且性能較好的鼓風機后，在此基礎上進行改進和設計的方法。模化設計方法由于它的數(shù)據(jù)可靠，計算簡單，適合生產(chǎn)固定式軸流風機的專業(yè)公司所采用。考慮到設計周期、成本、可靠性、結構、強度、加工成本、制造經(jīng)驗、裝配性能和設計風險等多方面的因素，本設計擬采用模化加級的方法。
九洲風機參考用戶提供的50-13軸流風機和45-11軸流風機，以及國內(nèi)外的先進技術。首先進行S2流面和S，流面初步設計，設計采用中國科學院工程熱物理研究所的準三維計算程序。然后應用Numeca軟件進行三維計算和流場分析，并確定最終設計方案，計算采用三維定常計算，S-A揣流模型，中心差分格式，邊界條件為進口給定總壓，總溫，氣流角，出口給定靜壓，壁面給定無滑移邊界條件，網(wǎng)格采用H-0-H型260萬計算網(wǎng)格，計算域和計算用網(wǎng)格示意圖(部分)見圖1。
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