[发明专利]一种矿用离心除尘风机及其优化设计方法

权利要求书

1.一种矿用离心除尘风机，其特征在于：它包括风机段、离心脱尘段和脱水段，含尘风流从风机段进入，通过脱尘脱水后变成洁净风流从脱水段出来；所述风机段包括风机；所述离心脱尘段包括安装于离心脱尘段筒壁内并通过联轴器与风机主轴联接的延伸轴，延伸轴上安装有螺旋叶片，螺旋叶片之下的离心脱尘段筒壁内设有水槽；所述脱水段包括脱水板。 

2.一种基于权利要求1所述矿用离心除尘风机的优化设计方法，其特征在于包括：通过公式（24）计算离心脱尘段对颗粒粒径为d_p的煤尘颗粒的分级效率确定公式（24）中各变量之间的关系，通过数值仿真的方法，确定矿用离心除尘风机的结构参数，满足工程需要；即是利用风机内的离心力，脱去含尘风流中的煤尘颗粒，实现风流净化； 

公式（24）中，d_p是为煤尘颗粒的直径，单位m；离心脱尘段对煤尘颗粒的分级效率，无量纲数；R₁是离心脱尘段筒壁半径，R₂是螺旋叶片半径，单位m；ρ_p是煤尘颗粒密度，ρ_a是流体的密度，单位kg/m³；μ是流体动力粘性系数，单位Pa·s；π是圆周率，无量纲数；L是离心脱尘段的轴向长度，单位m；Q是通风机体积流量，单位m³/min；n是通风机转速，单位r/min。 

3.根据权利要求2所述矿用离心除尘风机的优化设计方法，其特征在于：根据现场对离心脱尘段尺寸的工程制约及中国国内局部通风机的技术参数，设ρ_p=1.4×10³kg/m³，L=1m，n=2900r/min，μ=1.428×10^-4Pa·s，代入式（24）中，则得公式（25）： 

在公式（25）中，包括了R₁、R₂、d_p和Q这5个变量，通过数值仿真的方法，找出该5个变量之间的相互关系，确定矿用离心除尘风机的结构参数，满足工程需要。 

4.根据权利要求3所述矿用离心除尘风机的优化设计方法，其特征在于包括如下步骤： 

（1）根据工程实际需要，计算出需风量，确定矿用除尘风机风量，选择风机机号； 

（2）根据矿用除尘风机机号，确定离心脱尘段的离心脱尘段筒壁半径，即R₁的数值； 

（3）根据确定出的风机性能参数，确定风量范围，即Q的数值；选择几个风量工况点，代入式（25），简化该公式； 

（4）根据边界约束，显然螺旋叶片半径不可能大于离心脱尘段筒壁半径，即0≤R₂≤R₁；其中，R₂=0表示未设置螺旋除尘叶片，而R₂=R₁表示螺旋叶片半径等于离心脱尘段筒壁半径，形成螺旋通道，式（25）不能进行除尘效率及除尘风机结构参数优化的分析；因此，R₂的赋值范围为0.01≤R₂≤0.29； 

（5）给赋值，依次赋值为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%； 

（6）把已经赋值的代入式（25），进一步简化该公式，利用数值仿真工具，进而分析R₂、d_p之间的因变关系，绘制因变关系图，优化R₂即螺旋叶片半径。