风机过滤单元的性能试验与模拟优化

发布时间：2020-08-11 09:09

【摘要】：随着科学技术的发展,微电子、医药、生物等行业的的生产越来越精密化、微型化,生产工艺对生产环境的要求也日益提高,促使了洁净技术也随之迅速发展。近十几年来,风机过滤单元(Fan Filter Unit,简称FFU)因为方便施工安装、节约空间、负压密封等优点在洁净室中的应用日益广泛。但市场上的不同FFU产品在空气动力性能、能耗及噪声等方面也存在较大的性能差异。因为FFU的性能差异是受其内部的结构导致的,所以提高FFU性能必须从研究FFU内部结构着手。目前国内外一些学者也对不同FFU结构组件的性能进行了试验研究,但通过CFD对FFU内部流场进行模拟优化的较少。为了评价和研究FFU产品的性能,本文通过FFU性能试验台,对FFU各项的性能参数进行实验测试。首先对比了不同模数FFU的出风均匀性,接着对多种FFU进行了空气动力性能试验,然后研究了转速、挡板形式对FFU的性能影响。对比结果说明,不同FFU的性能差异巨大,单一FFU机组受结构组件影响明显。为提高FFU内气流离开风机至下层腔体的导流效果,根据离心式风机蜗壳设计方法,对其扩压出口段进行等截面处理,避免出现普通的的蜗型流道导致的漩涡与回流。通过实物尺寸建模后进行CFD模拟,对比结果显示,45o蜗舌安放角的等截面蜗型流道表现最优,相较于市场上的普通蜗型流道设计,在0.45m?s-1面风速、800rpm转速下,其静压要比其高出45Pa左右,效率则高出13%。将离心风机集流器由锥形设计优化为圆弧形设计,经模拟验证在相同静压下,其流量与空气动力效率都有显著提升。接着改变离心叶轮的结构参数进行模拟分析,将叶轮数量提高至11片、改变入口角度为15o都可以提高其空气动力性能与全压效率。为降低离心式叶轮的生产成本与生产周期。本文研究了石膏型铸造的工艺,使用ProCast模拟可知增加冒口的底注式浇注系统可以完整充型。基于三水平四因素正交试验,得到最佳工艺参数为浇注温度690℃、铸铁温度130℃、浇注速度1.0m?s-1、石膏模预热温度为200℃。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH43;TG292

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本文编号：2788879