流体机械实现节能减排技术探讨

流体机械实现节能减排技术探讨

作者：盖发荣

来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第01期

摘 要：近年来，随着科学技术的不断发展，CFD 技术的应用越来越广。尤其对流体机械设计起到了很大的幫助。本文主要对CFD 技术的概念、基本原理以及发展趋势进行了论述，并进行了总结，还探讨了流体机械实现节能减排技术的应用。 关键词：流体机械；CFD 技术；节能减排技术；应用 前言

伴随着我国工业化脚步的不断发展，包括航空和石油化工等在内的许多工业制造领域对流体机械的需要越来越多。CFD 技术在国内的现代化工业中得到了广泛的关注和应用。同时，该项技术在日常生活中也有许多的应用，如喷水泵、压缩机等等。无论从哪个角度来评估CFD 技术，其都在工业领域的发展中起到了不可或缺的作用。 1 CFD 技术的概念

CFD（Computational Fluid Dynamics）是计算流体力学的简称，也称为计算流体动力学，是一种常用的计算流体动力学的方法，在工业机械设计中处于主要地位，是流体力学领域中的重要组成部分。CFD 技术是数值数学和计算机科学结合的发展产物，属于边缘学科的一种，但其无论在数学领域还是计算机领域均具有强大的生命力，没有任何一项技术能够取代CFD 技术。电子计算机是CFD 使用时必备的工具，并且在实际操作过程中和数学计算和电子计算机联合使用，以便解决在流体力学计算中出现的各种障碍。主要流程为首先利用相关的科学仪器进行数学模拟实验，根据模拟实验的结果构建虚拟模型，同时根据构建的虚拟模型开展具体的研究，从而实现利用数学计算和电子计算机联合解决流体力学问题的目的。FLUENT 是CFD 技术常用的软件。在现实工作中，流体的任何运动都是遵循一定的自然规律的，并不是随机运动，因此，在利用CFD 技术对流体力学进行研究时，也应该遵循一定的自然规律，例如能量守恒定律、质量守恒定律、动量守恒定律等。此外，外界因素的影响非常容易干扰流体的运动，流体运动会由于干扰因素的影响产生一系列的变化，CFD 技术通过构建理想条件下的虚拟模型克服了外界因素对流体运动的干扰。CFD 技术的基础就是数学计算和流体力学，首先通过先进的科学计算机程序对数据进行研究分析，然后根据研究结果建立离散型数字模型，最后通过对离散型数字模型的分析来达到计算的目的。 2 CFD 技术的未来发展

（1）将流场的数学模拟和流体机械的设计很好地结合可以实现优化设计计算系统的效果。

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（2）目前CFD 技术对网格生成技术依赖较大，虽然目前网格生成技术是一项较为成熟的技术，但未来仍需进一步提高。

（3）目前云计算是一种新型的网络技术，虽然目前该项技术发展尚不成熟，但未来依靠云计算，CFD 技术的计算能力一定会大大提高。

（4）要不断地学习外国的成功经验，在计算机上对CFD 数值进行分析、模拟及评估，评价其准确性和精确性。目前CFD 精确性的评估是一个需要解决的问题，未来需要继续完善CFD 技术可视化技术辅助模型的V&V 评判体系，提高CFD评估的精确性。 3 流体机械节能减排技术在企业降本增效中的应用

利用智能化、自动化技术全方位，多角度改善和提高流体机械的能量利用率是节能减排的有效手段。水泵、风机和压缩机是广泛应用在生产生活中的主要的流体机械，完善和强化它们的节能减排技术具有重要意义。 3.1 水泵节能减排技术

通过实时监控保证水泵各零部件生产，组装到在线使用更加精准高效，水泵的质量和性能也越来越高。在设计环节，利用三维紊流数值模拟，优化水泵设计方案，使用性能预先评估更加精准，新的水力模型层出不穷，大幅度降低企业试错成本，减少资源浪费；水泵生产进入“私人订制”阶段，水泵供应商与用户预先做好沟通，根据用户实际应用所需扬程和流量定制，充分发挥水泵运行性能，既不超负荷运转损坏水泵，又充分利用，避免大马拉小车造成电能浪费，降低双方成本。在使用环节，智能化和自动化大量运用在水泵工作，运行时通过自动调节转速，体积和流量来最大限度提高转换率，优化工艺，减少不必要浪费；通过开发手机APP或电脑软件与设备相连实施远程监控和精细化管理，工作人员定岗定位，对水泵定期维护和保养，易损部件定时定期维护和更换，保证水泵稳定、良性运行，提升水泵组工作效率，节约生产成本。

3.2 风机节能减排技术

风机节能的关键在于系统的输配能耗，陈旧风机运行效率低，且多会出现大马拉小车现象，能耗严重。一方面，针对陈旧低效率风机进行技术升级改造，改造时尽量保留原先管道和不影响风机效率的部件，既提高风机运行效率节约电能，又降低采购新设备和设备改造费用，降低生产成本。另一方面，随着近些年电子技术和变频技术的发展和完善，变频调速技术也应用于风机运行中。例如，火电厂所用风机在工作中，大都处于部分负荷工作状态，需要调节风机，调节风机方式的好坏，关系到风机工作的经济性，是风机节能减排的重要途径。变频调速是最有效的调节方式。企业根据生产需要装备风机节能系统，即风机采用一台变频器对应一台电机的配置，在生产过程中结合自动化系统，根据需求自动匹配转速，且运行平稳，节能效果明显。

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3.3 压缩机节能减排

压缩机的节能减排从压缩机能源效率入手。根据生产实际情况，将大型和小型空压机合理搭配使用，即结合工作环境和非正常停机等因素，选择合适的压缩机容量，使能源效率达到最高；选择合适的电动机大小、空压机设计压力，压缩段数和适当的控制方式，应对不同的工作环境。例如，给固定排量的空压机配备电动机时，以冬季时运行耗能为主；针对具有变容特性的离心式空压机，则需要工作人员根据季节不同，选择不同的规格参数，使压缩机高效运转，节约能耗。 结束语

综上所述，在当前的社会中，流体机械设备得到了十分的广泛的应用，在我国能源消耗上占据有很大部分的比例，并且具有很大的节能减排潜力。为了促进我国节能环保工作的开展，加强流体机械节能减排工作的开展和实施有着非常重大的现实意义。因此，在实际生产应用过程中应当加强对当前流体机械节能减排现状的分析，然后采取有效的改进策略。 参考文献

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[2]左希娥，闵爱妮.流体机械节能减排现状和对策[J].科技创新与应用，2015，（21）：131.

[3]白雪峰.冶金与矿山行业流体机械节能减排现状及其对策[J].通用机械，2015，（05）：64-65+91.

[4]刘文彬，刘鹏，宋鹏豪.流体机械的种类与节能减排技术[J].西部皮革，2017，（21）：57.

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