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【摘 要】结合多年来离心压缩机的设计经验和工厂的实际情况!就离心压缩机的设计进行了总结和探讨!以期达到抛砖引玉之目的.

【关 键 词 】离心压缩机;设计方法;开发

0.前言

在石油、天然气和煤化工等行业的工艺流程中,离心压缩机起着核心、关键设各的作用.随着生产规模的不断扩大,能耗和环保问题日益尖锐,对离心压缩机

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性能的要求也愈加苛刻,这一问题己经受到汽轮机机械行业工作者的普遍关注.

随着计算方法的不断改进和计算流体动力学软件的迅速发展和应用,离心压缩机专业领域取得了许多可喜的成果,然而由于气体流动的复杂性,在这一领域仍有许多难题需要专业工作者进行长期的探索.就离心压缩机的设计而言,需要有严谨的理论支持和 的计算手段,更重要的是需要大量的试验数据和时间经验的支持,更重要的是需要大量试验数据和实践经验的支持.本文将结合作者多年来的设计经验及相关资料,对离心压缩机的设计进行简单地总结,并提出一些设想.

1.离心压缩机的设计方法

离心式压缩机设计的基础就是离心压缩机基本原理和设计的经验.在工程应用中其主要的设计方法有三种:效率法、模化法和流道法.

效率发是根据已有的设计经验和类似的压缩机产品,预先给定级效率,然后按照经验数据选取级的主要几何参数和各个单元件的形式,设计出压缩机的流道几何尺寸,其缺点是用级的平均多变效率代替各部件的效率,不能反映各部件的真实情况.

流道法则是以级中各元件的试验为基础,用已有基本元件性能经过换算去匹配新的元件来设计压缩机的流道.这种方法需要大量的元件的试验数据,目前由于缺乏完整的各种典型级和元件匹配性的试验数据而较少采用.

模化设计方法包括整机模化设计和按照基本级匹配的设计,它们都是以相似理论为基础的几何形状和流体动力方面的相似模化.由于采用的模型机器或基本级是经过试验验证的,所以模化设计的新机器性能是最可靠的.在模化设计中,按基本级匹配的方法可组合出各种性能的机器,具有很大的灵活性,因此所有的离心压缩机公司大多采用这种方法并且都拥有相当规模的基本级供设计选用,同时也促进了系列化设计的产生.由于系列化的设计,产品的制造周期明显缩短,节约了成本,保证了质量,得到了所有压缩机成产厂家的普遍推崇.

1.1效率法设计

尽管效率法由于太随机而逐渐被淘汰,但是它却是级设计的最基础的方法,特别是在基本级比较缺乏时仍在采用.

利用效率法设计产品,不仅要正确选择主要的结构参数和气流参数,而且要合理设计叶片型线.同时考虑叶轮作为离心压缩机的关键部件设计同诸多因素有关.

1.2模化设计

压缩机的实际设计中得到了广泛的应用,下面就对以基本级为基础的模化设计进行介绍.利用基本级进行模化设计的前提必须拥有性能可靠,适用流量范围宽的系列基本级.


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2.离心压缩机和离心鼓风机设计的区别

离心鼓风机由于压力较低,可压缩性,附面层等的影响没有离心压缩机那么显著,所以其基本级的设计比压缩机要简单,特别是在出口压力较低时,可只改变叶片的型线而不改变叶轮的出口宽度来达到要求.

目前我公司同海巴公司合作开发的低速风机就是如此,当Qj等于380~750时,风机可用相同的b2, 所以其系列化较压缩机要容易些. 而离心压缩机中流动复杂, 各种损失多, 各级的流动状况差异大, 所以需要不同的基本级进行匹配才能满足要求.

3.开发离心基本级,提高离心压缩机设计水平

基本级性能的优劣直接影响压缩机的性能.纵观系列化程度较高的各压缩机公司,无不在基本级的设计和试验上进行大量的投入.再者随着竞争的不断激烈,用户对产品可靠的性能和较短的供货周期更加关注.这样就更促使了设计厂家进行系列化设计,利用基本级进行模化设计就成为必然.所以,离心压缩机企业的设计水平很大程度上取决于基本级的设计水平.

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在基本级的开发上,气动设计应注重每个元件的基本气动过程,其中包括:气体蜗室、叶轮、叶轮与扩压器无叶空间、扩压器回流室、密封等并考虑各元件中基本流动现象;基本核流效应;二次流现象;间隙效应;盘摩擦效应;混合过程等.同时,注重各种修正数据的积累,并运用CFD这种先进的技术工具进行分析,尽量缩短开发的周期.

目前石化行业需要大量的技术含量较高的所谓高端产品,这些产品设计难度大,性能指标要求高,这就需要设计的压缩机有非常高的可靠性,就必须借助于可靠的基本级来设计.随着基本级的不断积累和试验研究的深入进行,离心压缩机的系列化设计水平将有一个很大的提高.


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【参考文献】

[1]徐忠.离心压缩机原理(第3版)[M].北京:机械工业出版 2011.

[2]朱报祯,郭涛.离心压缩机[M].西安:西安交通大学出版社,2011.

[3]T.B.弗格逊.离心压缩机的级[M].2010.

[4]刘瑞涛,徐忠,孙玉山.模型级设计中CDF软件的应用[J].风机技术,2010.

[5]孙玉山,周晓东,康顺.离心压缩机级的设计及三维黏性流场分析[J]工程热理学报,2010.

参考文献:

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