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1、·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术文章编号:1001-2265(2009)05-0082-04＊离心式压缩机进排气蜗室结构优化与分析123张玉珠,郑涛,韩清凯(1.沈阳透平机械股份有限公司,沈阳110142;2.沈阳水务集团,沈阳110024;3.东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004)摘要:文章以沈阳透平机械股份有限公司生产的离心压缩机为例,分析和研究离心压缩机进排气蜗室的结构。同时对排气蜗室建立完整的计算模型,得到排气蜗壳内部的流动规律。运用NUMECA流体分析软件针对排气蜗室的流道进行分析,针对原设计
2、中存在的问题,提出了优化设计的建议和方法,使气体流动损失减少,效率显著提高。关键词:离心压缩机;NUMECA;焊接机壳中图分类号:TP18文献标识码:AAnalysisandOptimizationResearchofWeldingVoluteforCentrifugalCompressors123ZHANGYu-zhu,ZHENGTao,HANQing-kai(1.Shenyangturbo-MachineryCO.,LTD,designdepartment,Shenyang110142;2.ShenyangWate
3、rGroupCO.,LTD,Shenyang110024,China)Abstract:TakecentrifugalcompressorsofShenyangturbo-MachineryCO.,LTDasanexample,thepaperan-alyzesandresearchconstructionofweldingvolute.MeanwhilewebuildcompletecalculatingmodelandobtainflowlawofvoluteinsideMakeuseofNUMECAsoftwar
4、eanalyzeflowofcentrifugalcompressor,mainfeaturesoftheflowfieldwereobtainedandmodificationsofvolutedesignwereproposed.Theefficiencyofthestagewassuccessfullyincreasedandflowlossdecreased.Keywords:centrifugalcompressors;NUMECA;weldingvolute力能。机壳中最主要的部分就是进、排气室,它的作用0
5、引言是把从扩压器或者叶轮(无扩压器时)出来的气体汇集离心压缩机具有高效、可靠、结构紧凑及转速高等起来,引到机外输气管道或冷却器中去,并把较高的气优点,在能源动力及军事工业等领域发挥着极其重要流速度降低至排气蜗室出口的气流速度,使气体压力的作用。长期以来,人们主要是通过改进并优化离心进一步提高。由于机壳内部流动十分复杂,目前对其压缩机的主要元件———叶轮来提高压缩机的性能,而内部流动特性的了解还很少,结构上的改进方法仍在忽略了对静止元件,如机壳的计算和研究。然而,随着不断研究,结构上的研究主要是针对矩形机壳进行流[2-3
6、]研究的深入,叶轮可挖掘的潜力空间越来越小,因此,动分析和研究。人们也逐渐把目光投向机壳等静止元件的研究,以期1压缩机焊接机壳蜗室型线设计挖掘其可能存在的节能潜力,希望藉此提高机组的整[1]体运行效率。对于蜗室型线的设计基于两个认识前提:①蜗室机壳是离心压缩机的基本元件之一,其作用是将中不同截面处的流量是不同的,在任意截面处,气体的离心叶轮的气体集中、导流并将其部分动能转变为压容积流量是与位置角成正比的;②如果蜗室的型线能收稿日期:2009-02-13;修回日期:2009-03-09＊基金项目:国家自然科学基金项目(缺
7、少项目编号);863计划项目(2007AA04Z418)作者简介:张玉珠(1963—),女,沈阳人,沈阳透平机械股份有限公司高级工程师,研究方向为离心压缩机优化设计,(E-mail)tangjigede123@163.com。·82·2009年第5期·工艺与装备·保证气体自由流动,这时蜗壳壁对气流即不发生作用1.2排气蜗室(理想状态下,实际上是应该努力消减这种相互作用),根据气体流动性规律,经过叶轮做功后的气体具则在不考虑粘性的情况下,气体在蜗室内的运动将遵有一定的压力和速度,为了使气体的动能变为静压能,循动量矩不变定
8、律。确定蜗室的型线主要有下面两种排气蜗室的流道必须的减缩形式,这样才能将气体的方法:一种是蜗室的型线按气体自由流动的轨迹来设动能转变为静压能。但如果变截面设计的不合理会导计,这样,蜗室外壁和气流之间没有相互的作用,气体致流动损失,使整机的效率降低。如图3和4为沈阳在蜗室中的流动规律便为动量矩不变规律(不计摩擦透平机械股份有限公司的
