离心压缩机末级扩压器与排气蜗壳集成优化

摘要

离心压缩机因其可靠性高、体积小、质量轻等诸多优点而在国民经济各部门发挥着举足轻重的作用，但同时也消耗着大量的能源。为了满足各个工业领域对离心压缩机高负荷、高效能等日益苛刻的需求，就需要不断的提高离心压缩机研究和设计水平。由于离心压缩机结构复杂，元件数量多，以往的研究大多是将各元件分开考虑，研究其内部的流动现象；近年来，随着计算机水平的提高，越来越多的科研工作者开始关注离心压缩机级各元件之间的相互匹配，以期通过集成优化的方式来提高压缩机的整体设计水平。 本文研究对象是某公司生产的百万吨乙烯项目中的丙烯压缩机和裂解气压缩机的末级结构。利用CAD软件Pro/E，CFD软件NUMECA建立起压缩机末级完整的三维流场的数值模拟分析平台。通过对丙烯压缩机末级不同D4/D2方案的整级模型进行数值模拟，详细地分析其内部流动特征，得出对应于该模型的最佳D4/D2值，并通过匹配不同的排气蜗壳结构，研究上下游元件的相互影响。按照动量矩守恒方法设计出适合末级结构的内包式等宽蜗壳，并通过降低无叶扩压器高度的方法，使末级效率提高1.8％，效果显著。通过对裂解气压缩机的末级结构进行数值模拟，发现大流量模型级中无叶扩压器的流道长度对整级性能的影响没有中、小流量模型级明显。蜗壳的方位、出口隔板倒角大小等因素对整级性能都有一定的影响。 本文的研究工作在一定程度上为无叶扩压器及排气蜗壳的流场分析和结构改进提供了有建设性的意见，所得出的结论为今后的基本级的优化提供了依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2技术路线

1.3计算分析步骤及NUMECA软件简介

1.4论文的主要内容

2丙烯压缩机初步设计方案外蜗壳部分基础研究

2.1末级流场的几何模型简介

2.2计算模型

2.3计算结果与分析

2.4本章小结

3丙烯压缩机初步设计方案内蜗壳部分基础研究

3.1矩形截面内蜗壳设计方法介绍

3.2计算模型

3.3计算方法、网格及边界条件

3.4计算结果与分析

3.5两类排气蜗壳对比分析

3.6蜗壳方位对级性能的影响

3.7本章小结

4最终设计方案数值模拟与结构优化

4.1方案一

4.2方案二

4.3方案三

4.4本章小结

5大流量模型级的最佳D4/D2值

5.1计算模型

5.2边界条件

5.3计算结果与分析

5.4出口隔板倒角大小对级性能的影响

5.5本章小结

6全文总结与展望

6.1全文工作总结

6.2论文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢